含有機(jī)化合物廢氣的凈化方法

8、含有(hányǒu)機(jī)化合物廢氣的凈化精品資料涉及VOCs排放的工業(yè)行業(yè)包括：石油化工、精細(xì)化工、噴涂、包裝印刷、醫(yī)藥(yīyào)與農(nóng)藥制造、半導(dǎo)體及電子產(chǎn)品制造、人造板與木制家具制造、皮革、漆包線、制鞋、涂料、油墨粘合劑生產(chǎn)、金屬鑄造等，行業(yè)眾多。揮發(fā)性有機(jī)物VOCs:世界衛(wèi)生組織的定義:沸點(diǎn)在50℃-250℃的化合物,室溫下飽和蒸汽壓超過(chāoguò)133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)物。一、VOCs的來源及類別精品資料各行業(yè)中所產(chǎn)生的VOCs種類繁多，組成(zǔchénɡ)復(fù)雜，常見的組分有碳?xì)浠衔?、苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈（氰）類等。碳?xì)浠衔?如烷、烯、炔烴、芳香烴、多環(huán)烴)；含氧有機(jī)物(醛、酚、酮、有機(jī)酸)；含氯有機(jī)物(氯乙烯、氯甲烷(jiǎwán)、二氯乙烷、氯醇)；含硫有機(jī)物(硫醇、噻吩、二硫化碳)。精品資料危害：揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）大多數(shù)有毒、有害，具有一定的致癌性；參與光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧；部分可破壞臭氧層?，F(xiàn)狀：我國(guó)一些城市空氣中VOCs的濃度是美國(guó)城市空氣濃度5～15倍，工業(yè)排放有機(jī)廢氣已經(jīng)(yǐjing)成為城市主要污染源之一。目前，在我國(guó)VOCs污染源主要分布在全國(guó)各地城市與城市群，分布面廣，其中90%以上尚未治理，對(duì)大氣環(huán)境影響嚴(yán)重，應(yīng)依據(jù)相關(guān)污染治理法規(guī)的要求進(jìn)行治理。根據(jù)行業(yè)內(nèi)的推算，目前全國(guó)總的工業(yè)VOCs年排放量應(yīng)該在2000萬噸以上，達(dá)到甚至超過了全國(guó)NOx的排放水平，而且隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。二、VOCs的危害及治理(zhìlǐ)現(xiàn)狀精品資料目前的VOCs的治理技術(shù)主要有兩類：一類是回收技術(shù)，一類是銷毀技術(shù)?；厥占夹g(shù)是通過物理的方法，改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來富集分離有機(jī)氣相污染物的方法，主要有吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)及膜分離技術(shù)。銷毀技術(shù)主要是通過化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、光、催化(cuīhuà)劑和微生物將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變成為二氧化碳和水等無毒害或低毒害的無機(jī)小分子化合物，主要有直接燃燒、催化(cuīhuà)燃燒、生物氧化、光催化(cuīhuà)氧化、等離子體破壞等。目前使用較多的VOCs的治理技術(shù)主要有活性炭和活性炭纖維吸附、溶劑吸收、降溫冷凝等回收技術(shù)和直接燃燒、催化(cuīhuà)燃燒等銷毀技術(shù)，其中又以吸附技術(shù)和催化(cuīhuà)燃燒技術(shù)的應(yīng)用居多。三、VOCs的治理(zhìlǐ)技術(shù)精品資料工業(yè)固定源VOCs的排放主要是低濃度、大風(fēng)量的排放污染問題。工業(yè)生產(chǎn)過程中通生產(chǎn)場(chǎng)所的強(qiáng)排風(fēng)，使得所排出的廢氣中有機(jī)物的濃度很低（通常小于1500mg/m3）風(fēng)量很大（通常超過1萬m3/h，甚至達(dá)十幾萬m3/h、幾十萬m3/h），治理難度大，是目前城市中有機(jī)化合物污染的重要(zhòngyào)來源。經(jīng)濟(jì)高效的排放控制技術(shù)是解決大面積VOCs污染問題的關(guān)鍵。