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VOCS廢氣治理技術都有哪些

發布時間:2019-04-19 17:34人氣:

我國VOCS各行業排放的(de)VOCS種類繁多、常見的有烴類、醇類、醚類(lèi)、酯類(lèi)等。加油站、裝修、餐飲、幹洗、噴(pēn)塗、化工等生產或使用有機溶劑的行業都會產生VOCS排放(fàng),廢(fèi)氣治理技術有十多種(zhǒng)技術及組合技術,現在(zài)我國(guó)VOCS廢氣治理技術主要(yào)包括熱破壞法、變壓(yā)吸(xī)附分離與(yǔ)淨化技術、吸附(fù)法和氧化治理方法等。

VOCS廢氣治理技術都有哪些(圖1)

一、吸附法

吸(xī)附法主要適用(yòng)於低濃度、高通(tōng)量有機(jī)廢氣。這種有機廢氣的治理方法已經相當成熟,能量消耗比較(jiào)小治理效率(lǜ)卻非常高,而且(qiě)可以徹底(dǐ)淨化有(yǒu)害有機廢氣。但是這種方法也存(cún)在(zài)缺(quē)陷,需(xū)要的使用設備體積龐大(dà),而且工藝流(liú)程(chéng)比較複雜;如果廢氣中有大量雜質容易導致使用人員中毒(dú)。所以,使用此方法(fǎ)治理廢氣的關鍵在於吸(xī)附劑。采用吸附法治理有機廢氣,多使用活性炭(tàn),主要是因為活性炭細孔結(jié)構和吸(xī)附(fù)性比較好。

經過氧化鐵或臭氧治理後活性炭的吸附性能將會更好,有機廢氣(qì)的(de)治理將會更(gèng)加安全和有效。

二、熱(rè)破壞法

熱破壞法是指直接(jiē)和輔助燃燒有機氣體VOC,利(lì)用合適的催化劑加快VOC的化學反應,達到降低有機物濃度(dù)使其(qí)不再具有危害性的一種治理方(fāng)法。

熱(rè)破壞法對於濃度較低的有機廢氣治理效果比較好(hǎo),在治理(lǐ)低濃度廢氣中得到了廣泛應用。這(zhè)種方法主要分(fèn)為兩種,直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對有機廢氣的熱治理效率相對較高(gāo),一般情況下可達到99%。而催化燃燒指(zhǐ)的是在催化床層的作用下,加快有(yǒu)機廢(fèi)氣的化學反應速度。這種方法比直接燃燒用時更少,十分合適高濃度、低流量有(yǒu)機廢氣淨化的首選技(jì)術(shù)。

三、生物治理法

生物(wù)治(zhì)理(lǐ)方法治理有機廢是使用微生物的生理過(guò)程把有機廢氣中的有(yǒu)害物質轉化為簡單的無機(jī)物(wù),例如CO2、H2O和其它簡單無機物等(děng)。這是一種無害的有機廢氣治理方(fāng)式。

完(wán)整(zhěng)的生物治理有機廢氣過程包括3個基本步驟(zhòu):

a)有機廢氣中(zhōng)的有機汙染物首先與水接觸,在水中可以(yǐ)迅速溶解;

b)在液膜中溶解的有機物,在液態濃度低的情況下,可以逐步擴散到生物膜中,進而被附著在生物膜上(shàng)的微生物吸收;

c)被微生物吸收的有機廢氣,在其自身生理代謝過程中,將會被降解,最終轉化為(wéi)對環境沒有損害的(de)化合物質。

VOCS廢(fèi)氣治(zhì)理技術都有哪些(圖(tú)2)

四、變壓吸附分離與淨(jìng)化技術

變壓吸附分離與淨化技術(shù)是(shì)利用氣體組分可吸附在固體材料上的特性,在有機廢氣與分離淨(jìng)化裝置中,氣體的壓力會出現一定的變(biàn)化(huà),通(tōng)過這種壓(yā)力變化來治理有機廢氣。

PSA技(jì)術主要應用的是物理法,通過物(wù)理法來實(shí)現有機廢氣的淨化,使用材料主要是沸石分子篩。沸石分子篩,在吸附選擇性和吸附量兩方麵有(yǒu)一定優(yōu)勢(shì)。在一定溫度和壓(yā)力下,這種沸石分子篩(shāi)可以吸附有機廢氣中的有機(jī)成分,然後把剩餘氣體輸送到下個環(huán)節中。在吸附有機廢氣後,通過一定工序將其轉化,保持並提高吸附劑的再生能力,進(jìn)而可讓吸附劑再次投入使用,然後重複上步驟工序,循環反複,直到有機廢氣得到淨化。

近年來,該技術(shù)開始在工業生產中應用,對於氣體分離有(yǒu)良好效果。該技術的主要優勢有:能源消耗(hào)少、成本(běn)比(bǐ)較低、工序操作自(zì)動化及分離淨化後混合物純度比較高、環境汙染小等。使用(yòng)該技術對於回收和(hé)治理有一定(dìng)價值的氣體效果良(liáng)好,市場發展前(qián)景廣闊,成為未來有機廢氣治理技術的發展方向。

五、氧化法

對於有毒、有害,而且不需要(yào)回(huí)收的VOC,熱氧化法是最適(shì)合的治(zhì)理技術和方法。氧化法的基本原(yuán)理:VOC與O2發生氧化反應,生成CO2和H2O。

