1 項目概況

我國的(de)(de)(de)(de)采(cai)(cai)油（氣）田一般(ban)分(fen)(fen)布在北(bei)部地區(qu)，屬(shu)于(yu)露 天作業，晝夜溫差(cha)(cha)大(da)，冬(dong)夏最大(da)溫差(cha)(cha)可(ke)高(gao)達60℃以上。 采(cai)(cai)用TEG脫(tuo)水(shui)工(gong)藝[1]脫(tuo)除天然氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)水(shui)分(fen)(fen)，工(gong)藝中(zhong)的(de)(de)(de)(de)脫(tuo) 水(shui)裝置排放的(de)(de)(de)(de)尾氣具(ju)有(you)刺激(ji)性惡(e)臭異味，嚴重影響(xiang)了廠(chang) 區(qu)工(gong)作人(ren)員(yuan)和周(zhou)邊居民的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)、生(sheng)活(huo)和身(shen)體(ti)健康，對環(huan) 境(jing)造成了較(jiao)大(da)影響(xiang)。脫(tuo)水(shui)過(guo)程中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)廢氣成分(fen)(fen)復雜[2]， 其中(zhong)含(han)(han)有(you)VOCs（總烴）、硫化氫、甲烷、一氧(yang)化氮、一 氧(yang)化碳、二(er)氧(yang)化硫、二(er)氧(yang)化碳、水(shui)蒸氣、TEG溶液及(ji)其 他成分(fen)(fen)。廢氣具(ju)有(you)溫度高(gao)、含(han)(han)水(shui)率高(gao)、含(han)(han)氧(yang)量低(di)、排放 時間(jian)短暫、排放峰(feng)值(zhi)高(gao)等特點(dian)。廠(chang)區(qu)對防(fang)爆的(de)(de)(de)(de)要求也極 高(gao)。近年來(lai)，從(cong)防(fang)爆、防(fang)水(shui)、防(fang)凍等限(xian)值(zhi)條件，到廢氣 成分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)復雜性及(ji)投資(zi)運行成本等各方面(mian)考慮，該廢氣的(de)(de)(de)(de) 處(chu)理辦法可(ke)以通過(guo)UV光解(jie)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術，在一個很溫和的(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing) 下將(jiang)廢氣分(fen)(fen)解(jie)成呈(cheng)離(li)子狀態的(de)(de)(de)(de)原(yuan)子、自由基混合氣體(ti)， 再通過(guo)臭氧(yang)將(jiang)其氧(yang)化成簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)小分(fen)(fen)子化合物[3]，達到分(fen)(fen) 解(jie)凈化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)，簡(jian)單、實用、高(gao)效。

2 基礎資料

廢氣(qi)(qi)源：陜西某采油氣(qi)(qi)田TEG脫水(shui)裝(zhuang)置排放的廢氣(qi)(qi)。

2.1 氣候條件(jian)

1）年(nian)平均(jun)氣(qi)(qi)(qi)溫7.8℃，最(zui)(zui)高35.9℃，年(nian)最(zui)(zui)低(di) -30℃。除臭(chou) 設備試運行期間正值冬(dong)季(ji)，日(ri)氣(qi)(qi)(qi)溫在-21℃至12℃之間。2） 當地(di)大(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)86.7kPa。3）降(jiang)雨(yu)量(liang)，年(nian)平均(jun)417.7mm，最(zui)(zui)大(da)日(ri)降(jiang) 63.6mm，年(nian)平均(jun)蒸發量(liang)1809mm。4）年(nian)均(jun)風(feng)(feng)速3.2m/s，最(zui)(zui) 大(da)風(feng)(feng)速24m/s。5）年(nian)沙(sha)塵暴日(ri)數最(zui)(zui)高30d。

2.2 廢氣情況(kuang)

1）溫度：99℃；2）流(liu)量(liang)(liang)：在正常生產下脫水(shui)廢氣 排氣量(liang)(liang)為(wei)30~100m3/h，其中水(shui)蒸氣量(liang)(liang)約為(wei)50m3/h，天然 氣量(liang)(liang)為(wei)5~25m3/h，硫化氫含量(liang)(liang)為(wei)1.6~20mg/m3。

