針對煤化工VOCs污染控制難題,介紹了煤化工VOCs排放現(xiàn)狀和當(dāng)前國內(nèi)外管控措施,系統(tǒng)地分析了VOCs控制技術(shù),論述了技術(shù)篩選與評價方法,提出了煤化工VOCs的減排思路,。煤化工在各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)排放大量VOCs,嚴(yán)重污染區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量且危害人體健康,煤化工全工藝流程應(yīng)落實(shí)清潔生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)VOCs全過程管控,開展污染源調(diào)查,建立高分辨動態(tài)污染物排放清單,設(shè)立運(yùn)行臺賬,實(shí)現(xiàn)源頭減排,完善篩選與評價方法,形成最佳控制技術(shù)庫,。

當(dāng)前，我國現(xiàn)代煤化工技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)重大突破,，示范工程取得顯著成效,，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展快車道，其對實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用目標(biāo),、豐富化工原料來源,、調(diào)整能源供應(yīng)模式、保障國家能源安全等具有深遠(yuǎn)現(xiàn)實(shí)意義,，但在現(xiàn)代煤化工各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中排放大量揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile OrganicCompounds,，簡稱VOCs)，對當(dāng)前大氣質(zhì)量產(chǎn)生多重環(huán)境效應(yīng),。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(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成光化學(xué)煙霧,，也能與大氣中的·OH 和O3等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)生成二次有機(jī)氣溶膠,，嚴(yán)重污染區(qū)域大氣環(huán)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(xiàn)階段煤化工VOCs排放現(xiàn)狀、管控措施,、控制技術(shù)及篩選與評價方法,，并對其減排提出了建議。

1,、煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景

1.1發(fā)展現(xiàn)狀

近年來,，由于受到宏觀政策引導(dǎo)和市場拉動作用，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展,，大型裝備制造能力顯著提升,，自主化率達(dá)到90%以上;氣化、液化,、甲醇制烯烴/乙二醇等技術(shù)工藝整體達(dá)到世界領(lǐng)先水平;煤化工基地化,、園區(qū)化初具規(guī)模，相繼布局形成蒙東,、蒙西,、新疆準(zhǔn)東、新疆伊犁,、寧東,、陜北,、云貴等產(chǎn)業(yè)集群區(qū)，有效提高煤炭資源集中利用程度,，主要煤化工基地及其產(chǎn)業(yè)布局見表1。

1.2 發(fā)展趨勢

隨著《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》(國能科技〔2017〕43號)和《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》(發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2017〕553號)等文件的相繼頒布,，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位清晰,。“十三五”期間,，煤化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)入升級示范階段,，將成為我國現(xiàn)代能源體系的重要組成部分。

據(jù)統(tǒng)計(jì),，2016年我國煤制油和煤制天然氣產(chǎn)能分別達(dá)到658萬t和31億m3,，預(yù)計(jì)2018年相應(yīng)產(chǎn)能將增長至1026萬t和79億m3，未來5年若年均復(fù)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(chǎn)能將達(dá)到1810萬t和362億m3,，2018-2022年煤制油及煤制天然氣產(chǎn)量預(yù)測分析如圖1和圖2所示。

2 ,、VOCs排放與管控現(xiàn)狀

2.1 VOCs排放量估算及預(yù)測

VOCs相比SO2,、NOx等常規(guī)大氣污染物具有成分復(fù)雜、種類繁多,、來源廣泛,、涉及眾多行業(yè)領(lǐng)域等特點(diǎn)，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(huán)境監(jiān)測體系，相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺失,，根據(jù)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(fù)合增長率達(dá)到5.68%,，預(yù)計(jì)2020年我國VOCs排放量將達(dá)到2466萬t,，可見VOCs減排形勢嚴(yán)峻，2010-2014年VOCs理論排放量及2020年預(yù)測排放量如圖3所示,。

2.2 煤化工VOCs排放現(xiàn)狀

煤化工作為VOCs減排重點(diǎn)行業(yè),，涉及氣化、液化,、煉焦以及低溫干餾等諸多化學(xué)工藝,，典型現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)工藝如圖4所示。

