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煤化工VOCs控排分析

2019-04-10 09:17
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煤化工VOCs控排分析 当前,我国现代煤化工技术创新实现重大突破,示范工程取得显著成效,现代煤化工产业步入发展快车道,其对实现煤炭清洁利用目标、丰富化工原料来源、调整能
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煤化工VOCs控排分析
 
 
当前,我国现代煤化工技术创新实现重大突破,示范工程取得显著成效,现代煤化工产业步入发展快车道,其对实现煤炭清洁利用目标、丰富化工原料来源、调整能源供应模式、保障国家能源安全等具有深远现实意义,但在现代煤化工各生产工艺环节中排放大量挥发性有机物(Volatile OrganicCompounds,简称VOCs),对当前大气质量产生多重环境效应。VOCs作为PM2.5和O3重要前体物和参与物,其不仅能与SO2、NOx等发生光化学反应形成光化学烟雾,也能与大气中的·OH 和O3等强氧化剂反应生成二次有机气溶胶,严重污染区域大气环境且危害人体健康,因此煤化工VOCs安全高效控制与减排亟待解决。针对煤化工VOCs污染控制难题,本文综述了现阶段煤化工VOCs排放现状、管控措施、控制技术及筛选与评价方法,并对其减排提出了建议。
 
1煤化工产业发展背景
 
1.1发展现状
 
近年来,由于受到宏观政策引导和市场拉动作用,现代煤化工产业得到快速发展,大型装备制造能力显著提升,自主化率达到90%以上;气化、液化、甲醇制烯烃/乙二醇等技术工艺整体达到世界领先水平;煤化工基地化、园区化初具规模,相继布局形成蒙东、蒙西、新疆准东、新疆伊犁、宁东、陕北、云贵等产业集群区,有效提高煤炭资源集中利用程度,主要煤化工基地及其产业布局见表1。
 
 
1.2 发展趋势
 
随着《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》(国能科技〔2017〕43号)和《现代煤化工产业创新发展布局方案》(发改产业〔2017〕553号)等文件的相继颁布,现代煤化工产业发展定位清晰。“十三五”期间,煤化工产业进入升级示范阶段,将成为我国现代能源体系的重要组成部分。
 
据统计,2016年我国煤制油和煤制天然气产能分别达到658万t和31亿m3,预计2018年相应产能将增长至1026万t和79亿m3,未来5年若年均复合增长率分别按15.24%和46.19%估算,到2022年我国煤制油和煤制天然气产能将达到1810万t和362亿m3,2018-2022年煤制油及煤制天然气产量预测分析如图1和图2所示。
 
 
2 VOCs排放与管控现状
 
2.1 VOCs排放量估算及预测
 
VOCs相比SO2、NOx等常规大气污染物具有成分复杂、种类繁多、来源广泛、涉及众多行业领域等特点,且排放类型以无组织为主,排放量难以核算。由于此前未将VOCs纳入环境监测体系,相关统计数据缺失,根据估算,2010年和2014年我国VOCs理论排放量约为1363万t和1700万t,年均复合增长率达到5.68%,预计2020年我国VOCs排放量将达到2466万t,可见VOCs减排形势严峻,2010-2014年VOCs理论排放量及2020年预测排放量如图3所示。
 
 
2.2 煤化工VOCs排放现状
 
煤化工作为VOCs减排重点行业,涉及气化、液化、炼焦以及低温干馏等诸多化学工艺,典型现代煤化工生产工艺如图4所示。
 
 
 
气化过程中产生的VOCs主要是由于结渣、火层倾斜等原因导致气化炉非正常停车,造成炉内大量气体逸散,此外在气化炉的卸压废气、粗煤气净化工序中的尾气、硫酚类物质回收装置的酸性气体以及氨回收吸收塔的排放气中VOCs含量也比较高。液化根据化学工艺可分为直接液化和间接液化,相比气化过程其VOCs产生量较少,但在液化原油及液化残渣中易挥发泄露VOCs。炼焦及低温干馏产生的VOCs一部分来自化学转化过程中未完全炭化的细煤粉及其析出的挥发组分、焦油、飞灰和泄漏的粗煤气,另一部分来自出焦时灼热的焦炭与空气接触生成的气态污染物,主要成分是苯系物、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。
 
2.3 法律法规与政策体系
 
美国、日本、欧盟等发达国家及地区对VOCs防控较早,法律体系相对健全,其管控机制见表2。近年来,我国VOCs减排工作稳步推进,法律法规相继出台,行业标准有序制定,政策体系日趋完善,VOCs部分重要法律法规及核心内容见表3,VOCs政策体系如图5所示。
 
 
 
当前,为了进一步践行绿色发展理念,促进大气环境质量持续改善,自2018年1月1日起,我国实施《环境保护税法》,应税污染物收费参照纳税模式,由“企业主动申报+环保部门核定收费”转变为“企业自行核算主动申报+环保部门抽查收费”。由于VOCs种类繁多且性质各异,目前其并未全部列入应税范围,但苯、甲苯等有机废气在征收税目之中,未来VOCs分批纳入征税范围将是发展趋势。
 
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