1、项目概况

    我国的采油（气）田一般分布在北部地区，属于露天作业，昼夜温差大，冬夏最大温差可高达60℃以上。采用TEG脱水工艺脱除天然气中的水分，工艺中的脱水装置排放的尾气具有刺激性恶臭异味，严重影响了厂区工作人员和周边居民的生产、生活和身体健康，对环境造成了较大影响。脱水过程中产生的废气成分复杂，其中含VOCs（总烃）、硫化氢、甲烷、一氧化氮、一氧化碳、二氧化硫、二氧化碳、水蒸气、TEG溶液及其他成分。废气具有温度高、含水率高、含氧量低、排放时间短暂、排放峰值高等特点。厂区对防爆的要求也极高。近年来，从防爆、防水、防冻等限制条件，到废气成分的复杂性及投资运行成本等各方面考虑，该废气的处理办法可以通过UV光解的技术，在一个很温和的环境下将废气分解成呈离子状态的原子、自由基混合气体，再通过臭氧将其氧化成简单的小分子化合物，达到分解净化的目的，简单、实用、高效。

2、基础资料

    废气源：陕西某采油气田TEG脱水装置排放的废气。

2.1、气候条件

1）年平均气温7.8℃，最高35.9℃，年最低-30℃。除臭设备试运行期间正值冬季，日气温在-21℃至12℃之间。

2）当地大气压86.7kPa。

3）降雨量，年平均417.7mm，最大日降63.6mm，年平均蒸发量1809mm。

4）年均风速3.2m/s，最大风速24m/s。

5）年沙尘暴日数最高30d。

2.2、废气情况

1）温度：99℃；

2）流量：在正常生产下脱水废气排气量为30~100m³/h，其中水蒸气量约为50m³/h，天然气量为5~25m³/h，硫化氢含量为1.6~2.0mg/m³。

2.3、净化要求

1）为杜绝安全隐患，要求废气除臭成套设备必须符合国家“防火、防爆、防水”的三防相关标准；

2）去除集气站脱水尾气散发的恶臭气味，对臭气收集净化处理后排放，达到国家相关排放标准，改善厂区环境。排放标准执行《大气污染综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准和《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）二级厂界标准，以及排放烟囱为15m时的标准排放限值。

3、UV光解净化技术原理

1）利用特定的高能高臭UV紫外线光束照射恶臭气体，裂解恶臭气体如：氮、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯、VOCs、苯、甲苯、二甲苯等的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成原子、自由基等。

2）利用高臭氧高能UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。

UV + O2 → O- + O*（游离氧）O + O2 → O3（臭氧）

由于臭氧对有机物具有极强的氧化作用，因而其对恶臭气体及其他刺激性异味有立竿见影的消除效果。

3）恶臭气体利用排放设备输入到本净化设备后，净化设备运用高能UV紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解、氧化反应，将恶臭气体物质降解转化成低分子化合物，如水和二氧化碳等，达到废气净化、脱臭的目的。

4、工艺流程

降采油（气）田的TEG脱水装置的废气排放管末端，用一个带有开口的集气罩套住（开口用于补充新风），并用收集管引至UV高效光解净化设备的进气口；净化设备的前端设有脱水装置，将大量的水气凝结并排出；然后将废气引入UV光解反应室，在UV高效光解净化设备出风口处连接风机，反应后的净化气体由风机出口接至排气管排出。如下图所示：

废气净化工艺流程图

5、数据与分析

该UV高效光解净化设备于2011年1-2月期间试运行，并于2月下旬得出实验检测分析报告，数据见表1.

表1  UV高效光解净化系统进、出口废气成分检测数据

由表1中数据得出，主要的废气成分硫化氢和总烃大幅度减少，其中总烃的净化率为76.58%~76.95%，硫化氢的净化率高达99.35%。

6、技术特点与扩展应用

适用于采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气深度净化、脱臭的UV高效光解净化设备，其技术特点在于：通过低压水银放电管发射出高能UV光子，裂解切断废气分子的化学键，使其转化呈离子状态、自由基气态混合物；再利用裂解产生的臭氧对其进行强氧化反应，使其生成、转变成简单的、稳定的小分子化合物，如CO2、H2O等；再通过排风管道排出，达到废气净化、脱臭的目的。该专利技术的UV光子能量可达800KJ/mol，波长小于180nm。

采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气中，绝大多数废气分成的化学键均低于800KJ/mol，例如，硫化氢的S-H键键能为339KJ/mol，故硫化氢能达到很好的处理效果。VOCs的成分复杂，不排除部分化合物的化学键能高于800KJ/mol，如C≡C键键能为837 KJ/mol，故不能裂解。

参照常见化学键的键能数据表（见表2），可以知道哪些化学键可以被高能UV光子切断，并可得知哪些废气物质是被裂解、净化的。

由此可见，只要化合物的化学键能低于800 KJ/mol，该UV光解专利技术都能将其裂解，形成简单的、稳定的小分子化合物。所以该技术能广泛应用于有废气产生的行业，只需要废气成分的化学键键能低于UV光子能量，如硫化氢、氨、二硫化碳、胺类、硫醇类、硫醚类、烃类、笨及苯系物等，能广泛应用于采油（气）田、污水处理厂、垃圾处理场、炼油厂、塑料厂、橡胶厂、化工厂、垃圾堆肥/焚烧厂、垃圾站、制药厂、皮革厂、制造厂、喷涂厂、印刷厂、冶炼厂、食品加工厂、饲料加工厂等。

表2 常见化学键的键长与键能

7、结论

采用UV光解净化技术，净化采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气，克服了防爆、防水、防冻等限制条件，投入及运营成本相对较低。该技术并能在其他行业的废气处理中得到广泛的应用，其表现在：

1）  硫化氢净化率在99%以上；

2）  只要废气中化合物的化学键能低于800KJ/mol，都能得到有效裂解，生产简单的稳定的小分子化合物，如CO2、H2O等；

3）  能分解诸如硫化氢、氨、二硫化碳、胺类、硫醇类、硫醚类、烃类、苯及苯系物等；

4）  能广泛应用采油（气）田、污水处理厂等。

综上，UV光解净化技术在处理某些特定的环境和特殊工艺要求时，能有很好的效果，能分解绝大多数的废气，是其他技术无法替代的。