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各类VOC治理方案及其优缺点

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各类VOC治理方案及其优缺点

发布日期:2019-04-22 作者: 点击:

一、国内外研究现状和发展趋势 


  


有机废气品种繁复,来历广泛,处理难度大,一次性出资和操作费用高,基本上无收回运用价值。成分杂乱的有机废气则愈加难以净化、别离和收回。 


  


挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物首要分支,是指在常温下饱满蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物。从环境监测角度来讲, 指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称,包含烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。VOCs品种繁复,分布面广,根据部分国外首要环境 优先污染物名录,VOCs占80%以上。日本1974-l985年环境普查表明,在检出的化学毒物中,卤代烃类多共52种,一般烃类次之共43种,含氮 有机物(首要是硝基苯和苯胺类化合物)共40种,以上三类占总检出毒物的70%。VOCs污染严峻,与NOx、CnHm在阳光效果下发作光化学反应,吸收 地表红外辐射引起温室效应;损坏臭氧层构成臭氧空泛,引起人体致癌和动植物中毒。 


  


跟着VOCs污染规划的不断扩大和人们对其危害的逐步知道,1979年联合国欧洲经济委员会在日内瓦举办跨国大气污染会议,要害评论了VOCs操控问 题,1991年11月经过了《VOCs跨国大气污染议定书》,要求签字国以1988年VOCs排放量为基准,到1999年每年削减30%;1990年,美 国修订了清洁空气法(CAA),要求到2000年将VOCs的排放量削减70%。为此,开发VOCs代替产品,寻觅VOCs操控优技能已成为处理 VOCs污染的必经之路。 


跟着世界各国对VOC污染和VOC治理的日益注重和环保法规不断严厉VOC的排放规范,其处理技能亦在逐步改进和完善。 


(一)有机废气处理技能  


在1925年欧洲就开宣告固定床活性碳吸附设备,1958年日本也开始运用该项技能。这是一种十分经典、成熟的方法,可用于处理任何浓度的常温有机废气, 但处理低浓度、大风量有机废气时,设备巨大,不经济。关于排气温度较高的高浓度有机废气的处理,首要由美国于1950年开发成功以天然气为燃料的直接焚烧 技能。1965年日本与美国协作,将该项技能引入日本。该法需将有机废气加热到760℃,方可将有机溶剂氧化分解为无害的CO2和H2O,其缺陷是燃料费 高,故在欧美等天然气廉价的区域运用广泛。后来人们开宣告催化焚烧技能,因为催化剂的效果可在300—350℃的低温下将有机溶剂氧化分解,因而大大下降了燃料费而且发作的NOx量十分少。其缺陷是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理,别的,在催化焚烧设备中运用的热交换器换热功率较低,约 在50%。为了提高热功率,下降作业本钱,美国于1975年开宣告换热功率在90%以上的蓄热式焚烧设备。因为其作业费用的下降,因而,可用于处理中等浓 度有机废气。随后欧洲也展开了该项技能的开发。日本针对美国蓄热焚烧方法又开宣告催化焚烧设备的改良型——蓄热催化氧化方法,并于1977年由日铁化工机首要售出产品。该产品可较经济地对高、中浓度的、温度较高的有机废气进行处理。 


  


整体而言,依照处理的方法,有机废气处理的方法首要有两类:一类是收回法,另一类是消除法。收回法首要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜别离技能,收回法是经过物理方法,用温度、压力、挑选性吸附剂和挑选性浸透膜等方法来别离VOC的。消除法有热氧化、催化焚烧、生物氧化及集成技能;消除法首要是经过化学或生 化反应,用热、催化剂和微生物将有机物改动成为CO2和水。 


  


1、收回技能 


  


(1)炭吸附法 


炭吸附是现在广泛运用的收回技能,其原理是运用吸附剂(粒状活性炭和活性炭纤维)的多孔结构,将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气经过活性炭床,其间的VOC被吸附剂吸附,废气得到净化,而排入大气。 


  