氣化過程中產(chǎn)生的VOCs主要是由于結(jié)渣,、火層傾斜等原因?qū)е職饣癄t非正常停車,，造成爐內(nèi)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(zhì)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(jù)化學(xué)工藝可分為直接液化和間接液化，相比氣化過程其VOCs產(chǎn)生量較少,，但在液化原油及液化殘?jiān)幸讚]發(fā)泄露VOCs,。煉焦及低溫干餾產(chǎn)生的VOCs一部分來自化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中未完全炭化的細(xì)煤粉及其析出的揮發(fā)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(tài)污染物，主要成分是苯系物,、酚,、氰、硫氧化物以及碳?xì)浠衔锏取?/span>

2.3 法律法規(guī)與政策體系

美國,、日本,、歐盟等發(fā)達(dá)國家及地區(qū)對VOCs防控較早，法律體系相對健全,，其管控機(jī)制見表2,。近年來，我國VOCs減排工作穩(wěn)步推進(jìn),，法律法規(guī)相繼出臺,，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有序制定，政策體系日趨完善,，VOCs部分重要法律法規(guī)及核心內(nèi)容見表3,，VOCs政策體系如圖5所示。

當(dāng)前,，為了進(jìn)一步踐行綠色發(fā)展理念,，促進(jìn)大氣環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善，自2018年1月1日起,，我國實(shí)施《環(huán)境保護(hù)稅法》,，應(yīng)稅污染物收費(fèi)參照納稅模式，由“企業(yè)主動申報 環(huán)保部門核定收費(fèi)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤捌髽I(yè)自行核算主動申報 環(huán)保部門抽查收費(fèi)”,。由于VOCs種類繁多且性質(zhì)各異,，目前其并未全部列入應(yīng)稅范圍，但苯,、甲苯等有機(jī)廢氣在征收稅目之中,，未來VOCs分批納入征稅范圍將是發(fā)展趨勢。

3、 煤化工VOCs控制技術(shù)

3.1 控制方案

煤化工VOCs根據(jù)來源可分為有組織排放廢氣和無組織排放廢氣,，其中有組織排放廢氣與煤化工化學(xué)工藝及工序工況條件密切相關(guān),，通過對污染源定位分析，排放總量可以核算;而無組織排放廢氣污染源分析困難,，且逸散,、泄露的VOCs由于具有較強(qiáng)揮發(fā)性和反應(yīng)活性，易擴(kuò)散,、遷移,、轉(zhuǎn)化，排放總量無法估算,。申改燕等研究人員研究發(fā)現(xiàn)設(shè)備動靜密封點(diǎn)泄漏和煤化工廢水集輸、儲存,、處理過程逸散是產(chǎn)生VOCs的兩大主要無組織排放源,，針對無組織排放廢氣要做好泄漏檢測與修復(fù)以及敞開液面加蓋密封工作，將無組織排放VOCs收集成為有組織集中處理,。

控制煤化工VOCs通過采取源頭削減,、過程控制、末端治理全過程控制實(shí)現(xiàn)VOCs減排,，并將各生產(chǎn)工藝過程中排放的VOCs納入監(jiān)測體系,，VOCs控制方案如圖6所示。

由圖6可以看出,，源頭削減即在煤化工各生產(chǎn)工藝前端嚴(yán)格管控原料使用過程,，規(guī)范揮發(fā)性有機(jī)溶劑操作流程，避免原料中VOCs逸散到周圍環(huán)境;過程控制即對煤化工各生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),，減少生產(chǎn)路徑VOCs排放量,，避免發(fā)生VOCs泄露、異常排放等突發(fā)性事故;末端治理主要針對有組織排放廢氣,，根據(jù)VOCs成分,、含量、性質(zhì)等工況條件綜合分析,，選擇治理VOCs最佳工藝路線,。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 泄漏檢測與修復(fù)技術(shù)

泄漏檢測與修復(fù)(Leak Detection And Repair，簡稱LDAR)是利用固定或者移動檢測設(shè)備(包括光離子化,、非分散紅外等)對各類反應(yīng)釜,、管道、泵,、法蘭等易泄漏位置進(jìn)行定期監(jiān)測,，及時發(fā)現(xiàn)問題采取相應(yīng)措施，避免原料損耗、減少VOCs排放,。LDAR技術(shù)流程包括需求分析,、方案編制、確定允許泄露值和泄露檢測頻率,、展開定性檢測和定量分析,、及時對泄露點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)及復(fù)檢、檢測與修復(fù)評估,。

3.2.2 治理技術(shù)

