煤制氣過程會產(chǎn)生的大量廢氣，這些廢氣主要為一些碳氧化物、硫氧化物等氣體，除此之外還含有鉛、砷等有害物質(zhì)，對環(huán)境及人類健康的危害較大。未來20年內(nèi)，我國以煤炭為原料生產(chǎn)的替代石油和石油化工產(chǎn)品占總需求量的最高比例不會超20％。但是，煤化工還沒有改變“高投資、高能耗、高環(huán)境污染”的狀況。

煤化工VOCs的主要來源及危害

煤化工過程中產(chǎn)生的廢氣主要來源于煤制焦和煤制氣這兩個過程。煤制焦廢氣主要來自于對于煤炭的裝煤、煉焦、化產(chǎn)回收過程，在裝煤的階段，煤炭原料在高溫下與大氣直接接觸，會產(chǎn)生大量的煙塵、多種對人體有害的有機多環(huán)芳香烴類氣體；在煉焦的階段，廢氣主要來自于煤炭原料在化學轉(zhuǎn)變過程和未完全碳化煤炭中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，這些主要包括飛灰、焦油氣和化學轉(zhuǎn)化過程中煤炭與大氣接觸產(chǎn)生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等氣體，除此之外，還有部分苯類物質(zhì)、氰類化合物等。煤制氣過程產(chǎn)生的廢氣主要來自于煤氣凈化過程中的尾氣、氨和硫、酚類物質(zhì)回收塔排放出的廢氣，這些廢氣主要為一些碳氧化物、硫氧化物等氣體，除此之外還含有鉛、砷等有害物質(zhì)，對環(huán)境及人類健康的危害較大。

絕大多數(shù)VOCs對人體健康和環(huán)境危害較大，其危害主要有三個方面：

①刺激嗅覺器官引起人們的不愉快或厭惡，損害人體健康；

②對金屬材料、設備和管道有一定的腐蝕性；

③對大氣環(huán)境造成污染。

我國有關VOCs治理的法律法規(guī)及要求

由于VOCs的危害，國家出臺了一系列法規(guī)，環(huán)保部印發(fā)的《石化行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合整治方案》對VOCs的排放作出了嚴格控制。煤化工行業(yè)是揮發(fā)性有機物排放重戶，但是企業(yè)對其認識及治理起步較晚，且排放的組分較復雜。

《環(huán)境保護法》第四十三條規(guī)定，排放污染物的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者，應當按照國家有關規(guī)定繳納排污費。排污費應當全部專項用于環(huán)境污染防治，任何單位和個人不得截留、擠占或者挪作他用。依照法律規(guī)定征收環(huán)境保護稅的，不再征收排污費。

作為我國第一部推進生態(tài)文明建設的單行稅法，《環(huán)境保護稅法》將于2018年1月1日起施行，這也意味著我國施行了近40年的排污收費制度將退出歷史舞臺。《環(huán)境保護稅法》根據(jù)現(xiàn)行排污收費項目，設置環(huán)保稅的稅目；以現(xiàn)行排污費收費標準為基礎，設置環(huán)境保護稅的稅額標準，大氣污染物稅額為每污染當量1.2元。對《環(huán)保稅法》所附《環(huán)保稅稅目稅額表》和《應稅污染物和當量值表》中規(guī)定的污染物征稅；對每一排放口的前3項大氣污染物征稅；同時法律規(guī)定，各省份根據(jù)本地區(qū)污染物減排的特殊需要，可以增加應稅污染物項目數(shù)。

煤化工VOCs廢氣怎么治理？目前我國煤制氣行業(yè)有關VOCs的治理情況

揮發(fā)性有機物治理技術包括冷凝法、吸附法、吸收法、離子體法、膜分離法、生物法、蓄熱氧化法和催化氧化法。冷凝法、吸收法、膜分離法多用于中高濃度、中低流量有機廢氣的處理；吸附法可用于大流量、低濃度有機廢氣處理。這些方法及適用范圍都在煤化工液態(tài)產(chǎn)品儲存、運輸、裝卸的作業(yè)范圍。

