VOC废气处理办法及优缺点

VOC废气处理办法及***缺点

 

一、有机废气处理技术

 

　　工业在生产进程中会生产许多对***气环境有损害的气体VOC。VOC是指在常温下饱满蒸气压***于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物，包含烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。VOCs种类繁复来历广泛，散布面广，处理难度***，整体而言，依照废气处理的办法，有机废气处理的办法***要有两类：一类是收回法，另一类是消除法。收回法***要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜别离技术，收回法是经过物理办法，用温度、压力、挑选性吸附剂和挑选性浸透膜等办法来别离VOC的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术；消除法***要是经过化学或生化反响，用热、催化剂和微生物将有机物改动成为CO2和H2O。

 

　　1.收回技术

 

　　(1)活性炭吸附法

 

　　活性炭吸附是现在广泛运用的收回技术，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***气。当活性炭吸附到达饱满后，对饱满的活性炭床进行脱附再生；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，一同脱离活性炭吸附床，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。活性炭吸附技术***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度和费用正比于气体中VOC的数量，却相对***立于废气流量；因此，活性炭吸附床更倾向于低浓度***气量，一般用于VOC浓度小于5000PPM的状况。适用于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高，湿度不***，排气量较***的场所，***别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术，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适当高浓度的VOC，不能满足环境排放规范。要获得高的收回率，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***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)膜别离技术

 

　　膜别离体系是一种高效的新式别离技术，其流程简略、收回率高、能耗低、无二次污染。膜别离技术的根底便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，难以到达别离要求，而多级膜别离体系则会******添加设备出资。

 

　　(4)变压吸附技术

 

　　该技术运用吸附剂在必定压力下，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***色是无污染物，收回功率高，能够收回反响性有机物。可是该技术操作费用较高，吸附需求加压，脱附需求减压，环保中运用较少。

 

　　收回技术的适用规划

 

　　粒状活性炭***要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、***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响性单体，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行业的“三苯”、 醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”，印刷行业的甲苯、醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的收回。活性炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM，而且湿度不能>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生反响，阻塞炭孔，使活性炭失活。

 

　　冷凝法对高沸点的有机物作用较***，对中等和高挥发的有机物收回作用欠***，该法合适VOC浓度>5%的状况，收回率不高。而***部分废气中均存在水分，温度低于0℃时会结冰，下降体系的牢靠性，故很少***自运用。

 

　　膜别离办法合适于处理较浓的物流，跟着新高效膜的呈现和体系造价的下降，它会成为一种重要的收回手法。

 

　　2.消除技术

 

　　(1)热氧化

 

　　热氧化体系便是火焰氧化器，经过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达700℃-1000℃。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。收回热量有两种办法，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。

 

　　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到达氧化温度，进行净化，间壁换热的缺点是热收回功率不高。

 

　　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办法。***要原理是：有机废气和净化后的排放气替换循环，经过屡次不断地改动流向，来 极限地捕获热量，蓄热体系供给了极高的热能收回。

 

　　VOC的有机废气进入RTO体系，***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体脱离燃烧室，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)，并使净化排放气体的温度下降。此进程进行到必定时刻，气体活动方向被反转、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办法改动，发生了高效热能收回，热收回率可高达95%，VOC的消除率可到达99%。

 

　　(2)催化燃烧

 

　　催化燃烧是一种类似热氧化的办法来处理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替代火焰，操作温度较热氧化低一半，一般为 250℃-500℃。因为温度下降，答应运用规范材料来替代贵重的***别材料，******地下降设备费用和操作费用。与热氧化类似，体系仍可分为间壁式和蓄热式两类热量收回办法。

 

　　间壁式催化燃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同，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。

 

　　蓄热催化燃烧(简称为RCO)是一种新的催化技术。它具有RTO高效收回能量的***色和催化反响的低温操作及能量有用性的***点，将催化剂置于蓄热材料的***部，来使净化到达***，其热收回率高达95%-98%。

 

　　RCO体系功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，答应氧化发生在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，***内现已开端运用RCO技术进行有机废气的消除处理，许多RTO设备已开端改动成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)集成技术(活性炭吸附+催化氧化)

 

　　关于***流量、低浓度的有机废气，单一运用上述办法处理费用太高，不经济。运用炭吸附具有处理低浓度和***气量的***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，******地削减了处理废气的体积，使后处理设备的规划也***幅度地下降。把浓缩后的气体送到催化燃烧 设备中，运用催化燃烧适于处理较高浓度的***色来消除VOC。催化燃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。该技术运用活性炭吸附处理低浓度和***气量的持点，又运用催化床处理适中气量、高浓度的***势，构成一种十分有用的集成技术。***内也已开端运用此技术，用于喷漆、印刷和制鞋等排放***气量、低浓度有机废气行业的处理。

 

　　消除技术的运用规划

 