治理技術(shù)主要分為回收和銷毀兩類,，回收技術(shù)是采用物理方法，通過改變溫度,、壓力或使用吸附劑,、滲透膜等方式來富集分離VOCs，包括吸收,、吸附,、冷凝、膜分離等,，經(jīng)過回收的VOCs可直接或經(jīng)簡單純化后返回工藝過程再次利用以減少原料消耗,，或者集中進(jìn)行分離提純。銷毀技術(shù)是通過化學(xué)或生化反應(yīng)將VOCs氧化分解為CO2,、H2O等無毒無害小分子化合物,，包括燃燒、低溫等離子體,、光催化和生物法等,，其技術(shù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)比較見表4。

4 ,、技術(shù)篩選與評價

4.1 技術(shù)篩選

在煤化工不同工藝環(huán)節(jié)根據(jù)廢氣中的VOCs成分,、含量等實(shí)際工況條件選擇最佳技術(shù)工藝。對于高濃度VOCs廢氣,，宜采用吸附,、冷凝、膜分離等技術(shù)將有用成分回收利用,，輔助其他控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放;對于中等濃度VOCs廢氣,，宜采用吸附技術(shù)對其進(jìn)行回收，或采用燃燒技術(shù)凈化后達(dá)標(biāo)排放且應(yīng)回收利用燃燒中產(chǎn)生的熱量;對于低濃度VOCs廢氣,，當(dāng)有回收價值時,，宜采用吸附技術(shù)對有機(jī)溶劑回收后達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)無回收價值時,，宜采用燃燒,、低溫等離子體,、生物技術(shù)等凈化后達(dá)標(biāo)排放。不同濃度條件下(高濃度>5000mg/m3,，低濃度<3000mg/m3)VOCs控制技術(shù)性能比較見表5,。

4.2 技術(shù)評價

煤化工VOCs治理技術(shù)評價，首先要對煤化工各工藝流程VOCs排放現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查研究,，建立污染物排放清單,，結(jié)合煤化工各工藝流程VOCs污染物排放特征和理化性質(zhì)篩選符合應(yīng)用背景條件的控制技術(shù)對其進(jìn)行評價，全面了解不同相關(guān)人員(如決策者,、運(yùn)營者,、公眾)對各指標(biāo)的關(guān)注程度，客觀構(gòu)建評價指標(biāo)體系,，按照層次分析法排出各備選評價技術(shù)的優(yōu)劣順序,，最終選出最佳控制技術(shù)。VOCs控制技術(shù)評價步驟如圖7所示,。

5 ,、結(jié)論與展望

隨著生態(tài)文明建設(shè)全面推進(jìn)和大氣污染治理工作深入開展，煤化工VOCs控制與減排工作可以采取以下措施,。

(1) 對煤化工行業(yè)全工藝流程落實(shí)清潔生產(chǎn)，強(qiáng)化源頭污染控制,，加強(qiáng)過程管控,，通過實(shí)施工藝改進(jìn)減少無組織排放，避免泄露等異常排放,，對難以回收利用VOCs按照相關(guān)要求強(qiáng)制末端治理,，嚴(yán)格要求達(dá)標(biāo)排放。

(2) 對煤化工行業(yè)全工藝流程開展污染源調(diào)查,，建立高分辨動態(tài)污染物排放清單,，基于物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)建立VOCs智能監(jiān)測與快速動態(tài)溯源平臺，將VOCs治理與監(jiān)控納入日常生產(chǎn)管理體系,，完善監(jiān)測管理體系,。

(3) 設(shè)立VOCs污染防治設(shè)施運(yùn)行臺賬，明確排氣筒數(shù)量,、位置,、污染物種類、排放量,、濃度,、排放規(guī)律、排放情況等信息,，制定VOCs治理年度計(jì)劃,、任務(wù)目標(biāo)和考核指標(biāo)，確保VOCs治理管理體系有效運(yùn)行。

(4) 結(jié)合煤化工行業(yè)各工藝流程VOCs污染物排放特征和理化性質(zhì),，制定煤化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，細(xì)化各污染物排放指標(biāo)，相關(guān)部門加強(qiáng)管理力度,，建立責(zé)任機(jī)制,，推進(jìn)實(shí)施《環(huán)境保護(hù)稅法》。

(5) 根據(jù)煤化工VOCs成分,、含量等排放特征選擇控制技術(shù)工藝,，當(dāng)使用回收、銷毀單一治理技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)VOCs達(dá)標(biāo)排放時,，可使用組合技術(shù)工藝達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效控制目標(biāo),，逐漸形成最佳技術(shù)庫并完善其評價方法。