瀝青煙氣治理（煙氣治理方案分享）

瀝青煙氣治理

目前，我國正處于道路交通建設(shè)和發(fā)展的高峰期，瀝青路面以其自身的諸多優(yōu)點成為了高速公路的主要路面形式，此外，在建筑、防水等領(lǐng)域也對瀝青有著巨大需求量。隨著瀝青用量的增大，瀝青煙氣對環(huán)境和人身健康造成的危害也逐漸顯著，瀝青煙氣的產(chǎn)生主要集中在瀝青的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、拌和、攤鋪等階段，煙氣產(chǎn)生環(huán)境的復(fù)雜性也使得瀝青煙氣的治理難度增大。

國家對瀝青煙氣的定義為：瀝青煙氣是指瀝青及其瀝青制品在生產(chǎn)、加工和使用過程中形成的液固態(tài)烴類顆粒物和少量氣態(tài)烴類物質(zhì)的混合煙霧[1]。我們通常所說的瀝青VOC(volatile organic compounds)是從大氣VOE的定義中延伸出來的，通常是指沸點50~260℃、飽和蒸氣壓（室溫下）超過133.32Pa的有機(jī)化合物，其主要成分為烴類、鹵代經(jīng)、氮烴、含氧烴、硫烴以及低沸點的多環(huán)芳香烴等。瀝青在高溫條件下產(chǎn)生的氣溶膠的沸點遠(yuǎn)超大氣VOE的定義范圍，所以一般將瀝青VOE定義為在高溫條件下能從瀝青表面揮發(fā)出來的氣溶膠（粒徑<10µm)和氣體物質(zhì)[2]。隨著國家對環(huán)保問題的愈發(fā)重視，瀝青煙氣的治理技術(shù)逐漸成熟，對環(huán)境友好型瀝青的開發(fā)與應(yīng)用也成為一個重要的研究方向。

瀝青煙氣組成與危害

瀝青是原油經(jīng)過常減壓蒸熘后剩下的混合物，成分極其復(fù)雜，目前還無法對其進(jìn)行精細(xì)分離研究，研究者通常根據(jù)瀝青中各成分的相似性將其分為飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)四個組分，四種組分之間可通過締合、裂解反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化，不同油源瀝青性質(zhì)也各不相同。瀝青組成的多樣性直接導(dǎo)致瀝青煙氣成分的復(fù)雜性，表1中列出的是瀝青煙氣中含有的部分有機(jī)物[3]。

目前，對于瀝青煙氣產(chǎn)生機(jī)理的研究還不夠深入，研究者普遍認(rèn)為瀝青煙氣的生成包括兩個過程：一是在加熱條件下瀝青中已有輕組分的揮發(fā)；二是氧氣與瀝青分子在加熱條件下發(fā)生平行順序反應(yīng)，該反應(yīng)包括裂解和縮合兩個方向，其中的裂解反應(yīng)是瀝青煙氣產(chǎn)生的主要原因[4]。瀝青煙霧中的某些成分會與大氣中的其它成分發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，增加污染煙霧和地表臭氧濃度，導(dǎo)致環(huán)境污染見瀝青煙還會通過呼吸道或皮膚進(jìn)入人體，使人中毒，讓人出現(xiàn)頭痛、心悸、腹痛、胸悶、眼結(jié)膜炎、視力模糊、皮炎等癥狀，煙氣中的一些物質(zhì)甚至?xí)铋L期接觸者致癌。因此，加快瀝青煙氣治理的研究進(jìn)程十分必要，確保排放符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)既可以保護(hù)環(huán)境，又能防止人體健康受到威脅。

瀝青煙氣治理技術(shù)

瀝青煙氣主要以粒徑為0.1~1.0µm的細(xì)霧粒存在，因此瀝青煙氣治理的關(guān)鍵就是盡可能捕集這些霧粒并確保不造成二次污染。目前瀝青煙氣的治理方法主要借鑒煉廠VOE治理的成熟技術(shù)，但由于瀝青煙氣的生成環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)并不適用于所有場合。目前比較成熟的治理技術(shù)包括燃燒法、吸收法、吸附法、等離子體法等。

