1、【最新整理，下載后即可編傅】第四章VOC廢氣處理技術(shù)一、VOC廢氣處理簡介(一) 來源大氣中V()Cs污染物是人為源和天然源排放到大氣中有機 化合物-非甲烷姪類的總稱，目前正受到日益廣泛的關(guān)注。全世界在空氣中檢出的VOCs已經(jīng)有約15()余種，其中有毒 的約80余種。人們關(guān)注的大氣中的V()Cs主要來自人為污染源: 即生產(chǎn)工藝過程排放。這些工藝過程包括：石化廠、煉油廠及在 生產(chǎn)過程中大量使用有機溶劑的相關(guān)行業(yè)，如涂料生產(chǎn)、涂裝、 印刷、制藥、皮革加工、樹脂加工等。(二) 危害V()Cs是強揮發(fā)、有特殊氣味、有刺激性、有毒的有機氣體, 部分己被列為致癌物，如氯乙烯、苯、多環(huán)芳炷等。其危害主要 有

2、：在陽光照射下,NOx和大氣中的VOCs發(fā)生光化學(xué)反應(yīng), 生成臭氧、過氧硝基獻(PAN)、醛類等光化學(xué)煙霧，造成二次污 染，刺激人的眼睛和呼吸系統(tǒng)，危害人的身體健康。這些污染物 同時也會危害農(nóng)作物的生長，甚至導(dǎo)致農(nóng)作物的死亡。(2) 大多數(shù)V()Cs有毒、有惡臭，使人容易染上積累性呼吸道 疾病。在高濃度突然作用下，有時會造成急性中毒，甚至死亡。(3) 大多數(shù)VOCs都易燃易爆，在高濃度排放時易釀成爆炸。(4) 部分V()Cs可破壞臭氧層。(三) 污染控制技術(shù)VOCs的控制技術(shù)基本分為兩大類。第一類是預(yù)防性措施，以更換設(shè)備、改進工藝技術(shù)、防止泄 漏乃至消除V()Cs排放為主，這是人們所期望的，但

3、是以冃前的 技術(shù)水平，向環(huán)境中排放和泄露不同濃度的有機廢氣是不可避免 的，這時就必須采用第二類技術(shù)。第二類技術(shù)為控制性措施，以末端治理為主。末端控制技術(shù) 包含兩類，第一類是非破壞性方法，即采用物理方法將V()Cs回 收；第二類是通過生化反應(yīng)將V()Cs氧化分解為無毒或低毒物質(zhì) 的破壞性方法。常用的控制技術(shù)如圖所示圖27VOCs污染控制技術(shù)類型對于比較高濃度的或比較昂貴的VOCs宜采用回收技術(shù)加 以循環(huán)利用。常用的回收技術(shù)主要有吸附、吸收、冷凝、膜技術(shù) 等。揮發(fā)性有機化合物(VOCs)廢氣處理的控制技術(shù)包括直燃 焚化法、觸媒焚化法、活性碳吸附法、吸收法、冷凝法等。有機廢氣的處理方法主要有兩類:一

4、類是回收法。就是通過物理方法，在一定溫度、壓力下，用選擇性吸附劑和選擇性滲透 膜等方法來分離揮發(fā)性有機化合物(VOCs),主要包括活性碳吸 附、變壓吸附、冷凝法和生物膜法等;另一類是消除法。消除法 是通過化學(xué)或生物反應(yīng)，用光、熱、催化劑和微生物等將有機物 轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，主要包括熱氧化、催化燃燒、生物氧化、 電暈法、等離子體分解法、光分解法等。表99 VOC廢氣處理技術(shù)簡介處理方 法理 原用 適回收技術(shù)吸附技術(shù)吸附法是目前最廣泛使用 的VOCs回收法。它屬于干 法工藝，是通過具有較大比 表面積的吸附劑對廢氣中 所含的V()Cs進行吸附，將 凈化后的氣體排入大氣。常 見的的吸附劑有粒狀活性

5、炭、活性炭纖維、沸石、分 子篩、多孔粘土礦石、活性 氧化鋁、硅膠和高聚物吸附 樹脂等?；钚蕴课椒ㄗ钸m 于處理VOCs濃度為 30()-5()0()ppm的有機廢氣，主要用于吸附回收脂肪和 芳香族碳氫化合物、大部 分含氯溶劑、常用醇類、 部分酮類和酯類等;活性 炭纖維吸附低濃度以至痕 量的吸附質(zhì)時更有效，可 用于回收苯乙烯和丙烯睛 等，但費用較活性炭吸附 法高。該法已廣泛用于噴 漆行業(yè)的苯、乙醇和醋酸 乙酯，制鞋行業(yè)的三苯 (苯、甲苯、二甲苯)和丙 酮，印刷行業(yè)的異丙醇、 醋酸乙酯和甲苯，電子行 業(yè)的二氯甲烷和三氯乙烷 的吸附回收。吸收技術(shù)濕該為達， 高氟圍皿較>o 理氣Q效胺較 處g濃

