常用VOCs治理技术介绍.docx

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1、常用VOCs治理技术介绍内容提要11 .工业VoCS气体来源12 .常用VoCS废气处理工艺22.1.热破坏法22.2.活性炭吸附法22.3.冷凝法32.4.膜分离技术32.5.变法吸附技术32.6.热氧化法42.7.催化燃烧法42.8.冷凝与变压吸附联用VOCS治理技术：蜂窝轮式浓缩系统52. 9.沸石转轮与蓄热燃烧VOCS治理技术63. 10.低浓度多组分工业废气生物净化技术74. VOCS末端治理技术选择7内容提要本文介绍了VoCS废气处理工艺。有以下几种：热破坏法、活性炭吸附法、冷凝法、膜分离技术、变法吸附技术、热氧化法、催化燃烧法、液体吸收法、生物法等。1 .工业VoCS气体来源在石

2、油化工、印刷、人造革及电子元器件、烤漆和医药等化工领域，挥发性的有机化合物，简称为VOCs(Vo1ati1eOrganicCompounds),通常作为溶剂来使用。这些有机溶剂如果挥发到大气环境中，不仅会对大气环境造成严重污染，而且人体呼入被污染的气体后，对人体健康产生危害。比如，苯作为溶剂挥发到大气环境中，不仅可以被人体的皮肤所吸收，而且还可通过呼吸系统进入人体内部，造成慢性或急性中毒。苯类化合物不仅会对人体的中枢神经造成一定的损害，而且还可能造成神经系统的障碍，进入人体后还会危害血液和造血器官，甚至会有出血症状或患上败血症。氧化作用下，苯在生物体内可氧化成苯酚，从而造成肝功能异常，对骨骼的

3、生长发育十分不利，诱发再生障碍性贫血。因此，ACGIH把苯列为潜在致癌物质。卤代燃类化合物会引发神经症候群和血小板的减少、肝脾肿大等不良状况，而且很有可能致癌。所以，必须控制VoCS的排放，这不仅是对环境负责，也是对我们的生命健康负责。2 .常用VOCS废气处理工艺当前，VOCS废气处理技术主要包括热破坏法、变压吸附分离与净化技术、吸附法和氧化处理方法等。2.1.热破坏法热破坏法是指直接和辅助燃烧有机气体，或利用合适的催化剂加快VOCS的化学反应，最终达到降低有机物浓度，使其不再具有危害性的一种处理方法。该方法对于浓度较低的有机废气处理效果比较好，因此，在处理低浓度废气中得到了广泛应用。方法有

4、两种：直接火焰燃烧法和催化燃烧。热破坏法是指直接和辅助燃烧VoCS气体，或利用合适的催化剂加快VOCS的化学反应，最终达到降低有机物浓度，使其不再具有危害性的一种处理方法。热破坏法对于浓度较低的有机废气处理效果比较好，因此，在处理低浓度废气中得到了广泛应用。这种方法主要分为两种，即直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧对有机废气的热处理效率相对较高，一般情况下可达到99%o而催化燃烧指的是在催化床层的作用下，加快有机废气的化学反应速度。这种方法比直接燃烧用时更少，是高浓度、小流量有机废气净化的首选技术。2.2.活性炭吸附法吸附浓缩热氧化技术是治理大风量、低浓度VOCS排放的最经济的技术途径。该技

5、术将吸附浓缩单元和热氧化单元有机地结合起来，不仅可以满足排放要求，还可以降低净化设备的投资、运行费用。特点：净化效率高，出口浓度稳定，吸附净化率可达97%,氧化净化率99%以上；沸石转轮吸附降低了火灾风险。它的缺点是设备的体积较大，工艺流程比较复杂，如果废气中有大量废气，则容易导致工作人员中毒，所以需要多使用活性炭。它适用于喷漆车间、各种印刷车间、半导体集成电路、液晶显示屏（1CD）等制造过程的排气处理。利用吸附剂（粒状活性炭和活性炭纤维）的多孔结构，将废气中的VoCS捕获。将含VOCS的有机废气通过活性炭床，其中的VoCS被吸附剂吸附，废气得到净化，而排入大气。炭吸附法主要用于脂肪和芳香族碳

