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详细介绍 / Introduction

目前的挥发性有机污染物的治理包括破坏性,非破坏性方法,及这两种方法的组合。

破坏性的方法包括燃烧、生物氧化、热氧化、光催化氧化,低温等离子体及其集成的技术,主要是由化学或生化反应,用光,热,微生物和催化剂将VOCs转化成CO2和H2O等无毒无机小分子化合物。

非破坏性法,即回收法,主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分离技术,通过物理方法,控制温度,压力或用选择性渗透膜和选择性吸附剂等来富集和分离挥发性有机化合物。 传统的挥发性废气处理常用吸收、吸附法去除,燃烧去除等,在最近几年中,半导体光催化剂的技术体,低温等离子得到了迅速发展。

常见VOCs处理工艺有以下几种:

Part 1
吸附工艺简介


(1)吸附工艺简介

吸附法主要适用于低浓度气态污染物的净化,对于高浓度的有机气体,通常需要首先经过冷凝等工艺将浓度降低后再进行吸附净化。吸附技术是最为经典和常用的气体净化技术,也是目前工业VOCs 治理的主流技术之一。吸附法的关键技术是吸附剂、吸附设备和工艺、再生介质、后处理工艺等。 活性炭因其具有大比表面积和微孔结构而广泛应用于吸附回收有机气体。目前,对活性炭吸附有机气体的研究主要集中在吸附平衡的预测、活性炭材料的改性及有机物的物化性质对活性炭吸附性能的影响。

(2)活性炭吸附工艺的优缺点

优点:适用于低浓度的各种污染物;活性炭价格不高,能源消耗低,应用起来比较经济;通过脱附冷凝可回收溶剂有机物;应用方便,只与同空气相接触就可以发挥作用;活性炭具有良好的耐酸碱和耐热性,化学稳定性较高。

缺点:吸附量小,物理吸附存在吸附饱和问题,随着吸附剂的消耗,吸附能力也变弱,使用一段时间后可能会出现吸附量小或失去吸附功能;吸附时,存在吸附的专一性问题,对混合气体,可能吸附性会减弱,同时也存在分子直径与活性炭孔径不匹配,造成脱附现象;

Part 2
吸收工艺


(1)吸收工艺简介
用溶液、溶剂或清水吸收工业废气中的挥发性气体,使其与废气分离的方法叫吸收法。溶液、溶剂、清水称为吸收剂。吸收剂不同可以吸收不同的有害气体。
吸收法使用的吸收设备叫吸收器、净化器或洗涤器。吸收法的工艺流程和湿法除尘工艺近似,只是湿法除尘工艺用清水,而吸收法净化有害气体要用溶剂或溶液。
(2)吸收工艺优缺点
优点:吸收法工艺比较简单,设备投资较低,操作和维修费用基本与碳吸附法相当,由于吸收介质是采用煤油和吸收液,因此没有二次污染问题。
缺点:此工艺方法回收效率低,对于环保要求较高时,很难达到允许的油气排放标准;设备占地空间大;能耗高;吸收剂消耗较大,需不断补充。

Part 3
冷凝工艺

(1)冷凝工艺简介
油品在储运和销售过程中部分轻烃组分挥发进入大气,造成资源浪费和环境危害。同时有机溶剂广泛应用于工业生产中,每年都有大量的有机溶剂挥发到空气中,危害人类健康,造成严重的环境污染。采取合适的方法回收这些挥发性有机物不但可以降低企业生产成本,而且具有巨大的环保效益。
冷凝法是用来回收VOCs的一种有效方法,其基本原理是利用气态污染物在不同的温度和压力下具有不同饱和蒸汽压,通过降低温度和增加压力,使某些有机物凝结出来,使VOCs得以净化和回收。
(2)冷凝工艺优缺点
优点:冷凝法是利用物质沸点的不同回收,适合沸点较高的有机物,该方法具有回收纯度高、设备工艺简单、能耗低的优点;并有设备紧凑、占用空间小、自动化程度高、维护方便、安全性好、输出为液态油可直接利用等优点;
缺点:单一冷凝法要达标需要降到很低的温度,耗电量巨大,不是真正意义上的“节能减排”。

Part 4
膜分离工艺

(1)膜分离工艺简介
在石油开采和储运过程中,部分油品挥发到大气中形成的油气中,除空气外,主要C4-C5以及少量芳香烃。这些有机蒸气排放不仅造成严重的资源浪费,而且对空气质量有很大影响,进而影响人类的健康,目前,有机蒸气的分离回收方法主要是冷凝、活性炭吸附、膜分离法、溶剂吸收法。膜分离技术是一种效率较高的分离方法 。
(2)膜分离工艺优缺点
优点:膜分离技术是近代石油化工学科中分离科学的前沿技术。它具有投资小、见效快、流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染的特点,具有较高的科技含量; 缺点:投资大;膜国产率低,价格昂贵,而且膜寿命短;膜分离装置要求稳流、稳压气体,操作要求高。

