煤化工VOCs控排分析

 

 

當前，我國現代煤化工技術創新實現重大突破，示范工程取得顯著成效，現代煤化工產業步入發展快車道，其對實現煤炭清潔利用目標、豐富化工原料來源、調整能源供應模式、保障國家能源安全等具有深遠現實意義，但在現代煤化工各生產工藝環節中排放大量揮發性有機物(Volatile OrganicCompounds，簡稱VOCs)，對當前大氣質量產生多重環境效應。VOCs作為PM2.5和O3重要前體物和參與物，其不僅能與SO2、NOx等發生光化學反應形成光化學煙霧，也能與大氣中的·OH 和O3等強氧化劑反應生成二次有機氣溶膠，嚴重污染區域大氣環境且危害人體健康，因此煤化工VOCs安全高效控制與減排亟待解決。針對煤化工VOCs污染控制難題，本文綜述了現階段煤化工VOCs排放現狀、管控措施、控制技術及篩選與評價方法，并對其減排提出了建議。

 

1煤化工產業發展背景

 

1.1發展現狀

 

近年來，由于受到宏觀政策引導和市場拉動作用，現代煤化工產業得到快速發展，大型裝備制造能力顯著提升，自主化率達到90%以上;氣化、液化、甲醇制烯烴/乙二醇等技術工藝整體達到世界領先水平;煤化工基地化、園區化初具規模，相繼布局形成蒙東、蒙西、新疆準東、新疆伊犁、寧東、陜北、云貴等產業集群區，有效提高煤炭資源集中利用程度，主要煤化工基地及其產業布局見表1。

 

 

1.2 發展趨勢

 

隨著《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》(國能科技〔2017〕43號)和《現代煤化工產業創新發展布局方案》(發改產業〔2017〕553號)等文件的相繼頒布，現代煤化工產業發展定位清晰。“十三五”期間，煤化工產業進入升級示范階段，將成為我國現代能源體系的重要組成部分。

 

據統計，2016年我國煤制油和煤制天然氣產能分別達到658萬t和31億m3，預計2018年相應產能將增長至1026萬t和79億m3，未來5年若年均復合增長率分別按15.24%和46.19%估算，到2022年我國煤制油和煤制天然氣產能將達到1810萬t和362億m3，2018-2022年煤制油及煤制天然氣產量預測分析如圖1和圖2所示。

 

 

2 VOCs排放與管控現狀

 

2.1 VOCs排放量估算及預測

 

VOCs相比SO2、NOx等常規大氣污染物具有成分復雜、種類繁多、來源廣泛、涉及眾多行業領域等特點，且排放類型以無組織為主，排放量難以核算。由于此前未將VOCs納入環境監測體系，相關統計數據缺失，根據估算，2010年和2014年我國VOCs理論排放量約為1363萬t和1700萬t，年均復合增長率達到5.68%，預計2020年我國VOCs排放量將達到2466萬t，可見VOCs減排形勢嚴峻，2010-2014年VOCs理論排放量及2020年預測排放量如圖3所示。

 

 

2.2 煤化工VOCs排放現狀

 

煤化工作為VOCs減排重點行業，涉及氣化、液化、煉焦以及低溫干餾等諸多化學工藝，典型現代煤化工生產工藝如圖4所示。

 

 

 

氣化過程中產生的VOCs主要是由于結渣、火層傾斜等原因導致氣化爐非正常停車，造成爐內大量氣體逸散，此外在氣化爐的卸壓廢氣、粗煤氣凈化工序中的尾氣、硫酚類物質回收裝置的酸性氣體以及氨回收吸收塔的排放氣中VOCs含量也比較高。液化根據化學工藝可分為直接液化和間接液化，相比氣化過程其VOCs產生量較少，但在液化原油及液化殘渣中易揮發泄露VOCs。煉焦及低溫干餾產生的VOCs一部分來自化學轉化過程中未完全炭化的細煤粉及其析出的揮發組分、焦油、飛灰和泄漏的粗煤氣，另一部分來自出焦時灼熱的焦炭與空氣接觸生成的氣態污染物，主要成分是苯系物、酚、氰、硫氧化物以及碳氫化合物等。

 

2.3 法律法規與政策體系

 

美國、日本、歐盟等發達國家及地區對VOCs防控較早，法律體系相對健全，其管控機制見表2。近年來，我國VOCs減排工作穩步推進，法律法規相繼出臺，行業標準有序制定，政策體系日趨完善，VOCs部分重要法律法規及核心內容見表3，VOCs政策體系如圖5所示。

 

 

 

當前，為了進一步踐行綠色發展理念，促進大氣環境質量持續改善，自2018年1月1日起，我國實施《環境保護稅法》，應稅污染物收費參照納稅模式，由“企業主動申報+環保部門核定收費”轉變為“企業自行核算主動申報+環保部門抽查收費”。由于VOCs種類繁多且性質各異，目前其并未全部列入應稅范圍，但苯、甲苯等有機廢氣在征收稅目之中，未來VOCs分批納入征稅范圍將是發展趨勢。

 

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