6、m但應(yīng) 于/o)vts0PP8%«, 用(50的-50(2+® 常度法50(95°跖冷凝技術(shù) ) HX ? XJ 度降法v(出下v(氣，VOCs的去除率與其 初始濃度和冷卻溫度有 關(guān)。冷凝法在理論上可達 到很高的凈化程度，但是 當(dāng)濃度低于幾個ppm時， 須采取進一步爲(wèi)冷凍措 施，使運行成未大大提高， 所以冷凝法不適宜處理低 濃度島有機氣體，而常作 為其他方法（如吸附法、 焚燒法和使用溶劑吸收） 凈化高濃度廢氣的前處 理，以降低有機負荷，回 收有機物。膜技術(shù)/溫壓貳降法w出冷凝法特別適用于處 理 V（）Cs 濃度在 lOOOOppm 以上的較高濃度的有機蒸 氣，VO

7、Cs的去除率與其 初始濃度和冷卻溫度有 頭。在給定的溫度下， VOCs的初始濃度越大， VOCs的去除率越高。冷 凝法在理論上可達到很高 的凈化程度，但是當(dāng)濃度 低于幾個ppm時，須采取 進一步禹琢凍措鼠便運 行成本大大捷高，所以冷 凝法不適宜處理低濃度的 有機氣體，而常作為其他 方法（如吸附法、焚燒法 和使用溶劑吸收）凈化高 濃度廢氣的前處理，以降 低有機負荷，回收有機物。銷毀技術(shù)燃燒技術(shù)<1 乙燒和催化燃燒。燃燒時所發(fā) 生的化學(xué)作用主要是燃燒 氧化作用及高溫下的熱分 解。直接燃燒法：把廢氣中可燃 的有害組分當(dāng)作燃料直接 燃燒。因此，該方法只適用 于凈化可燃有害組分濃度 較高的廢氣，或

8、者是用于凈 化有害組分燃燒時熱值較 高的廢氣。催化燃燒法：在催化劑作用 下，使廢氣中的有害可燃組 分完全氧化為C()2和H2() 等。由于絕大部分有機物均 具有可燃燒性，因此催化燃 燒法己成為凈化含碳氫化 合物廢氣的有效手段之一。 又由于很大一部分有機化 合物具有不同程度的惡臭， 因此催化燃燒法也是消除 惡臭氣體的有效手段之一。置中所排出的有機廢氣， 廣泛采用了燃燒凈化的手 段。由于V()Cs燃燒氧化 的最終產(chǎn)物是CO2, H2() 等，因而使用這種方法不 能回收到有用的物質(zhì)，但 由于燃燒時放出大量的 熱，便排氣的溫度很高， 所以可以回收熱量。徒點：一般情況下去 除率均在95%以上。光催化降解

9、利用催化劑(如TiO2)的光催 化性，氧化吸附在催化劑表 面的VOCs,最終產(chǎn)生CO2 和H2()。其利用用光照射半 導(dǎo)體光催化劑，使半導(dǎo)體的 電子充滿的價帶躍遷到空 的導(dǎo)帶，而在價帶留下帶正 電的空穴(h+)。光致空穴具 有很強的氧化性，可奪取半 導(dǎo)體顆粒表面吸附的有機 物或溶劑中的電子，使原本 不吸收光而無法被光子直 接氧化的物質(zhì)，通過光催化 劑被活化氧化。光致電子還 具有很強的還原性，使得半 導(dǎo)體表面的電子受體被還 原。由于該技術(shù)還沒有很 完備的理論，在光催化 Ti()2的產(chǎn)物上一直存在 爭論，不能確定中間產(chǎn)物 是否會造成二次污染。而 且，光催化氧化法存在著 催化劑的失活、催化劑難 以固

10、定，且催化劑固定后 催化效率降低的缺點，因 此該技術(shù)冃前尚未商業(yè) 化。生生物降解技術(shù)最早應(yīng)用于生物降解法設(shè)備簡1降t艾術(shù)脫臭，近年來逐漸發(fā)展成為 VOCs的新型污染控制技 術(shù)。該技術(shù)中，含有VOCs 的廢氣由濕度控制器進行 加濕后通過生物濾床的布 氣板，沿濾料均勻向上移 動，在停留時間內(nèi)，氣相物 質(zhì)通過平流效應(yīng)、擴散效 應(yīng)、吸附等綜合作用，進入 包圍在濾料表面的活性生 物層，與生物層內(nèi)的微生物 發(fā)生好氧反應(yīng)，進行生物降 解，最終生成CO2和H2O。單，運行維護費用低，無 二次污棗等彳尤點，尤其在 處理低濃度、生物可降解 性好的氣態(tài)污染物時更顯 其經(jīng)濟性。體積大和停留 時間長是生物法的主要問 題

