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挥发性有机化合物VOCS燃烧处理技术及净化问题

文章作者:首信环保   发布时间:2019-03-03
挥发性有机化合物(VOCS)是指在常压下沸点低于260℃或在常温下饱和蒸气压大于71Pa的有机化合物比。

挥发性有机化合物(VOCS)是指在常压下沸点低于260℃或在常温下饱和蒸气压大于71Pa的有机化合物比。VOCS从19世纪40年代开始用于工业生产以来,距今已有100多年的历史,现今工业应用广泛,其主要来源于石油、生物等化工行业所排放的废气;油漆、彩印、涂料、家具制造和金属电镀等行业所排出的有机溶剂;汽车等交通工具所排放的废气等。VOCS种类繁多,现今工业用有机溶剂的种类已达三万余种。VOCS主要包括酮、醛、醇、芳香类以及脂肪类碳氢化合物等,分子量不大,常温下多呈液态。

kpl竞猜入口VOCS种类繁多,多数有毒,的危害人体健康,对人的眼、鼻、喉有刺激作用,对人体神经系统、心血管系统、免疫系统和肝肾等产生有害影响,能使这些器官和机体产生变态反应源,可致癌、致突变,部分还具有遗传毒性;同时对生态环境、动植物的生长也造成的破坏,在太阳光的照射下分 解形成的自由基、过氧基是造成光化学烟雾的诱因,同时又是产生二次有机气溶胶的主要因素,并伴随着异味、恶臭散发到空气中,污染环境,VOCS还会延长源排放CH4的寿命影响大气臭氧层。VOCS污染问题已经引起世界的高度重视,一些发达多年前即执行了严格的VOCS排放标准,随着近阶段我国对于资源和环境问题越来越重视,开始逐步关注VOCS污染问题,关于治理VOCS的政策和措施也相继出台。由于大部分VOCS具有较高的经济价值,若能将其进行吸附回收,不利于保护我国的生态环境,而且对于推动我国循环经济的发展和社会可持续发展意义重大。

VOCS的处理技术主要分为两大类:一类是在生产环节防止或减少VOCS的排放的控制措施,如换掉有毒有害易挥发原料、改进生产工艺技术、使用密闭性较高的设备等从而消除VOCS排放;类是在生产末端控制并消除VOCS的治理措施。虽然一类方法是治理有机废气污染的较佳方法,但由于目前生产技术水平的限制,不可避免的会向环境中排放和泄露不同浓度的有机废气,因此比较现实有效的是采用类方法治理VOCS的污染。末端控制技术又可分为两类,一类是通过化学或生物反应过程使VOCS氧 化分 解为或低毒物质的破坏性方法。类通过采用物理方法将VOCS回收的非破坏性方法,此类方法不仅能有效控制VOCS的排放,而且回收利用能够节约资源,带来经济效益,目前越来越受到人们的关注。对于末端控制技术目前国内外常见的有:燃烧处理技术,吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术等。

1、燃烧处理技术

燃烧处理技术是一种利用VOCS的可燃性进行消除处理的技术。气体废气进入燃烧室后,在温度下通入过量空气,进行燃烧,较终分 解成H20和CO2。燃烧处理技术根据燃烧温度和方式的不同分为直接燃烧和催化燃烧。

直接燃烧法是将VOCS直接通入到燃烧室中进行高温燃烧的方法。由于使用VOCS气体作为燃料燃烧,因此一般适用于高浓度以及尾气温度较高的VOCS气体处理,直接燃烧法燃烧室温度一般高于1000℃,若温度不够需添加的辅助燃料。燃烧后的废气温度较高可进行热利用回收部分热量。直接燃烧法若处理一些含S、N等物质的气体,则会造成二次污染,还应考虑对燃烧后的气体进一步进行处理。另外,直接燃烧法由于存在明火,在绝大部分化工等企业不能使用。