1、燃燒法

瀝青煙氣成分雖然復(fù)雜，但基本組成成分還是以碳?xì)浠衔餅橹鳎跍囟群脱鯕鉂舛群线m的條件下就可以燃燒分解，這也是燃燒法在處理有機(jī)廢氣過程中被廣泛使用的原因。將瀝青煙氣引入專用焚燒爐中，保持溫度700°C左右，僅需0.5s左右的高溫焚燒即可將瀝青煙氣燃燒[6]。該方法簡單有效，容易實施，但是要維持如此高的溫度需要耗費(fèi)大掀燃料，運(yùn)行成本較高，當(dāng)煙氣量較小時并不合適。氧化瀝青相較直餾瀝青，在一些性質(zhì)上有其不可替代的優(yōu)勢，但氧化工藝生成的瀝青煙氣會導(dǎo)致環(huán)境污染，一般通過在氧化裝置上加裝煙氣焚燒裝置來處理污染煙氣，但是這不可避免地增加了生產(chǎn)成本，這也是目前國內(nèi)氧化瀝青裝置幾乎絕跡的主要原因之一。

2、吸收法

吸收法主要利用瀝青煙氣能夠溶于某些溶液的性質(zhì)來將空氣中的瀝青煙氣富集到液體環(huán)境中，不僅解決了污染問題，還實現(xiàn)了對有機(jī)煙氣的回收利用。為了增加溶液與煙氣的接觸面積，提高吸收效率，吸收過程通常在裝有填料的吸收塔中進(jìn)行。該方法可以分為油吸收法和水吸收法，由于煙氣成分主要為有機(jī)物，在油中溶解度較大，因此油吸收法適合高濃度煙氣的治理，而水吸收法適合煙氣濃度小的環(huán)境，吸收效果較油吸收法差[7]。但是由于瀝青加工、儲存、使用都需要在高溫環(huán)境下進(jìn)行，油吸收法安全性要弱于水吸收法，且運(yùn)行成本相對較高。

3、吸附法

該方法主要利用小顆粒或多孔物質(zhì)對氣體的物理吸附作用將瀝青煙氣進(jìn)行濃縮富集，達(dá)到煙氣治理的目的。吸附劑的選擇是該方法的關(guān)鍵，常用的吸附劑主要有活性炭、煅后焦、氧化鋁和白云石粉等，吸附劑的比表面積越大，吸附能力越強(qiáng)。選擇吸附劑時還要考慮脫附難度、是否適用于高溫環(huán)境、重復(fù)利用次數(shù)等因素[8]。

4、等離子體法

該方法在常溫常壓下利用陡前沿、窄脈寬的高壓脈沖電暈放電來獲得非平衡態(tài)等離子體，這些等離子體能夠?qū)r青中的相應(yīng)分子進(jìn)行氧化和降解，將瀝青煙氣中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害氣體后再進(jìn)行排放，達(dá)到瀝青煙氣治理的目的。等離子體法對廢氣具有較好的凈化效果，但是該方法前期投資大，操作繁瑣，靈活性差，且對高濃度煙氣處理能力不足。

綜上可知，單一處理方法在治理瀝青煙氣時都存在不同程度的缺陷，因此在實際處理過程中往往將多種方法聯(lián)合使用，多種方法之間相互協(xié)調(diào)，力求達(dá)到處理效果。中國石化大連石油化工研究院開發(fā)了“低溫柴油吸收－脫硫及經(jīng)濃度均化－蓄熱氧化(Tg-RTO)"工藝技術(shù)，并設(shè)計了專門的治理設(shè)備，該工藝主要用于瀝青儲運(yùn)過程中生成煙氣的治理，實現(xiàn)了瀝青煙氣的近，各項排放指標(biāo)均優(yōu)于國內(nèi)外最嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)要求[9]。另外，柴油吸收－催化氧化組合工藝、動力波洗滌－光催化氧化組合工藝、動力波洗滌－電捕油技術(shù)組合工藝等也是比較常用的組合工藝，在瀝青煙氣治理過程中應(yīng)用較多[10]。組合工藝可以有效避免單一工藝技術(shù)固有的缺陷，對污染煙氣進(jìn)行凈化，但是組合工藝操作更為復(fù)雜，裝置占地面積更大，前期投資更高，需要時刻保持各工藝單元之間良好的連續(xù)性。