2.3 凈化要求

1）為杜絕安全隱(yin)患，要(yao)求廢氣除臭成套設備必 須(xu)符(fu)合國家“防(fang)(fang)火、防(fang)(fang)爆、防(fang)(fang)水”的三防(fang)(fang)相關(guan)標(biao)準；

2）去除集氣站脫(tuo)水尾氣散發的(de)惡(e)臭(chou)(chou)(chou)氣味，對臭(chou)(chou)(chou)氣收 集凈化處理后排放(fang)(fang)，達到國家(jia)相關(guan)排放(fang)(fang)標準(zhun)，改善廠(chang)區環境。排放(fang)(fang)標準(zhun)執行《大氣污染物綜合排放(fang)(fang)標準(zhun)》 （GB16297-1996） 二級標準(zhun)和《惡(e)臭(chou)(chou)(chou)污染物排放(fang)(fang)標 準(zhun)》（GB14554-93）二級廠(chang)界標準(zhun)，以及排放(fang)(fang)煙囪為 15m時(shi)的(de)標準(zhun)排放(fang)(fang)限值(zhi)。

3 UV光解凈化技術原理[4-5]

（1）利用特定的高(gao)(gao)能高(gao)(gao)臭(chou)氧UV紫外(wai)線(xian)光(guang)束照(zhao)射惡(e) 臭(chou)氣(qi)體(ti)，裂解(jie)惡(e)臭(chou)氣(qi)體(ti)如：氨、三甲胺、硫(liu)化氫(qing)、甲 硫(liu)氫(qing)、甲硫(liu)醇(chun)、甲硫(liu)醚(mi)、二(er)甲二(er)硫(liu)、二(er)硫(liu)化碳、苯(ben)乙 烯、VOCs、苯(ben)、甲苯(ben)、二(er)甲苯(ben)等(deng)的分(fen)子鏈(lian)結構，使有 機(ji)或無(wu)機(ji)高(gao)(gao)分(fen)子惡(e)臭(chou)化合物(wu)分(fen)子鏈(lian)，在高(gao)(gao)能紫外(wai)線(xian)光(guang)束 照(zhao)射下(xia)，降解(jie)轉變成原子、自由(you)基等(deng)。

（2）利用高臭(chou)氧高能UV紫外線光束分解空(kong)氣中的 氧分子(zi)產(chan)生游離氧，因(yin)游離氧所(suo)攜(xie)正負電子(zi)不平衡所(suo)以(yi) 需與氧分子(zi)結合，進而產(chan)生臭(chou)氧。

UV＋O2→O-+O＊（游離氧） O+O2→O3（臭(chou)氧）

由(you)于(yu)臭氧(yang)對有機物具有極強的(de)氧(yang)化作用(yong)，因而其對 惡臭氣體(ti)及其它刺(ci)激性(xing)異味(wei)有立竿見(jian)影的(de)消除效果。

（3）惡臭(chou)(chou)氣(qi)體(ti)利用(yong)排風設(she)備輸(shu)入到本凈化(hua)設(she)備后(hou)， 凈化(hua)設(she)備運用(yong)高能UV紫外線光束及臭(chou)(chou)氧對(dui)惡臭(chou)(chou)氣(qi)體(ti)進 行協同分解(jie)、氧化(hua)反應，將(jiang)惡臭(chou)(chou)氣(qi)體(ti)物質降解(jie)轉化(hua)成低 分子化(hua)合物，如水和二氧化(hua)碳(tan)等，達(da)到廢氣(qi)凈化(hua)、脫臭(chou)(chou) 的目(mu)的。