6、氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的回收。当炭吸附达到饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VoCS被吹脱放出，并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混合物，使蒸汽冷凝为液体。对于水溶性VoCS气体，用精镭将液体混合物提纯；水不溶性VOCS气体，用沉析器直接回收VOCs0比如，涂料中所用的“三苯”与水互不相溶，故可以直接回收。炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，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回收更为有效。2.3.冷凝法废气中分离出来，直接回收。但这种情况下

7、，离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓度的VOCs,不能满足环境排放标准。要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设备费用显著地增加。这种处理方法主要适用于浓度高且温度比较低的有机废气处理。通常适用于VoCS含量高（百分之几），气体量较小的有机废气的回收处理，由于大部分VOCS是易燃易爆气体，受到爆炸极限的限制，气体中的VOCS含量不会太高，所以要达到较高的回收率，需采用很低温度的冷凝介质或高压措施，这势必会增加设备投资和处理成本，因此，该技术一般是作为一级处理技术并与其它技术结合使用。2.4.膜分离技术膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜，该膜对有机蒸气较空气更易

8、于渗透10100倍，从而实现有机物的分离。适于高浓度、高价值的有机物回收，其设备费用较iJo最简单的膜分离为单级膜分离系统，直接使压缩气体通过膜表面，实现VOCS的分离。单级膜因分离程度很低，难以达到分离要求，而多级膜分离系统则会大大增加设备投资，故而在这方面的技术还有很大的研究空间。2.5.变法吸附技术变压吸附分离与净化技术是利用气体组分可吸附在固体材料上的特性，在有机废气与分离净化装置中，气体的压力会出现一定的变化，通过这种压力变化来处理有机废气，使用材料主要是沸石分子筛。沸石分子筛可以吸附有机废气中的有机成分，然后把剩余气体输送到下个环节中。特点：能源消耗少、成本比较低、工序操作自动化及

9、分离净化后混合物纯度比较高、污染小。吸附剂在一定压力下吸附有机物；当吸附剂吸附饱和后，通过压力变换来“释放”脱附的有机物。其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反应性有机物。但是该技术操作费用较高，吸附需要加压，脱附需要减压，环保中应用较少。2. 6.热氧化法蓄热式焚烧炉（简称RTo）是目前最成熟、最稳定、最有效的有机废气处理设备，可以处理工业生产过程中所排放出来的挥发性有机气体（VOCs）和臭气。RTO系统利用高温氧化去除废气，通过控制温度，停留时间，湍流系数和氧气量将废气转化为二氧化碳和水气，并回收废气分解时所释放出的热量，从而达到环保节能的双重目的。特点：在处理大流量低浓度的有机废气时，

10、运行成本非常低；系统自适应强，操作稳定、安全性高；设备在厂内组装，系统安装时间短；可处理多种组分，几乎所有有机废气，含S、N、卤族元素的有机废气；适用于化工、石化、制药、涂装、印刷等及其他使用有机溶剂的过程。通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达700C1000C,这样不可避免地具有高的燃料费用；为降低燃料费用，需要回收热量，有两种方式：传统的间壁式换热，新型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，它可以回收40%70%的热能，并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。预热后的废气再通过火焰来达到氧化温度，进行净化，间壁换热的缺点是热回收效率不高。蓄热

11、式热氧化（简称RTO）回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是：有机废气和净化后的排放气交替循环，通过多次不断地改变流向，来最大限度地捕获热量，蓄热系统提供了极高的热能回收。2.7. 催化燃烧法漆废气经阻火器进入催化净化装置，在板式热交换器内与高温尾气进行热量交换，经预热的废气进入加热室（内设有电加热管）进一步升温，达到起燃温度的废气继续进入催化床内，在贵金属Pt、Pd催化剂的作用下，使有机溶剂完全氧化分解为H2O和C02,并释放出大量反应热，可维持催化燃烧所需的起燃温度，达到热平衡。板式热交换器将高温尾气与进口低温废气进行热量交换，部分热量得以回收，减少了预热能耗。经回收部分热量的高