　　(1)热氧化热氧化体系在700℃-1000℃下操作，适于流量为2000-50000m3/h，VOC浓度为100-2000PPM的状况。

 

　　间壁式较蓄热式的***点是，用简略的金属换热器来捕获热量，仅在几分钟即到达所需的操作条件，适于循环操作。

 

　　蓄热热氧化具有十分高的氧化温度，能够处理难以热分化的有机物，该体系98%-99%的VOC消除率是很常见的。热收回功率为85%-95%。仅需少数或不需燃料即可作业，***别是对具有相对低VOC含量的气体，它们比间壁热氧化费用更低。

 

　　热氧化的缺点是：①在高温燃烧中发生了NOx，它也为风险排放物，需求进一步处理；②较慢的热反响；③不能满足地处理卤化物，必需加后处理设备洗涤塔，来处理酸性气体；④进气浓度不能>25%LEL；⑤高的设备出资费用。

 

　　(2)催化氧化

 

　　催化氧化是在比热氧化低的温度下进行，一般为250℃-500℃，其处理才能为2000-20000m3/h，适于VOC浓度为100-2000 PPM，其消除功率高达95%以上。低的操作温度结合间壁换热器，能够下降发动所需的燃料。

 

　　催化燃烧较热氧化有几个***点：①反响温度较热氧化低一半，节省了燃料;②逗留时刻短，下降了设备尺度;③因为燃料削减，生成的CO也少，CO和VOC一同被 转化;④较热氧化体系需更少的发动和冷却时刻;⑤低的操作温度，排除了NOx的生成;⑥因温度下降，答应运用规范材料来替代贵重的***别材料，RCO体系的 整个机械寿数将添加。

 

　　催化氧化也有缺乏：①催化剂易被重金属或颗粒掩盖而失活;②处理卤化物和硫化物时，会发生酸性气体，需用洗涤塔进一步处理;③废催化剂如不能循环运用，也要处理;④进气浓度不能>25%。

 

　　(3)集成技术(活性炭吸附+催化燃烧)

 

　　活性炭吸附进行VOC收回已广泛用于喷漆、印刷和电子工业等行业，消除率可达90%-95%，但对低浓度废气，从经济上考虑，收回不经济，故选用消除技术。

 

　　集成技术的***点便是用较低的费用来处理低浓度、***气量的废气，经过浓缩废气，下降了需处理废气的体积，用较小体积的催化燃烧氧化器来处理***流量的废气，下降设备费用和操作费用。

 

　　该法也有缺乏，此技术均不合适废气中含有高活性、易反响的VOC和相对湿度***于50%的状况，对含卤化合物的废气仍需运用后处理设备。

 

　　由此可见，上述各种办法各有其***缺点和适用目标，现对其间几种常用办法的***缺点汇总比较如下。

 

　　热力燃烧法TO***点和缺点

 

　　***点：①净化功率高；②可净化各种有机废气，不需求预处理，不安稳要素少，牢靠性高；③在废气浓度高、规划合理的条件下，可回用热能。

 

　　缺点：①处理温度高，能耗***；② 存在二次污染；③燃烧设备、燃烧室、热收回设备造价高，修理较难；④处理***流量、低浓度废气能耗过***，作业费用高。

 

　　RTO***点和缺点

 

　　***点：①具有TO的各项***点，但对杂乱的有机废气需求预处理；②能耗远低于TO，可处理***气量低浓度废气。

 

　　缺点：①处理温度比TO低，但仍较高，因此仍有少数二次污染；②造价较高；③占地面积***。

 

　　催化燃烧法 CO***点和缺点

 

　　***点：①净化功率高，无二次污染；②能耗较低，在相同条件下约比TO低50%，因此作业费用低。

 

　　缺点：①用电能预热时，不能处理低浓度废气；②催化剂本钱高，且有运用寿数约束；③杂乱废气需预处理。

 

　　RCO***点和缺点

 

　　***点：①净化功率高，无二次污染；②在各种燃烧法中能耗 ，废气浓度在1-1.5g/m3时即能无耗作业；③能处理各种有机废气。

 

　　缺点：① 整体式占地面积小，但修理困难；②分体式占地面积***；③ 整体式不宜用于高浓度(4g/m3)，不然催化床会超温；④杂乱废气需预处理。

 

　　吸附法***点和缺点

 

　　***点：①可净化***流量低浓度废气；②对单一种类废气可收回溶剂；③作业费用较低。

 

　　缺点：①吸附剂需弥补和再生；②对温度较高废气需先行冷却；③杂乱废气需预处理；④处理不便利；⑤ 存在二次污染；⑥安全性差。

 

　　吸收法***点和缺点

 

　　***点：①对亲水性溶剂蒸汽用水作吸附剂时，设备费用低，作业费低，安全；②可用油、酯等吸收苯类废气，净化率高；适用于***流量低浓度废气。

 

　　缺点：① 用水作吸附剂时，需求对发生的废水进行处理；②吸收、脱吸操控处理杂乱。

 