kpl竞猜入口催化燃烧法是指在较低温度下,通过催化剂的作用使VOCS气体氧 化分 解,从而使气体得到净化的一种处理方法。催化燃烧法不仅大大降低了处理温度同时其不存在燃烧火焰,性好,较直接燃烧法适用性广。同时处理温度较低,大量减少了NOx的产生。目前用于处理VOCS的催化剂主要为金属催化剂(如R、Pd、Ti、Fe、cu等)。催化剂对已烷、苯和丙醇等有机气体具有较好的催化作用。催化燃烧其缺点是对处理气体条件要求严格,若气体中含有浮灰或雾滴则会影响催化剂寿命和处理效率,同时气体中不能含有能使催化剂中毒的物质,如s、P、As等。

kpl竞猜入口吸附一催化燃烧技术是通过把吸附技术和催化燃烧技术结合而成的一种新技术,对于低浓度、风量大、温度低的VOCS气体,若直接进行催化燃烧则需消耗大量的辅助燃料,而先通过吸附技术富集量的有机物,然后通过热空气吹扫,则会为催化燃烧创造大量高浓度的VOCS气体,此时进行催化燃烧不需要补充热量,同时缩短了处理时间。

2、吸收技术

吸收技术是利用吸收剂与废气进行充分接触从而将其中的可溶于该吸收剂的VOCS组分从废气中分离的过程。吸收技术的主体单元通常采用喷淋塔、填料塔等能使气液相良好接触的设备。吸收技术回收VOCS工艺主要有常压常温吸收技术和常压低温吸收技术。在常压低温吸收技术中,吸收剂的冷却后的温度通常要控制在较低的温度(如243K)下,由于其需要增加一套制冷系统,相比常压常温吸收技术,其能耗较高。吸收技术回收VOCS工艺的关键是吸收剂的选择,针对不同的VOCS气体,应选择合适的吸收剂从而达到有效的分离效果。植物油和润滑油及水吸收苯、甲 苯、四氯化碳和甲醇气体的实验,结果表明:当使用油类作为吸收剂的时候,甲 苯、苯、四氯化碳和甲醇的吸收率分别为95%、90%、80%和70%。若使用水作为吸收剂,当甲醇浓度低于1.349/m3时,效果较好,并且水的吸收率会随着进气速率和甲醇浓度的提高而减小。ws柴油馏分作为吸收剂对油气进行吸收的工艺条件,通过采用Box一Benhnken中心组合实验的设计原理,利用拟合数据得到了较佳工艺条件:液气比56.25L/m3、吸收温度10.6℃、理论板数3块,油气中烃类回收率达到98.4%。

kpl竞猜入口吸收技术在处理高浓度、大流量VOCS气体时具有明显优越,其设备简单,投资及运行成本低,维修方便。但若要控制很低的VOCS排放浓度,对吸收剂和吸收塔的要求将大大提高,导致设备投资及运行成本剧增。因此,采用吸附一吸收联合技术能弥补这一缺陷。吸附一吸收法联用回收VOCS的工艺是首先通过吸附剂将VOCS气体富集,然后通过真空泵将吸附剂解析,得到的高浓度气体通过吸收塔吸收,未吸收的气体循环进入吸附罐吸附。该工艺的使用不仅保证了无有机气体排放而且使得设备负荷大大减小,降低了投资和运行成本,为采用吸附一吸收法回收油气的工艺流程。

3、生物处理技术

生物处理技术是利用微生物将VOCS气体降解或转化为无害或低害类物质的过程。与其他处理技术相比,生物处理技术用于处理VOCS的主要优点是:设备投资少、运行成本低、不产生二次污染。生物处理技术的基本原理是:生物洗涤塔的多孔填料表面覆盖有生物膜,VOCS经过填料床层时,通过扩散接触,有机分子被传递到生物膜内与其中的生物相发生一系列生物化学反应,较终降解为无机成分,如CO2、H2O和中性盐,达到净化效果。除含氯较多的有机分子难以降解外,生物处理技术能降解几乎所有的有机分子,其去除率能达到95%。但生物处理技术处理能力较低,不适合处理高浓度和大风量的气体,其次生物处理技术不能对VOCS进行回收,因此该技术一般用于处理恶臭类有机废气。如采用生物处理技术处理储存饲料散发的臭气和氨气,从上世纪70年代荷兰、德国等一些欧洲就采用该技术处理上述物质,其处理负荷为250~380m3/h。同时一些污水处理厂排放的臭气也通过利用生物洗涤塔处理净化。


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