Part 5
燃烧工艺

(1)燃烧工艺简介
一类VOCs 处理方法是所谓破坏性技术,即通过化学或生物的技术使VOCs 转化为二氧化碳、水以及氯化氢等无毒或毒性小的无机物。燃烧法即属此类技术。
燃烧法分直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法适合处理高浓度 VOCs 的废气,因其运行温度通常在800-1200℃时,工艺能耗成本较高,且燃烧尾气中容易出现二恶英、NOx等副产物;由于废气中VOCs浓度一般较低,仅仅依靠反应热,一般难以维持反应所需的温度。
为了提高热经济性,人们开展了大量的研究,一个方向是改进催化剂的性能使反应温度降低。另一个方向是研究新的工艺技术、新的反应器设计以使反应能在较高的温度下自热地实现。
(2)燃烧工艺优缺点
优点:相较与直接燃烧法其辅助燃料费用低,二次污染物NOx生成量少,燃烧设备的体积较小,VOCs去除率较高;
缺点:催化剂价格较贵,且要求废气中不得含有会导致催化剂失活的成分。

Part 6
生物过滤工艺

(1)生物过滤工艺简介
利用微生物的新陈代谢过程对多种有机物和某些无机物进行生物降解,可以有效去除工业废气中的污染物质,此即为处理有机废气的生物法。
最先提出采用微生物处理废气构想的是 Bach,他曾于1923年利用土壤过滤床处理污水处理厂散发的含 H2S 恶臭气体。在德国和荷兰的许多地区,该技术已大规模并成功地应用于控制气味,挥发性有机化合物和空气中的有毒排放,许多常见的空气污染物的控制效率已经达到90%以上。
(2)生物过滤工艺优缺点
优点:适用范围广,处理效率高,工艺简单,费用低,无二次污染 。
缺点:对高浓度、 生物降解性差及难生物降解的 VOCs 去除率低 。

Part 7
等离子体工艺


(1)等离子体工艺简介
等离子体污染物控制技术利用气体放电产生具有高度反应活性的粒子与各种有机、无机污染物发生反应,从而使污染物分子分解成为小分子化合物或氧化成容易处理的化合物而被去除。
这一技术的最大特点是可以高效、便捷地对多种污染物进行破坏分解,使用的设备简单,占用的空间较小,并适合于多种工作环境。
(2)等离子体工艺优缺点
优点:处理效率高,运行费用低,特别对芳烃的去除效率高。
缺点:对高浓度 VOCs 处理效率一般,目前主要停留在实验室阶段,缺乏实际应用。

Part 8
光催化氧化工艺

(1)光催化氧化工艺简介
光化学和光催化氧化法是目前研究较多的一种高级氧化技术。光催化反应即在光的作用下进行的化学反应。分子吸收特定波长的电磁辐射后,是分子达到激发态,然后发生化学反应,产生新的物质,或成为热反应的引发剂。
(2)光催化氧化工艺优缺点
优点:处理效率高,运行费用低,适用于低浓度广范围的 VOCs特别对芳烃的去除效率高.
缺点:对高浓度 VOCs 处理效率一般;主要还停留在实验室阶段,缺乏实际应用。

Part 9
沸石转轮+RTO工艺

(1)沸石转轮+RTO工艺原理:
VOCs废气通过沸石浓缩转轮后,能有效被吸附于沸石中,达到去除的目的。经过沸石吸附的挥发性气体被洁净后直接通过烟囱排放到大气中,转轮持续以1-6转/小时的速度旋转。
同时将吸附的挥发性有机物传送至脱附区,于脱附区中利用一小股加热气体将挥发性有机物进行脱附,脱附后的沸石转轮旋转至吸附区,持续吸附挥发性有机气体。脱附后的浓缩有机废气送至焚化炉进行燃烧转成二氧化碳及水蒸气排放至大气中。
(2)技术特点
①分子筛转轮+RTO组合工艺特点:
氧化温度约为800℃;采用蓄热陶瓷作为换热器,换热效率>95%;处理效率90%~99%;占地面积相对适中;最高耐温1000℃;可处理含硫、卤素等有机物质;适用于连续运行。 

②分子筛转轮+CO组合工艺特点:
氧化温度约300℃,采用管式或板式作为换热器,换热效率约65%;处理效率90%~99%;占地面积相对较小,最高耐温约500℃,不能处理含硫、卤素等有机物质,适于间歇运行。

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