　　(二)低浓度、***风量有机废气的处理技术

 

　　在运用有机溶剂的行业中，像轿车涂装、印刷等工业排放的有机废气，其***色是有机溶剂浓度低、风量***，若选用上述办法都将运用巨***的设备，耗用高。现在世界上对这类低浓度、***风量的有机废气，***要选用下面几种办法进行处理。

 

　　(1) 蜂窝轮式浓缩体系

 

　　该体系选用蜂窝轮，接连不断地将低浓度、***风量的排气中的有机溶剂吸附、分 离。然后，再用小风量的热风脱附得到高浓度、小风量的含有机溶剂气体。浓缩后的气体再与小型的催化燃烧或活性炭收回设备组合，构成经济的处理体系。该体系的关键部件是一圆筒形吸附轮，其是由活性炭或疏水性沸石加工成波纹状，再卷制构成蜂窝结构。整个蜂窝轮分为吸附区和再生区，作业中以十分低的速度接连滚动，含有机溶剂的废气经过吸附区时有机溶剂被吸附，净化气体排出。轮子吸附的有机溶剂，跟着轮的滚动被送到再生区，由120-140℃的热风加热脱附，随热风排出。因为脱附风量远小于吸附风量，因此脱附后气体中的有机溶剂浓度能够添加10-20倍。脱附后的排气只要用吸附风量十几分之一的设备就能够进行处理了。该体系体积小，费用低，在***外已成为处理低浓度、***风量有机废气的***要办法，并得到广泛运用。但其引入价格贵重，在我***市场推广经济上难以承受。***内有的研讨单位取其净化工艺的***点，将***要设备进行改造使之适用我***。如研讨采取了以数个填充了蜂窝状活性炭的固定吸附浓缩设备，替代蜂窝轮浓缩设备的办法， 经过数个固定床之间的吸附，脱附进程切换，完结蜂窝轮滚动所起的作用。因这种办法没有滚动部件，不存在动密封问题，所以设备制作简略，修理便利，价格廉价并发挥了原工艺中浓缩作用的***点。

 

　　(2)液体吸收法

 

　　该法是经过有机废气与液体吸收剂触摸，使其间的有机溶剂被吸收剂所吸收，再经解吸，将有机溶剂除掉或收回，井使吸收剂获得再生重复运用。因为工艺中可选用比吸附，催化燃烧设备处理气体才能***数倍的塔式吸收设备，因此设备的体积可做得小许多，设备费也低。但很难找到抱负吸收剂，原因是有机溶剂一般都属非极性物质，它们与极性的水分子之间将发生相互排挤作用而难以溶解，而对有机溶剂溶解度较***的油类或芳烃萃取剂，一般价格较高，有些还有异味。一同因为液体吸收尚存在许多问题有待处理，使其运用遭到约束。

 

　　(3)生物处理法

 

　　生物脱臭从20世纪40—50年代开端就在德***和美***开发成功。在日本也在1970年左右开端进行土壤脱臭法和活性污泥脱臭法的研讨，并已开宣布各种设备， 得到实践运用。

 

　　该办法是由微生物将有机溶剂分化。因耗能十分低，作业费也很廉价而遭到人们注重。其缺点是对各种有机溶剂具有挑选性，使其运用***域遭到约束。现在，已在污水处理厂、饲料加工厂、废物场等场所，用于硫化氢、低分子醛类、乙醇及有机酸等极性物质的脱臭。用于五颜六色胶卷乳剂涂布枯燥进程中发生的甲醇、乙酸乙酯的处理也获得很***作用。该办法与其它办法比较，占地面积***是其另—缺点。

 

　　（3）光催化氧化技术（UV光解技术）

 

　　运用高能UV紫外线光束分化空气中的氧分子发生游离氧（即活性氧），因游离氧所带着正负电子不平衡所以需与氧分子结合，从而发生臭氧，臭氧具有很强的氧化性，经过臭氧对有机废气、恶臭气体进行协同光解氧化作用，使有机废气、恶臭气体物质降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。光催化氧化反响同活性炭吸附、催化燃烧法等技术比较，具有经济潜力。处理低浓度、***风量有机废气，不管选用哪种办法，耗用资金都较高。光催化技术处理功率高，功率可到达95%以上，习惯性强，可习惯中低浓度，***气量，不同恶臭气体物质的脱臭净化处理；产品功能安稳，作业安稳牢靠，每天可24小时接连作业；作业本钱低本，设备耗能低，无需专人处理与保护，只需作定时查看。适用于印刷厂、喷涂厂、印染厂、电子厂、塑料厂、涂料厂、家具厂、炼油厂、橡胶厂、化工厂、造纸厂、皮革厂、化纤厂、农药厂、制药厂、食物加工厂、香精香料厂、饲料厂、屠宰厂、污水处理厂、废物中转站等恶臭气体、工业废气的净化。