当炭吸附抵达饱满后,对饱满的炭床进行脱附再生;通入水蒸汽加热炭层,VOC被吹脱放出,并与水蒸汽构成蒸汽混合物,一起脱离炭吸附床,用冷凝器冷却蒸汽混 合物,使蒸汽冷凝为液体。若VOC为水溶性的,则用精馏将液体混合物提纯;若为水不溶性,则用沉析器直接收回VOC。因涂料中所用的“三苯”与水互不相 溶,故能够直接收回。 


  


炭吸附技能首要用于废气中组分比较简略、有机物收回运用价值较高的状况,其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量,却相对独立于废气流量;因 此,炭吸附床更倾向于稀的大气量物流,一般用于VOC浓度小于5000PPM的状况。适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高,湿度不大,排气量较大的场合,尤 其对含卤化物的净化收回更为有用。 


  


(2)冷凝法 


冷凝法是简略的收回技能,将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度,使有机物冷凝变成液滴,从废气中别离出来,直接收回。但这种状况下,脱离冷凝器的排放 气中仍含有恰当高浓度的VOC,不能满意环境排放规范。要取得高的收回率,体系需求很高的压力和很低的温度,设备费用显著地添加。 


  


冷凝法首要用于高沸点和高浓度的VOC收回,适用的浓度规划为>5%(体积)。 


  


(3)膜别离技能   


膜别离体系是一种新式别离技能,其流程简略、收回率高、能耗低、无二次污染。  


  


膜别离技能的基础就是运用对有机物具有挑选浸透性的聚合物膜,该膜对有机蒸气较空气更易于浸透10-100倍,然后完结有机物的别离。 


  


简略的膜别离为单级膜别离体系,直接使紧缩气体经过膜外表,完结VOC的别离,但单级膜因别离程度很低,难以抵达别离要求,而多级膜别离体系则会大大添加设备出资。 


  


MTR开发了一种新式的集成膜体系,仅运用单级膜,就能够大大提高收回率,并下降体系的费用。 


      


该技能结合紧缩冷凝和膜别离两种技能的特征,来集成完结别离。用紧缩机先将进料气提高到压力,然后将进料气送到冷却器冷凝,使部分VOC冷凝下来,冷凝 液直接放入储罐。脱离冷凝器的非凝气体仍含恰当数量的有机物,并具有很高的压力,能够作为膜浸透的驱动力,使膜别离不再需求附加的动力。将非凝气送到膜系 统,有机挑选浸透膜将气体分红两股物流,脱除了VOC的未浸透侧的净化气被排放;浸透物流为富集了有机物的蒸汽,该浸透物流循环到紧缩机的进口。体系一般 能够从进料气中移出VOC达99%以上,并使排放气中的VOC抵达环保排放规范。 


  


该体系的特征是末浸透物流的浓度独立于进料气的浓度,该浓度由冷凝器的压力和温度决议。  


  


(4)变压吸附技能 


该技能运用吸附剂在压力下,先吸附有机物。当吸附剂吸附饱满后,进行吸附剂的再生。再生不是运用蒸汽,而是经过压力变换来将有机物脱附。当压力下降时,有机物从吸附剂外表脱附放出。其特征是无污染物,收回功率高,能够收回反应性有机物。可是该技能操作费用较高,吸附需求加压,脱附需求减压,环保中运用较少。 


  


收回技能的适用规划: 


  


粒状活性炭首要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的收回。常见的有:苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等,活性炭纤维吸附则可收回苯乙烯和丙烯晴等反应性单体,但费用较粒状活性炭吸附要高的多。吸附法已广泛用在喷漆作业的“三苯”、 醋酸乙酯、制鞋作业的“三苯”,印刷作业的甲苯、醋酸乙酯、电子作业的二氯甲烷和三氯乙烷的收回。炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM,并 且湿度不能>50%;当浓度>5000PPM时,则需在吸附前稀释,对部分酮、醛、酯等含活性的物质不适用,该类VOC会与活性炭或在活性炭外表发作反 应,堵塞炭孔,使活性炭失活。 


  


冷凝法对高沸点的有机物效果较好,对中等和高挥发的有机物收回效果欠好,该法合适VOC浓度>5%的状况,收回率不高。而大部分废气中均存在水分,温度低于0℃时会结冰,下降体系的可靠性,故很少单独运用。 


  