11、，同時該法對成分復(fù)雜 的廢氣或難以降麻島 V()Cs去除效果較差。等離子體技術(shù)等離子體被稱為物質(zhì)的第 四種形態(tài)，由電子、離子、 自由基和中性粒子組成，是 導(dǎo)電性流體，總體上保持電 中性。發(fā)展前景比較廣闊的 等離子體技術(shù)是電暈放電 技術(shù)，用其處理VOCs具有 效率高、能量利用率高、設(shè) 備維護簡單、費用低等優(yōu) 點。電暈放電是指在非均勻 電場中，用較高的電場強度 使氣體產(chǎn)生“電子雪崩”， 出現(xiàn)大量的自由電子，這些 電子在電場力的作用下做 加速運動并獲得能量。當(dāng)這 些電子具有的能量與C-H、 C二C或C-C鍵的鍵能相同或 相近時，就可以打破這些 鍵，從而破壞有機物的結(jié) 構(gòu)。電暈放電可以產(chǎn)生以臭 氧為代

12、表的具有強氧化能 力的物質(zhì)，可以氧化有機 物。所以電暈法處理VOCs 理論上是上述兩種機理共 同作用的結(jié)果。電暈放電技術(shù)對 VOCs的處理效率很高， 應(yīng)用范圍廣，基本上各類 VOCs都能有效處理，對 低濃度VOCs處理效果顯 著。運行工藝簡單，維護 方便、能耗低，比傳統(tǒng)方 法更經(jīng)濟有效。存在的問 題是，該技術(shù)還處于實驗 室研究階段，處理量較?。?該技術(shù)對電源的要求很 高，在分解VOCs分子的 同時，還有一些有害副產(chǎn) 物產(chǎn)生，如NOx、CO、 ()3 等。表100 VOCs處理技術(shù)能力比較工藝高濃度低濃度最終適用范圍不足效 率費 用效率費 用產(chǎn)物回 收 技 術(shù)吸附中中高高有機物低濃度，范 圍廣吸

13、附劑需再 生處理吸收高高中高有機 物高濃度，特定范圍吸收劑難以 選擇冷凝中低中高有機 物高濃度，單 組份高濃度特定 組分膜高低中中有機物高濃度，范 圍廣作為冷凝前 處理工序銷 毀 技 術(shù)燃燒高高高高C()2,H2()高濃度，范 圍廣易產(chǎn)生有毒 中間產(chǎn)物光催化高中中中C()2,H2()高濃度，范 圍廣催化劑難固 定，失活生物低低高低C()2,H2()低濃度，范 圍廣對溫度濕度 變化靈敏等離 子體中中高低C()2,H低濃度，范圍廣電源要求高， 有毒產(chǎn)物二、煉鐵VOCs治理技術(shù)(煤氣凈化及化學(xué)產(chǎn)品回收)煤氣凈化系統(tǒng)向大氣環(huán)境排放的污染物主要來自化學(xué)反應(yīng) 和分離操作的尾氣、系統(tǒng)和設(shè)備管道的放空、放散與

14、滴漏、燃燒 裝置的煙囪等，主要有原料中的揮發(fā)性氣體、尾氣中的分解氣體、 燃燒廢氣及粉塵顆粒等，含NH3、H2S. HCN、CmHn.苯、SO?、 N()x、C()及煙塵等成分。表101 化產(chǎn)系統(tǒng)的VOCs治理廢氣種類治理措施無組織排放確保系統(tǒng)中各類設(shè)備、管道的密閉性，防止污 染物放散和泄漏。煤氣排送系統(tǒng)的廢 氣進水洗凈化塔，NH?、HS、HCN、CO?等大 部分被水吸收，洗滌水送入廢水處理系舜。含硫酸鐵粉塵的熱旋風(fēng)除塵器處理或用水洗滌凈化廢氣粗苯蒸僧工段的含 苯廢氣引入脫苯管式爐予以焚燒加熱所用煤氣的燃 燒廢氣高空排放貯槽逸散在貯槽頂壓入氮氣，可阻止其逸散，貯槽的排 氣管上設(shè)活性炭吸附器。分鐳裝置產(chǎn)生的有 機廢氣，瀝青煙采用排氣洗滌塔，用循環(huán)洗油洗滌的方法處 理，酚鹽分解產(chǎn)生的酚類氣體，經(jīng)氫氧化鈉洗 滌后排放。三、石油開采行業(yè)VOCs治理技術(shù)表102玻璃行業(yè)VOCs治理技術(shù)產(chǎn)生部位儲汕站泄漏產(chǎn)生控制措施VOC漏VOC(1) 油氣集輸工藝流程盡可能采用密閉流 程，這是降低油氣損耗重要措施。(2) 對采油井場套管氣進行回收利用，避免 姪類廢氣排荻。(3) 采取原汕穩(wěn)定裝置，降低油氣蒸發(fā)損耗, 避免姪類揮發(fā)。(4) 貯油罐采用浮頂罐，降低油氣蒸發(fā)損耗, 避免姪類揮發(fā)。四、合成制藥行業(yè)VOCs治理技術(shù)表1