EN
Giới thiệu
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) đã trở thành một trọng tâm môi trường lớn khi các ngành công nghiệp toàn cầu hướng tới sản xuất sạch hơn và bền vững hơn. Những hợp chất này, phổ biến trong xử lý hóa chất, luyện kim, sơn phủ, in ấn và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác, gây ra rủi ro đáng kể đối với chất lượng không khí, sức khỏe con người và sự ổn định sinh thái. Khi các quy định về môi trường trên toàn thế giới ngày càng siết chặt, các ngành công nghiệp phải áp dụng các hệ thống kiểm soát VOC hiệu quả để giảm phát thải và đảm bảo tuân thủ.
Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan sâu sắc về cách các hợp chất VOC được phát sinh trong các ngành công nghiệp chính và khám phá những công nghệ hiệu quả nhất để xử lý chúng. Từ chế biến hóa chất từ than đến in ấn và đóng gói, việc hiểu rõ các cơ chế này là cần thiết để thiết kế các giải pháp vừa thân thiện với môi trường vừa khả thi về mặt kinh tế.
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) là gì?
Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi là một nhóm rộng các hóa chất dựa trên carbon có áp suất hơi cao ở nhiệt độ phòng, cho phép chúng dễ dàng bay hơi vào không khí. Các hợp chất VOC thường bao gồm các chất có nhiệt độ sôi ở áp suất thường trong khoảng 50°C và 260°C hoặc những chất có áp suất hơi bão hòa trên 133,32 Pa trong điều kiện môi trường.
Các nhóm VOC phổ biến
Dựa trên cấu trúc hóa học, VOC được chia thành tám nhóm chính:
Ankan
Hiđrocacbon thơm
Anken
Hydrocarbon halogen hóa
Este
Aldehydes
Ketone
Hợp chất hữu cơ khác
Các ví dụ điển hình của VOC
Hydrocarbon thơm: benzen, toluen, xylene, stiren
Hydrocarbon mạch hở: butan, các thành phần xăng
Hydrocarbon halogen hóa: carbon tetrachloride, chloroform
Rượu và anđehit: methanol, acetaldehyde, acetone
Este: ethyl acetate, butyl acetate
Khác: acetonitrile, acrylonitrile, chlorofluorocarbons
Các hợp chất này bắt nguồn từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, các phản ứng hóa học, bay hơi dung môi và nhiều quá trình công nghiệp khác. Do có độ phản ứng cao và độc tính, các hợp chất VOC cần được kiểm soát một cách hệ thống.
Các Nguồn Công Nghiệp Chính Gây Phát Thải VOC
1. VOC trong Ngành Công Nghiệp Hóa Chất Từ Than
Ngành công nghiệp hóa chất từ than là một trong những ngành công nghiệp đóng góp lớn nhất vào lượng phát thải VOC. Các hợp chất VOC chủ yếu bắt nguồn từ hai quá trình:
Chưng cất than
Khí hóa than thành khí tổng hợp
1.1 Phát thải VOC trong quá trình luyện cốc từ than
Luyện cốc bao gồm việc đun nóng than ở nhiệt độ cao, làm bay hơi các hợp chất hữu cơ phức tạp. Phát thải chủ yếu xảy ra trong hai giai đoạn:
A. Giai đoạn nạp than
Khi than thô được đưa vào lò cốc nhiệt độ cao, nó tiếp xúc với các bề mặt nóng và giải phóng ra một hỗn hợp gồm:
Hydrocarbon thơm đa vòng
Hơi nhựa đường
Khí hữu cơ
Các chất ô nhiễm này góp phần gây ra nguy cơ đối với sức khỏe người lao động và ô nhiễm môi trường.
B. Khu vực thu hồi sản phẩm phụ của quá trình luyện cốc
Các khu vực chính bao gồm đơn vị ngưng tụ, đơn vị khử lưu huỳnh, đơn vị amoni sunfat và đơn vị benzen thô. Mỗi khu vực phát sinh các dạng hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC) khác nhau:
Phân khu ngưng tụ
Phát thải: amoniac, hydro sunfua, naphtalen, hỗn hợp hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC)
Nguồn phát: bồn nhựa đường, bồn nước amoniac, đường ống dẫn, van thủy lực
Đặc điểm: nồng độ cao, dao động lớn, khí chứa nhiều hơi ẩm
Phân khu khử lưu huỳnh và amoni sunfat
Phát thải: khí chứa lưu huỳnh, amoniac, lượng nhỏ hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC)
Phát thải liên tục với nồng độ amoniac cao
Phân khu benzen thô
Phát thải: benzen, toluen, xilen
Thể tích khí nhỏ nhưng nồng độ rất cao
Khu vực xử lý nước thải
Phát thải: benzen, phenol, sunfua, hợp chất hữu cơ chứa nitơ
Bắt nguồn từ các bể điều hòa, bể sự cố, bể kỵ khí, xử lý bùn
Sự kết hợp này làm cho việc xử lý trở nên khó khăn do thành phần phức tạp.
1.2 Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong khí hóa than và sản xuất khí tự nhiên
Các nhà máy khí hóa than tạo ra khí thải chứa VOC trong quá trình:
Rửa methanol nhiệt độ thấp
Các bể chứa khí/dung dịch (tổn thất do thở)
Xử lý nước thải
Các đơn vị chứa dầu
A. Khí thải rửa methanol nhiệt độ thấp
Dòng này bao gồm:
Mêtan
Ethylene, ethane
Propane, propylene
Hơi methanol
Khó tái sử dụng và thường được xử lý bằng RTO (Bộ oxy hóa nhiệt hồi phục) để thiêu hủy hoàn toàn.
Tại sao dùng RTO thay vì RCO?
Xúc tác RCO dễ bị ngộ độc lưu huỳnh và khả năng hoàn nguyên hạn chế, do đó RTO phù hợp hơn và ổn định hơn cho các ứng dụng hóa chất từ than.
B. Tổn thất do hô hấp từ bồn chứa
Các bồn chứa khí/lỏng thải ra hơi chứa các hợp chất lưu huỳnh, amoniac và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) trong quá trình thay đổi nhiệt độ và áp suất. Các khí này cũng cần được oxy hóa nhiệt.
C. Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) từ xử lý nước thải
Các phát thải này chủ yếu phát sinh từ:
Xử lý sơ bộ (tách dầu, ổn định, axit hóa)
Bể sục khí
Phòng tách nước bùn
Nồng độ biến động mạnh và độ ẩm rất cao.