VOCs有机废气处理9大工艺、适用范围、成本控制.docx

《VOCs有机废气处理9大工艺、适用范围、成本控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《VOCs有机废气处理9大工艺、适用范围、成本控制.docx（13页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、VOCs有机废气处理9大工艺、适用范围、本钱控制随着工业化程度的不断提高，VOCs的污染有进一步扩大 的趋势。而随着最近环保政策的愈加严厉，对有机污染废气 的排放控制就显得更为重要了。小面和一起来数点下国内外 都有哪些技术呢？各有什么优缺点呢？1处理原理及分类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C02和H20 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 膜别离技术，通过物理方法，

2、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别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 子得到了迅速开展。2处理工艺解析1.吸附工艺（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，对于高浓生物过滤工艺系统通过气体输送装置，喷淋装置和过滤 塔主体三个局部组合而成。挥发性有机化合物通过加压预湿, 在过滤塔内与填料层外表的生物膜相接触，挥发性有机物从 气相转移到生物膜，进而被微生物分解利用，并且被转化成 二氧化碳，水和其他的分子物质，然后将净化后的气体排出。 喷淋装置定期向填料层喷洒喷淋液，以调节

3、填料层的水分含 量、pH值和营养盐含量。(3)生物过滤工艺的影响因素填料：生物滴滤器中，生物膜生长在填料的外表，气态有 机物流通于填料之间的空隙。填料比外表积的大小在一定程 度上反映了微生物的多少，孔隙率那么影响气体、液体的流速， 而填料层的高度对有机物是否处理完全有着重要意义。营养液：生物滴滤塔中的营养物质，微量元素和缓冲液 均匀喷洒在填料上，以提供生物膜中生物菌群生长和繁殖所 需的营养物质。挥发性有机物的去除率一定程度上受营养液 的流量，氮和磷的含量等的影响。进气：生物滴滤器运行过程中，气体流量、入口气体浓 度的大小都对气体本身的去除效率有着显著的影响。(4)生物过滤工艺优缺点优点：适用范

4、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。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 反响活性的粒子与各种有机、无机污染物发生反响，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 开展破坏分解，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)等离子体工艺原理及流程用于处理挥发性有机物的主要是电晕放电，主要的降解 机制如下：在施加的电场下，在电极空间中的电子获得了能 量并开始加速。运动的过程中的电子

5、与气体分子相互碰撞， 使气体分子被激发、电离或吸附电子成为负离子。(3)等离子体工艺的影响因素在降解过程中，电极电压的选择和控制是其主要内容， 它会影响放电介质的放电和电子的携能，以及之后的一系列 反响，进而影响到降解效率；同时电极电压也作为该方法到 达商业应用的一个重要参数，因此电极电压的选择特别关键。低温等离子体降解VOCs除了和电极电压有密切关系外， 其还受反响器构造、反响背景气氛、VOCs废气中含水量、放 电频率、放电电压、VOCs的化学构造、催化剂种类、低温等 离子体放电形式、反响温度以及VOCs的初始浓度等的影响，其中以气体浓度和气流量的影响为主。（4）等离子体工艺优缺点优点：处理

6、效率高，运行费用低，特别对芳煌的去除效率高。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。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。光催化反响即在光的作用下开展的化学反响。分子 吸收特定波长的电磁辐射后，是分子到达激发态，然后发生 化学反响，产生新的物质，或成为热反响的引发剂。（2）光催化氧化工艺原理及流程Ti02作为一种半导体材料其自身的光电特性决定了它 可以用作光催化剂。半导体的能带构造通常是一个电子填充 低能量价带（VB）和一个空的高能量的导带（CB）,导带和 价带之间的区域被称为禁带。当照射半导体的光

7、能量等于或大于禁带宽度时，其价带 电子被激发，跨过禁带进入导带，并在价带中产生相应空穴。 电子从价带激发到导带，激发后别离的电子和空穴都有一部 分进一步开展反响。光催化反响机理见图:(3)光催化氧化工艺的影响因素研究说明，反响物初始浓度对光催化效率或降解速率有 明显的影响。光催化效率随着初始浓度增加而波动，存在明 显的浓度转变点；低浓度目标物的光催化降解效率大于高浓 度目标物的光催化降解效率。湿度对光催化反响的影响尚无一致性结论。对于不同化 合物或者不同浓度等实验条件，存在很大的差异。(4)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 特别对芳煌的去除效率高；

8、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。9.沸石转轮+RTO工艺(1)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, 到达去除的目的。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开展脱附，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2.技术特点3工艺选择.技术选择1 .根据VOCs浓度及流量.相对费用度的有机气体，通常需要首先经过冷凝等工艺将浓度降低后 再开展吸附净化。吸附技术是最为经典

9、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外表积和微孔构造而广泛应用于 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)活性炭吸附工艺原理及流程活性炭纤维吸附有机废气是当今世界上最为先进的技 术之一，活性炭纤维比颗粒状活性炭具有更大的吸附容量和 更快的吸附动力学性能，活性炭吸、脱附工艺流程见图1。(3)活性炭吸附工艺影响因素(4)活性炭净化空气的物理吸附，如图2所示四种情 况：分子直径大于孔

10、的直径，由于空间位阻，分子不能入孔, 因此不吸附；分子直径等于孔的直径，吸附剂的捕捉力很强，非常适 合低浓度吸附；分子直径小于孔的直径，孔内发生毛细管冷凝，吸附容 量大；分子直径远小于孔的直径，吸附分子很容易解吸，解吸 速率高，低浓度下的吸附量较小。(5)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，应用起来比拟经济；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

11、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；.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 其与废气别离的方法叫吸收法。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)吸收工艺原理及流程以石油和天然气回收为例，石油和天然气回收应包括炼 油厂，化工厂，石油和天然气站装卸、产生的油气。石油和 天然气出厂到销售终端是一个完整的系统