4 工藝流程

將采(cai)油(you)（氣(qi)(qi)(qi)）田的(de)TEG脫水(shui)裝置的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)排放管(guan)(guan)末 端，用(yong)一個帶(dai)有(you)開(kai)(kai)口(kou)(kou)的(de)集(ji)氣(qi)(qi)(qi)罩套住（開(kai)(kai)口(kou)(kou)用(yong)于(yu)補充新 風(feng)(feng)），并(bing)(bing)用(yong)收集(ji)管(guan)(guan)引至(zhi)UV高效光(guang)解(jie)凈化設(she)備(bei)的(de)進氣(qi)(qi)(qi)口(kou)(kou)； 凈化設(she)備(bei)的(de)前(qian)端設(she)有(you)脫水(shui)裝置，將大量的(de)水(shui)氣(qi)(qi)(qi)凝(ning)結并(bing)(bing)排 出(chu)(chu)；然后將廢氣(qi)(qi)(qi)引入UV光(guang)解(jie)反應(ying)室，在UV高效光(guang)解(jie)凈 化設(she)備(bei)出(chu)(chu)風(feng)(feng)口(kou)(kou)處連接(jie)風(feng)(feng)機，反應(ying)后的(de)凈化氣(qi)(qi)(qi)體由風(feng)(feng)機出(chu)(chu) 口(kou)(kou)接(jie)至(zhi)排氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)排出(chu)(chu)。如下圖所示。

5 數據(ju)與分析

該UV高(gao)效光解凈化(hua)設備于2011年(nian)1—2月期間試 運行，并(bing)于2月下(xia)旬得(de)出實驗檢(jian)測分析(xi)報告，數據見(jian) 表(biao)1。

由表1中數據得出，主要的(de)(de)廢氣(qi)成分(fen)硫化(hua)(hua)氫和總(zong)烴大 幅度減少，其中總(zong)烴的(de)(de)凈化(hua)(hua)率(lv)為(wei)76.58%～76.95%，硫化(hua)(hua) 氫的(de)(de)凈化(hua)(hua)率(lv)高(gao)達99.35%。

6 技術特點與擴展應(ying)用

適用(yong)于采油（氣(qi)(qi)）田TEG脫水(shui)(shui)工(gong)藝產生(sheng)的(de)(de)(de)廢(fei)氣(qi)(qi)深 度凈化(hua)、脫臭(chou)(chou)的(de)(de)(de)UV高(gao)效光解(jie)凈化(hua)設備，其(qi)技(ji)術特點(dian)在 于：通(tong)過低壓水(shui)(shui)銀放電管發射出高(gao)能UV光子(zi)，裂解(jie)切 斷廢(fei)氣(qi)(qi)分子(zi)的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)鍵(jian)，使其(qi)轉(zhuan)化(hua)呈離子(zi)狀態(tai)、自由基 氣(qi)(qi)態(tai)混合物；再利(li)用(yong)裂解(jie)產生(sheng)的(de)(de)(de)臭(chou)(chou)氧對其(qi)進行強氧化(hua) 反(fan)應，使其(qi)生(sheng)成(cheng)、轉(zhuan)變成(cheng)簡單的(de)(de)(de)、穩定的(de)(de)(de)小分子(zi)化(hua)合 物，如CO2、H2O等；再通(tong)過排風管道(dao)排出，達到廢(fei)氣(qi)(qi) 凈化(hua)、脫臭(chou)(chou)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。該專利(li)技(ji)術[6]的(de)(de)(de)UV光子(zi)能量(liang)可達 800kJ/mol，波長小于180nm。

采油（氣）田(tian)TEG脫(tuo)水工藝(yi)產生(sheng)的(de)廢氣中，絕大多 數廢氣成分(fen)的(de)化(hua)學鍵(jian)能(neng)(neng)(neng)均低于800kJ/mol，例如(ru)，硫(liu)化(hua) 氫的(de)S-H鍵(jian)鍵(jian)能(neng)(neng)(neng)為339kJ/mol，故硫(liu)化(hua)氫能(neng)(neng)(neng)達到很好的(de)處(chu) 理效(xiao)果。VOCs的(de)成分(fen)復雜(za)，不(bu)排除部分(fen)化(hua)合物的(de)化(hua)學 鍵(jian)能(neng)(neng)(neng)高(gao)于800kJ/mol，如(ru)C≡C鍵(jian)鍵(jian)能(neng)(neng)(neng)為837kJ/mol，故不(bu) 能(neng)(neng)(neng)裂解。