目前我國煤制天然氣行業(yè)多采用固定床碎煤加壓氣化、低溫甲醇洗酸性氣凈化、甲烷合成生成天然氣工藝。根據(jù)工藝流程特點，VOCs主要排放點有四處分別為：低溫甲醇洗酸性氣凈化后排放尾氣、煤氣水常壓儲罐呼吸廢氣、污水處理裝置散發(fā)的惡臭氣體和罐區(qū)儲罐呼吸廢氣。

低溫甲醇洗排放的廢氣（由三股氣混合）量為2×192000m3/h，VOCs濃度大約7000mg/m3，總硫濃度6.2mg/m3。由于選用的氣化工藝為魯奇爐固定床氣化工藝，VOCs不是單一組分，含有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、甲醇等物質(zhì)，很難回收，如果想達到能再利用的純度，在經(jīng)濟上幾乎無法承受，因此只能采用破壞方法，即將VOCs轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)后再排入大氣。而且廢氣流量大，濃度低，不易采用直接燃燒法。RTO和RCO的投資費用大致相當，由于RCO的燃燒溫度要低于RTO，故RCO操作費用要省，但由于此股廢氣中含有硫會導致催化劑中毒失活而不能再生，因此選用RTO較宜。通過蓄熱式氧化，有機廢氣去除率可以達到98%以上，滿足環(huán)保要求，而且熱效率能達到95%以上，高的熱回收率使補充燃料的使用量顯著減少，從而節(jié)約運行費用。

VOCs處理設備-GRTO

RTO裝置目前常用的是閥門切換式，一般由氧化室、多個蓄熱室組成，通過切換閥門來達到改變氣流方向的目的，因此操作彈性較大，能在較大范圍內(nèi)適應廢氣流量和濃度的波動。應注意的是，選用燃燒處理技術，燃燒反應后排出的SO2可能會導致硫超標，廢氣的燃燒過程可能會伴隨有NOx的生成造成二次污染。為避免此種情況發(fā)生，可以考慮廢氣處理技術的結(jié)合。在氣體進燃燒裝置之前，先用吸附或者是吸收法對廢氣進行預處理，可采用“吸附濃縮+燃燒”工藝或“堿洗吸收+燃燒”工藝。CO2是溫室氣體，大量排放會加重環(huán)境負擔，而且未來如果征收碳稅，將為煤化工企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟負擔。經(jīng)過燃燒處理后排出的廢氣主要含有CO2和N2，經(jīng)過初步分離后CO2純度較高，結(jié)合企業(yè)自身及當?shù)靥攸c，便于作進一步的處理應用。

CO2加氫合成制甲醇反應各國研究者正在重點攻關催化劑的研究；碳捕捉與封存技術的“二氧化碳驅(qū)采水”技術也在積極嘗試，對處于西北缺水比較嚴重地區(qū)的煤化工來說此項技術擁有巨大潛能。由于蓄熱式燃燒裝置投資費用相對較高，為避免投資損失，建議項目人員在初期可研、設計時，要對工藝數(shù)據(jù)進行嚴格核算，在確保滿足環(huán)保標準的前提下，節(jié)省投資。例如，經(jīng)測算燃燒處理后的廢氣硫含量不超標，且通過控制燃燒條件將NOx的生成控制在規(guī)定限值之內(nèi)，則可以省去預處理裝置，單獨選用RTO或RCO裝置。需注意的另一問題是廢氣在進蓄熱爐前需補充足夠的空氣，因此空氣過量系數(shù)的選取很重要，既要防止達到混合氣體爆炸極限范圍內(nèi)造成安全隱患，又要避免過多的空氣量造成投資增加帶來經(jīng)濟上的損失。

煤氣水儲罐呼吸廢氣主要是儲罐呼吸閥排出的無組織廢氣，以硫化氫和氨為主，VOCs濃度大約為900mg/m3，由于受到環(huán)境溫度等的影響，流量和濃度波動較大。此股氣體不具回收價值，可以考慮采用RTO直接燃燒處理。在壓降滿足的前提下，可以將此股氣體通過管道輸送到低溫甲醇洗RTO裝置進行處理，節(jié)省設備的投資。