膜别离方法合适于处理较浓的物流,即0.1%<VOC浓度<10%,膜体系的费用与进口流速成正比,与浓度则关系不大。它适于高浓度、高价值的有机物收回,其设备费用较高。 


  


工业上现已从聚烯烃设备的冲洗气中收回烯烃单体和氦气。在环保范畴,从加油站收回碳氢化合物;从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的出产和运用进程中收回CFC, 从PVC加工中收回氯乙烯单体。此技能十分有出路,跟着新膜的出现和体系造价的下降,它会成为一种重要的收回手法。 


  


2、消除技能  


  


(1)热氧化 


热氧化体系就是火焰氧化器,经过焚烧来消除有机物的,其操作温度高达700℃-1,000℃。这样不可避免地具有高的燃料费用,为下降燃料费用,需求收回脱离氧化器的排放气中的热量。收回热量有两种方法,传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技能。 


  


间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量,它能够收回40%-70%的热能,并用收回的热量来预热进入氧化体系的有机废气。预热后的废气再经过火焰来抵达氧化温度,进行净化,间壁换热的缺陷是热收回功率不高。 


  


蓄热式热氧化(简称RTO)收回热量选用一种新的非稳态热传递方法。首要原理是:有机废气和净化后的排放气替换循环,经过多次不断地改动流向,来大地捕获热量,蓄热体系提供了高的热能收回。 


  


在某个循环周期内,含VOC的有机废气进入RTO体系,首要进入耐火蓄热床层1(该床层已被前一个循环的净化气加热),废气从床层1吸收热能使温度升高,然 后进入氧化室;VOC在氧化室内被氧化成CO2和H2O,废气得到净化;氧化后的高温净化气脱离焚烧室,进入另一个冷的蓄热床层2,该床从净化排放气中吸 收热量,并储存起来(用来预热下一个循环的进入体系的有机废气),并使净化排放气的温度下降。此进程进行到时刻,气体流动方向被反转、有机废气从床层 2进入体系。此循环不断地吸收和放出热量,作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方法改动,发作了热能收回,热收回率可高达95%,VOC的消 除率可达99%。 


  


(2)催化焚烧 


催化焚烧是一品种似热氧化的方法来处理VOC的,它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰,操作温度较热氧化低一半,一般为 250℃-500℃。因为温度下降,容许运用规范资料来代替贵重的特别资料,大大地下降设备费用和操作费用。与热氧化相似,体系仍可分为间壁式和蓄热式两 类热量收回方法。 


  


间壁式催化焚烧是在催化床后设一个换热器,该换热器在下降排放气温度的一起,也预热含VOC的有机废气,其热收回达60%—75%。该类氧化器早已用于工业进程。 


  


蓄热催化焚烧(简称为RCO)是一种新的催化技能。它具有RTO收回能量的特征和催化反应的低温操作及能量有用性的利益,将催化剂置于蓄热资料的顶部,来使净化抵达优,其热收回率高达95%-98%。 


  


RCO体系性能的要害是运用专用的催化剂,浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂,容许氧化发作在RTO体系温度的一半,既下降了燃料耗费,又下降了设备造价。 


  


现在,有的国家现已开始运用RCO技能进行有机废气的消除处理,许多RTO设备已开始改动成RCO,这样能够削减操作费用达33%-75%,并添加排放气流量达20%-40%。  


  


(3)集成技能(炭吸附+催化氧化)    


关于大流量、低浓度的有机废气,单一运用上述方法处理费用太高,不经济。运用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势,先用活性炭捕获废气中的有机物,然后用小 得多流量的热空气来脱附,这样可使VOC富集10—15倍,大大地削减了处理废气的体积,使后处理设备的规划也大幅度地下降。把浓缩后的气体送到催化焚烧 设备中,运用催化焚烧适于处理较高浓度的特征来消除VOC。催化焚烧放出的热量能够经过间壁换热器,来预热进入炭吸附床的脱附气,下降体系的能量需求量。 


  


该技能运用炭吸附处理低浓度和大气量的持点,又运用催化床处理适中流量、高浓度的优势,构成一种十分有用的集成技能。国内也已开始运用此技能,用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、低浓度有机废气作业的处理。 



VOC治理设备厂家

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关键词:VOC治理方案,VOC治理,VOC治理设备

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