12、。美国和欧洲国家，通常是在加油站采用一阶段和两阶段 油气回收措施，即密闭卸油与加油，储罐内油气返回油罐车， 在加油时使用真空辅助装置或油箱内压返回储罐。在油库， 炼油厂和其他石油制品经销地设置油气回收装置，回收油气。吸收法通常用于油气回收。装卸油品时产生的油气进入 吸收塔，从出口排出贫油空气，解吸塔内开展吸收液的真空 解吸，解吸的吸收液再循环利用，回收塔用汽油将进入的解 吸气开展回收，尾气返回吸收塔重复该过程。用溶液吸收法 回收挥发性有机物的吸收液通常是特殊的吸收液，吸收液的 选择将影响回收效果。(3)吸收工艺优缺点优点：吸收法工艺比拟简单，设备投资较低，操作和维修费用 基本与碳吸附法相当，由

13、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，很难到 达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。2 .冷凝工艺(1)冷凝工艺简介油品在储运和销售过程中局部轻煌组分挥发进入大气, 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，危害人类安 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本钱，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

14、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)冷凝工艺原理及流程冷凝式油气回收设备采用多级复叠或自复叠制冷技术, 系统流程虽然相对复杂，但其关键部件压缩机和节流机构已 全部实现本土化生产，投资和运行本钱较低。根据换热管工作原理可分为制冷剂回路和气体回路部 分，换热管连接两部。在气体循环局部，低温冷媒在换热器 中和热的有机溶剂混合气体开展热交换，有机溶剂液化后回 收，制冷剂流入储液罐。制冷剂回路，压缩机将制冷剂压缩成高温高压气态制冷 剂，通过风冷冷凝器液化，通过干燥过滤器，在冷媒-制冷 剂热交换器中冷的液态制冷剂与冷媒开展热交换，低温冷媒 进入储液罐，制冷剂通过吸

15、入过滤器进入压缩机入口，完成 整个的制冷剂冷媒换热过程。（3）冷凝工艺的影响因素冷凝别离法回收轻妙要对原料气体冷却降温。根据原理 可分为节流膨胀制冷，膨胀机膨胀制冷。根据工艺可分为制 冷剂制冷（如丙烷制冷），节流膨胀制冷，膨胀机膨胀制冷， 混合制冷（在膨胀机膨胀制冷或工艺流体自身节流膨胀制冷 的根底上外加冷剂制冷）。别离方法包括精储系统精镭别离，别离器相平衡别离。 这个过程一般包括脱水、增压（低压力气体）、精储和制冷。 以上冷凝工艺的各个局部的选择都会影响最终的冷凝效果。（4）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

16、的优 点；并有设备紧凑、占用空间小、自动化程度高、维护方便、 平安性好、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“节能减排二.膜别离工艺（1）膜别离工艺简介在石油开采和储运过程中，局部油品挥发到大气中形成 的油气中，除空气外，主要C4-C5以及少量芳香烧。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，进而影响人类的安康，目前，有机蒸气的别离回收 方法主要是冷凝、活性炭吸附、膜别离法、溶剂吸收法。膜 别离技术是一种效率较高的别离方法。(2)膜别离工艺原理及流程膜别离有机蒸气回收系统是通过溶解-扩散机理来实现 别

17、离的。气体分子与膜接触后，在膜的外表溶解，进而在膜 两侧外表就会产生一个浓度梯度，因为不同气体分子通过致 密膜的溶解扩散速度有所不同，使得气体分子由膜内向膜另 一侧扩散，最后从膜的另一侧外表解吸，最终到达别离目的。膜别离装置设于高压冷凝器之后，缓冲罐前，由于排放 气压缩机能力缺陷，只有一局部气体经过膜别离装置，其他 局部直接进入缓冲罐，渗透气返回至低压冷却器前，尾气进 入缓冲罐。(3)膜别离工艺的影响因素支撑层的材质对渗透速率和煌类VOCs回收率产生重要 影响，对于同一种材质的支撑层，渗透速率和烂类VOCs回 收率随孔径的减小而增大，但当孔径减到某一临界值时，随 孔径的继续减小，渗透速率和烧类

18、VOCs回收率将减小。(4)膜别离工艺优缺点优点：膜别离技术是近代石油化工学科中别离科学的前沿技 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。3 .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800-12002时， 工艺能耗本钱较高，且

19、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，仅仅依靠反响热， 一般难以维持反响所需的温度。为了提高热经济性，人们开展了大量的研究，一个方向 是改良催化剂的性能使反响温度降低。另一个方向是研究新 的工艺技术、新的反响器设计以使反响能在较高的温度下自 热地实现。（2）燃烧工艺原理及流程催化燃烧中，预热式是一种基本的流程形式。有机废气 在进入反响器之前，要在预热室中的加热，因为有机废气温 度低于100摄氏度时，浓度低，热量不能自给。燃烧净化后， 与未处理的废气开展热交换，回收局部的热量。煤气或电加 热是该工艺常用的方法，加热到催化反响所需的点火温度。（3）燃烧工艺的影

20、响因素催化燃烧催化剂的选择是关键，在消除效率和能耗方面 其性能具有决定性的作用。对于挥发性有机化合物氧化催化 剂一般可分为2类：贵金属催化剂（箱，铝等）和金属氧化 物催化剂（铜，辂，镒等），贵金属催化剂被广泛使用于挥 发性有机化合物的催化燃烧，因其具有良好的起燃活性。在 用于催化氧化VOCs的贵金属催化剂中，牵白比耙活性要高。（4）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。4 .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 物开展生物降解，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设想的是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到达90%以上。（2）生物过滤工艺原理及流程