吸附法適用于處理低濃度、大風(fēng)量的氣態(tài)污染物的治理，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并且對(duì)于有再利用價(jià)值的有機(jī)溶劑，能通過脫附進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)廢物資源化。三、VOCs的吸附(xīfù)處理精品資料吸附法回顧：1、吸附法是利用各種固體吸附劑（如活性炭、活性炭纖維、分子篩等）對(duì)排放廢氣中的污染物進(jìn)行吸附凈化的方法(fāngfǎ)。2、吸附凈化工藝：吸附回收工藝（回收有機(jī)溶劑）和吸附氧化工藝（回收熱量）兩種；3、吸附設(shè)備：固定床、移動(dòng)床和流化床吸附器三種。4、吸附材料主要包括活性炭、活性炭纖維和分子篩5、吸附劑的再生通常采用水蒸氣再生和熱空氣流再生兩種，在油氣回收中則通常采用真空脫附再生。精品資料吸附劑技術(shù)應(yīng)用目前在我國(guó)應(yīng)用范圍最廣吸附凈化技術(shù)：1）固定床吸附/水蒸氣脫附/冷凝回收工藝2）固定床吸附/熱空氣脫附/催化燃燒工藝國(guó)內(nèi)目前主要是采用固定床吸附回收技術(shù)，吸附劑通常為顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維。國(guó)外和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)近年來較多地采用了移動(dòng)床和流化床吸附回收設(shè)備，如日本多采用分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮設(shè)備，利用(lìyòng)高溫空氣脫附后冷凝回收。在我國(guó)有機(jī)廢氣凈化的分子篩吸附劑的生產(chǎn)技術(shù)還沒有突破，目前分子篩轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù)尚處于開發(fā)階段。精品資料當(dāng)使用水蒸氣置換再生時(shí)，一般采用低壓水蒸氣，水蒸汽溫度高，對(duì)設(shè)備耐壓要求高。根據(jù)(gēnjù)經(jīng)驗(yàn)一般考慮水蒸氣的溫度應(yīng)低于140℃。對(duì)于活性炭和活性炭纖維吸附劑和一般的有機(jī)化合物，再生熱氣流溫度應(yīng)低于120℃，否則著火的危險(xiǎn)性非常大。分子篩的安全性要高于活性炭材料，再生熱氣流溫度可以提高，日本的一些(yīxiē)企業(yè)使用溫度可以達(dá)到200℃。精品資料該工藝目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最多，主要由于低濃度、大風(fēng)量、無回收價(jià)值(jiàzhí)的有機(jī)廢氣的治理。精品資料蜂窩狀活性炭精品資料精品資料吸附濃縮-催化燃燒技術(shù)是將吸附技術(shù)和催化燃燒相結(jié)合的一種集成技術(shù)，將大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣經(jīng)過吸附/脫附過程轉(zhuǎn)換成小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣，然后經(jīng)過催化燃燒凈化，可以有效的利用有機(jī)物的燃燒熱。該方法適合于大風(fēng)量、低濃度或濃度不穩(wěn)定(wěndìng)的廢氣治理，通常用于低于1500mg/m3的有機(jī)廢氣的治理。精品資料精品資料噴漆廢氣處理：在噴涂、烘干、補(bǔ)漆等過程產(chǎn)生大量有組織排放的VOCs污染，污染物中含有二甲苯、甲苯、苯、乙苯、苯乙烯等污染物。漆霧預(yù)處理裝置采用空氣凈化過濾專用無紡布作為過濾材料，催化劑采用杭州凱明催化劑有限公司生產(chǎn)的KMF系列鉑鈀催化劑，吸附劑使用景德鎮(zhèn)特種(tèzhǒng)陶瓷研究所生產(chǎn)的高性能TF型蜂窩狀活性炭。精品資料注意：預(yù)處理:因噴漆廢氣中夾帶大量的漆霧及少量的其它塵雜，若不予以有效去除，將堵塞蜂窩狀活性炭微孔，影響(yǐngxiǎng)吸附效果并給設(shè)備造成安全隱患，因此在治理流程中設(shè)置預(yù)處理設(shè)施，以去除廢氣中夾帶的漆霧及少量的其它塵雜，確保設(shè)施的安全及穩(wěn)定。廢氣預(yù)處理工藝主要有干法機(jī)械過濾和濕法噴淋吸收兩種工藝，也可以采用干法和濕法結(jié)合的組合工藝。