該氧化反應和化學上的燃燒過程相類似,由於VOC濃度比較低在化(huà)學反應中(zhōng)不會產生肉(ròu)眼可見的火焰。一般情況下,氧化法通過兩種方法可確保氧(yǎng)化反應的順利進行:

a)加熱。使含(hán)有VOC的有機廢氣達(dá)到反應溫度;

b)使用催化(huà)劑(jì)。如果溫(wēn)度(dù)比(bǐ)較低,則氧化反應可在催化劑表麵進行。

有機廢氣治理的氧化(huà)法分(fèn)為以下兩(liǎng)種方法:

a)催化氧化法。催化氧化法使用的催化劑有兩種,即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等,它們以細(xì)顆粒形式依附在催化(huà)劑(jì)載體上,而催化劑載體通常是金屬或(huò)陶瓷蜂窩,或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素(sù)金屬氧化物,比如MnO2,與粘合劑經過一定比例混合,然後製成(chéng)的催化劑(jì)。為(wéi)有效防止催化劑中(zhōng)毒後喪失催化活性,在治理前必須徹底清除可使催化劑中毒的物質(zhì),比如Pb、Zn和Hg等。如果有機廢氣中的(de)催化劑毒物、遮蓋質無法清除(chú),則不可使用這種催化氧化法治理VOC。

b)熱氧化法(fǎ)。熱氧化(huà)法當前分為三種(zhǒng):熱力燃燒式、間(jiān)壁式(shì)、蓄熱式。三種方法的主要區別在於熱量回收方式。三種方法均能催(cuī)化法結合,降低化學反應的反應溫(wēn)度。

VOCS廢氣治理技術都有(yǒu)哪些(圖3)

熱力燃燒式熱氧化器,一般情況(kuàng)下是指氣(qì)體焚燒爐。這種氣體焚燒爐由助燃劑、混合區和燃燒室三部分組成。其中(zhōng),助燃(rán)劑,比如天然氣、石油等,是輔助燃料,在燃燒過程中,焚燒爐內產生的熱混合區可對(duì)VOC廢氣預(yù)熱,預熱後便可為有機廢氣的治理提供足夠空間、時(shí)間,最終實現有(yǒu)機廢氣的無害化治理。

在(zài)供氧充足條件下,氧化反應的反應(yīng)程度——VOC去除率——主要(yào)取決於“三T條件”:反應溫度(Temperat)、時間(Time)、湍流(liú)混合情況(Turbulence)。這(zhè)“三T條件”是(shì)相互聯(lián)係(xì)的,在一定範圍(wéi)內,一個條件的改善可使另外兩個條件降低。熱力燃(rán)燒式熱氧化器的缺點在於:輔助燃料價格高,導致裝(zhuāng)置操作費用比較高。

間壁式熱(rè)氧化器指的(de)是在熱氧化裝置中,加入間壁式熱交換器,進而把燃燒室排出氣體的熱量傳送給氧化裝置進口處溫度比較(jiào)低(dī)的氣體,預熱完成後便可促成氧化反應。現階段,間壁式熱交換器的(de)熱回收率最高可達85%,因此大幅降低了輔助燃料的消耗。一般情(qíng)況下,間壁式熱交換器有(yǒu)三種形式:管式、殼式(shì)和板式。由於熱氧化溫(wēn)度必須控(kòng)製在800℃~1000℃範圍內,因此,間壁(bì)式熱交換必須由不鏽鋼或合金材料製成。所以間(jiān)壁式熱交換器的造價相當高,而這也是其(qí)缺點所在。此外,材料的熱(rè)應力(lì)也很難消除,這是間壁式熱交換的(de)另外一個缺點。

蓄熱(rè)式熱氧化器,簡稱為RTO,在熱氧化裝置中計入蓄熱式熱交換器,在完成VOC預熱後便可進行氧化反應。現階段,蓄熱式熱氧化器的熱回收率已經達到了95%,且其占(zhàn)用空間比較小,輔助燃料的消耗也比較少(shǎo)。由於(yú)當前(qián)的蓄熱材料可使用陶瓷填料,其(qí)可治理腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣(qì)體。

現階段,RTO裝置分為旋轉式和閥門切換式兩種,其中(zhōng),閥門切換式是(shì)最常見的一(yī)種,由2個或多個陶瓷填充床組成,通過切換閥門來達到改變氣流方向的目的。

VOCS廢氣治理技術都有哪些(圖4)

六、冷凝回收法

在不同溫度下(xià),有機物質的飽和度不同,冷(lěng)凝回收法便是利(lì)用有機物這一特點來發揮(huī)作用,通過降低或提高係統壓力,把處於蒸汽環境中的(de)有機物質通過冷凝方式提取(qǔ)出來。冷凝提取後,有機(jī)廢氣便可得到比較高的淨化。其缺點是操作難度比較大,在常溫下也不容易用冷卻水來完成,需要給冷凝水降溫,所以(yǐ)需要較多費用。這種治(zhì)理方法主要適用於濃度高且溫度比較低的有機(jī)廢(fèi)氣治理(lǐ)。

七、液體吸收法

液體吸收法指的(de)是通過吸收劑(jì)與有機廢氣接觸,把有(yǒu)機廢氣中的有害分子(zǐ)轉移到吸收劑(jì)中,從而實現分離(lí)有(yǒu)機廢氣的目的。這種治理方法是一種典型的物理化學作用過(guò)程。有機廢氣轉移到(dào)吸收劑中後,采用解析方法把吸收劑中有害分子去(qù)除掉,然後(hòu)回收,實現吸收劑的重複使用和利用(yòng)。

從作用原理的角度劃分(fèn),此(cǐ)方(fāng)法可分為化學方法和物理方法。物理方法是指利用物質之間相溶的原理,把水看作吸收劑,把有機廢(fèi)氣(qì)中的有害分子去除(chú)掉,但是對於不溶於水的廢氣,比(bǐ)如苯(běn)隻能通過化(huà)學方法清除,通過有機(jī)廢氣與溶劑發生化學反應予以去除(chú)。

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