參(can)照常(chang)見化(hua)學鍵的鍵能[7 ]數據表(biao)（見表(biao)2），可(ke)(ke)以(yi)知 道(dao)哪(na)些化(hua)學鍵可(ke)(ke)以(yi)被高能UV光子切斷(duan)，并可(ke)(ke)得知哪(na)些廢 氣(qi)物質是能被裂解(jie)、凈化(hua)的。

由此可見，只要(yao)化(hua)合物的(de)(de)化(hua)學(xue)鍵(jian)能(neng)低(di)于(yu)800kJ/mol， 該UV光解專利技術都能(neng)將其裂解，形(xing)成(cheng)簡單的(de)(de)、穩定(ding) 的(de)(de)小分子化(hua)合物。所以該技術能(neng)廣(guang)泛(fan)應(ying)用于(yu)有廢氣(qi)產生 的(de)(de)行業(ye)，只需要(yao)廢氣(qi)成(cheng)分的(de)(de)化(hua)學(xue)鍵(jian)鍵(jian)能(neng)低(di)于(yu)UV光子能(neng) 量，如(ru)硫化(hua)氫、氨、二(er)硫化(hua)碳、胺類(lei)、硫醇(chun)類(lei)、硫醚 類(lei)、烴(jing)類(lei)、苯(ben)及苯(ben)系物等(deng)(deng)，能(neng)廣(guang)泛(fan)應(ying)用于(yu)采油(you)（氣(qi)） 田、污水處(chu)理廠(chang)(chang)(chang)、垃圾(ji)(ji)處(chu)理場、煉油(you)廠(chang)(chang)(chang)、塑料廠(chang)(chang)(chang)、橡膠(jiao) 廠(chang)(chang)(chang)、化(hua)工(gong)廠(chang)(chang)(chang)、垃圾(ji)(ji)堆肥/焚燒廠(chang)(chang)(chang)、垃圾(ji)(ji)站(zhan)、制藥廠(chang)(chang)(chang)、皮革 廠(chang)(chang)(chang)、造紙廠(chang)(chang)(chang)、噴涂廠(chang)(chang)(chang)、印(yin)刷(shua)廠(chang)(chang)(chang)、冶(ye)煉廠(chang)(chang)(chang)、食品加工(gong)廠(chang)(chang)(chang)、 飼料加工(gong)廠(chang)(chang)(chang)等(deng)(deng)。

7 結論

采(cai)用UV光解凈化(hua)技術(shu)，凈化(hua)采(cai)油（氣(qi)）田TEG脫(tuo) 水(shui)(shui)工藝(yi)產生的廢氣(qi)，克服了防爆(bao)、防水(shui)(shui)、防凍等限制(zhi)條 件，投入及運營(ying)成本相對較(jiao)低。該技術(shu)并能在其他行業 的廢氣(qi)處理中得到廣泛的應(ying)用，其表(biao)現在：

（1）硫化(hua)(hua)氫(qing)凈化(hua)(hua)率在99%以上(shang)；

（2）只要廢氣中(zhong)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)的(de)化(hua)(hua)學鍵(jian)能(neng)低于800 kJ/mol， 都能(neng)得到有(you)效(xiao)裂解，生成簡單的(de)、穩(wen)定的(de)小分子化(hua)(hua)合 物(wu)(wu)，如CO2、H2O等；

（3）能分解諸如硫化氫、氨(an)、二(er)硫化碳、胺類(lei)、硫 醇類(lei)、硫醚類(lei)、烴(jing)類(lei)、苯及苯系物等；

（4）能廣泛應用(yong)采油(you)（氣）田、污水處理廠等。

綜上，UV光解凈化技(ji)(ji)術在處理某些特(te)定的(de)(de)環境和(he)特(te) 殊工藝要(yao)求時，能有很(hen)好的(de)(de)效果(guo)，能分解絕(jue)大(da)多數(shu)的(de)(de)廢 氣，是(shi)其他技(ji)(ji)術無(wu)法替代的(de)(de)。

參考文獻：

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