12、温尾气在引风机抽力的作用下通过排气筒达标排放。系统达到热平衡后自动关闭电加热装置，此后，催化燃烧系统就靠废气中的有机溶剂燃烧时产生的热能，在无须外加能源的基础上使催化燃烧继续进行直至结束。考虑到净化装置需要维修，在过滤阻火器前设置旁路管和旁路阀。在使用有机溶剂的行业中，汽车涂装、印刷等行业，有机溶剂浓度低、风量大，若采用上述方法都将使用庞大的设备，耗用大量经费。目前对这类低浓度、大风量的有机废气，主要采用下面几种方法进行治理。2.8.冷凝与变压吸附联用VOCS治理技术：蜂窝轮式浓缩系统该系统采用蜂窝轮，连续不断地将低浓度、大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

13、、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回收装置组合，构成经济的处理系统。脱附后的排气只要用吸附风量十几分之一的装置就可以进行处理了。该系统体积小，费用低，在国外已成为治理低浓度、大风量有机废气的首选方法，并得到广泛应用。该技术采用多级冷凝技术，使废气的有机成分在常压下凝结成液体析出，经净化后的废气进入吸附器进一步吸附富集，同时确保达标排放。吸附饱和后的吸附剂（活性炭、沸石等）等采用负压脱附方式再生吸附剂，并将高浓度VOCs送回前端冷凝装置。工艺流程主要包括冷凝和吸附两大单元。冷凝单元一般设置三级冷凝，第一级从常温冷凝到3C、第二级从3C冷凝到35、第三级从35C冷凝到

14、70。第三级的冷凝余气返回第一级前面的前置换热器，冷量回用，将进入回收处理装置的含VOCS废气预冷，有节能效果。吸附单元一般配置吸附罐两只和脱附真空泵一台，以及用于切换吸附脱附的电动或气动阀门若干。真空泵还需要配备冷却系统。冷凝与吸附联用技术能够克服单纯冷凝技术在应用过程中能耗大、运行成本高的现象，同时弥补单纯吸附技术在应用过程中，设备体积大、吸附温升对安全运行有影响、长期运行吸附材料易失活等问题。单位投资大致为040.8万?,单位小时运行成本为0.080.2元/Hf0净化效率一般大于98%。主要适用于石油化工、有机化工、油气储运等行业。主要适用于储油库、炼油厂、石油化工厂等成品油/化工品装车

15、油气回收；液体储罐呼吸气VOCs治理；油品、化工品码头装船油气回收。2. 9.沸石转轮与蓄热燃烧VOCs治理技术该技术采用高浓缩倍率沸石转轮设备将废气浓度浓缩520倍，富集的废气进入燃烧炉或催化炉（RTo/RC0）进行燃烧处理，VOCs被彻底分解成CO2和H2Oo同时反应后的高温烟气进入特殊结构的陶瓷蓄热体，8095%以上的热量被蓄热体吸收，使得出口气体温度降至接近进口温度。不同蓄热体通过切换阀或者旋转装置随时间进行转换，分别进行吸热和放热，对系统热量进行有效回收和利用。图2沸石转轮吸附浓缩+蓄热式燃烧工艺流程示意图工艺流程主要由沸石转轮浓缩（吸附区域、脱附区域、冷却区域）、脱附系统、蓄热式燃

16、烧系统（RTO炉体、陶瓷蓄热体、燃烧系统等）及控制系统等部分组成。吸附脱附：沸石分子筛转轮分为吸附区、脱附区和冷却区三个功能区域，沸石分子筛转轮吸附浓缩系统利用吸附一一脱附一一冷却这一连续性过程，对VOCS废气进行吸附浓缩。首先，废气进入沸石分子筛转轮的吸附区，VoCS被沸石分子筛吸附除去，被净化后排出。吸附在分子筛转轮中的VoCs,在脱附区经过约200小风量的热风处理而被脱附、浓缩。再生后的沸石分子筛转轮在冷却区被冷却，如此反复。蓄热式燃烧：脱附后的高浓度小风量废气进入蓄热式燃烧处理系统，首先进入蓄热室A的陶瓷介质层，陶瓷释放热量，温度降低，而有机废气吸收热量，温度升高，废气离开蓄热室后以较高的温度进入氧化室。在氧化室中，有机废气由燃烧