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和發展的高峰期，瀝青路面以其自身的諸多優點成為了高速公路的主要路面形式，此外，在建筑、防水等領域也對瀝青有著巨大需求量。隨著瀝青用量的增大，瀝青煙氣對環境和人身健康造成的危害也逐漸顯著，瀝青煙氣的產生主要集中在瀝青的生產、儲存、運輸、拌和、攤鋪等階段，煙氣產生環境的復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、加工和使用過程中形成的液固態烴類顆粒物和少量氣態烴類物質的混合煙霧[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的有機化合物，其主要成分為烴類、鹵代經、氮烴、含氧烴、硫烴以及低沸點的多環芳香烴等。瀝青在高溫條件下產生的氣溶膠的沸點遠超大氣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出來的氣溶膠（粒徑<10µm)和氣體物質[2]。隨著國家對環保問題的愈發重視，瀝青煙氣的治理技術逐漸成熟，對環境友好型瀝青的開發與應用也成為一個重要的研究方向。

瀝青煙氣組成與危害

瀝青是原油經過常減壓蒸熘后剩下的混合物，成分極其復雜，目前還無法對其進行精細分離研究，研究者通常根據瀝青中各成分的相似性將其分為飽和分、芳香分、膠質、瀝青質四個組分，四種組分之間可通過締合、裂解反應相互轉化，不同油源瀝青性質也各不相同。瀝青組成的多樣性直接導致瀝青煙氣成分的復雜性，表1中列出的是瀝青煙氣中含有的部分有機物[3]。

目前，對于瀝青煙氣產生機理的研究還不夠深入，研究者普遍認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；二是氧氣與瀝青分子在加熱條件下發生平行順序反應，該反應包括裂解和縮合兩個方向，其中的裂解反應是瀝青煙氣產生的主要原因[4]。瀝青煙霧中的某些成分會與大氣中的其它成分發生光化學反應，增加污染煙霧和地表臭氧濃度，導致環境污染見瀝青煙還會通過呼吸道或皮膚進入人體，使人中毒，讓人出現頭痛、心悸、腹痛、胸悶、眼結膜炎、視力模糊、皮炎等癥狀，煙氣中的一些物質甚至會令長期接觸者致癌。因此，加快瀝青煙氣治理的研究進程十分必要，確保排放符合相關標準既可以保護環境，又能防止人體健康受到威脅。

瀝青煙氣治理技術

瀝青煙氣主要以粒徑為0.1~1.0µm的細霧粒存在，因此瀝青煙氣治理的關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，但由于瀝青煙氣的生成環境復雜，現有技術并不適用于所有場合。目前比較成熟的治理技術包括燃燒法、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雜，但基本組成成分還是以碳氫化合物為主，在溫度和氧氣濃度合適的條件下就可以燃燒分解，這也是燃燒法在處理有機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大掀燃料，運行成本較高，當煙氣量較小時并不合適。氧化瀝青相較直餾瀝青，在一些性質上有其不可替代的優勢，但氧化工藝生成的瀝青煙氣會導致環境污染，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成本，這也是目前國內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來將空氣中的瀝青煙氣富集到液體環境中，不僅解決了污染問題，還實現了對有機煙氣的回收利用。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境下進行，油吸收法安全性要弱于水吸收法，且運行成本相對較高。

3、吸附法

該方法主要利用小顆粒或多孔物質對氣體的物理吸附作用將瀝青煙氣進行濃縮富集，達到煙氣治理的目的。吸附劑的選擇是該方法的關鍵，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。選擇吸附劑時還要考慮脫附難度、是否適用于高溫環境、重復利用次數等因素[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等離子體，這些等離子體能夠對瀝青中的相應分子進行氧化和降解，將瀝青煙氣中的有毒物質轉化為無害氣體后再進行排放，達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合使用，多種方法之間相互協調，力求達到處理效果。中國石化大連石油化工研究院開發了“低溫柴油吸收－脫硫及經濃度均化－蓄熱氧化(Tg-RTO)"工藝技術，并設計了專門的治理設備，該工藝主要用于瀝青儲運過程中生成煙氣的治理，實現了瀝青煙氣的近，各項排放指標均優于國內外最嚴排放標準要求[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用較多[10]。組合工藝可以有效避免單一工藝技術固有的缺陷，對污染煙氣進行凈化，但是組合工藝操作更為復雜，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性。