精品資料注意：目前常用的吸附劑，如活性炭、活性炭纖維和分子篩等一般在40℃以下對(duì)有機(jī)物具有良好的吸附效果。在某些生產(chǎn)工藝中，如烘烤漆工藝和干燥工藝，所產(chǎn)生的廢氣溫度較高，在進(jìn)入吸附器之前應(yīng)先進(jìn)行(jìnxíng)降溫處理。但對(duì)于一些沸點(diǎn)較高的化合物，如三甲苯（沸點(diǎn)164.7℃）等，由于其易于吸附，在較高的溫度下也可以進(jìn)行(jìnxíng)吸附凈化，因此其吸附溫度可以適當(dāng)?shù)靥岣咭恍?。精品資料燃燒(ránshāo)法（Combustion）適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)(wùzhì)不能回收有用物質(zhì)(wùzhì)，但可回收熱量氣體燃燒凈化多用于治理有機(jī)廢氣的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于石油煉制、石油化工、食品、噴漆、絕緣材料等主要含有碳?xì)浠衔飶U氣的凈化。燃燒法還可用于CO、瀝青煙、黑煙、惡臭等可燃有害組分的凈化。四、VOCs的催化燃燒處理精品資料燃燒(ránshāo)法分類根據(jù)(gēnjù)燃燒控制條件的不同，可以把燃燒分為三種類型：直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒。精品資料直接燃燒特點(diǎn)：（1）直接燃燒不需要預(yù)熱，燃燒溫度在1100℃左右，可燒掉廢氣中的碳粒，燃燒完全的最終產(chǎn)物是CO2、H2O和N2等；（2）燃燒狀態(tài)(zhuàngtài)是在高溫下滯留短時(shí)間的有火焰燃燒，能回收熱能；（3）適用于凈化可燃性的、有害組分濃度高或燃燒值較高、氣體量不大的氣體。一、直接燃燒直接燃燒也稱為直接火焰燃燒，是把廢氣(fèiqì)中可燃的有害組分當(dāng)作燃料直接燃燒，從而達(dá)到凈化的目的。精品資料直接燃燒常用一般窯爐或火炬燃燒器。在石油和化學(xué)工業(yè)中，主要靠火炬來完成尾氣的凈化。將廢氣直接通入煙囪，在煙囪末端進(jìn)行燃燒?；鹁嫒紵膬?yōu)點(diǎn)是安全簡(jiǎn)單、成本低。其主要缺點(diǎn)是燃燒后產(chǎn)生大量的煙塵對(duì)環(huán)境造成(zàochénɡ)二次污染，且不能回收熱能而造成(zàochénɡ)熱輻射。在實(shí)際操作中應(yīng)盡量減少火炬燃燒。精品資料二、熱力燃燒當(dāng)廢氣中可燃燒的有害組分濃度低、熱值低時(shí)，不能靠自身維持燃燒，必須采用輔助燃燒來提供熱量，使廢氣中可燃物達(dá)到著火溫度而銷毀。熱力燃燒就是利用輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到要求的溫度，使可燃有害組分在高溫下分解成為無害物質(zhì)，以達(dá)到凈目的。熱力燃燒所使用的燃料一般為天然氣、煤氣、油等適于低濃度廢氣的凈化(jìnghuà)溫度低，540～820oC必要條件：溫度、停留時(shí)間、湍流混合精品資料熱力燃燒過程包括三個(gè)步驟：（1）燃料輔助燃燒提供預(yù)熱能量；（2）高溫燃?xì)馀c廢氣混和以達(dá)到反應(yīng)溫度(wēndù)；（3）廢氣中可燃組分被氧化分解，在反應(yīng)溫度(wēndù)下充分燃燒。熱力燃燒(ránshāo)流程精品資料熱力燃燒可用專用設(shè)備，也可以用普通的燃燒爐。進(jìn)行熱力燃燒的專用裝置稱為熱力燃燒爐。熱力燃燒爐的主體結(jié)構(gòu)包括：燃燒器和燃燒室兩部分。燃燒器的作用是使輔助燃料燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)?；燃燒室的作用是使高溫燃?xì)馀c廢氣湍流混合達(dá)到(dádào)反應(yīng)所需的溫度，并使廢氣在其中的停留時(shí)間達(dá)到(dádào)要求，使廢氣燃燒分解。普通采用的熱力燃燒裝置有配焰燃燒爐和離焰燃燒爐兩種。精品資料配焰燃燒爐是將燃燒分配成許多小火焰，布點(diǎn)(bù diǎn)成線。廢氣被分成許多小股，并與火焰充分接觸，這樣可以使廢氣與高溫燃?xì)庋杆龠_(dá)到完全的湍流混合。配焰方式最大的缺點(diǎn)是容易造成火焰熄滅。當(dāng)廢氣中缺氧或廢氣中含有焦油及顆粒物時(shí)不宜使用配焰燃燒爐。離焰燃燒爐是將燃燒與混合兩個(gè)過程分開進(jìn)行，輔助燃料在燃燒器中進(jìn)行火焰燃燒，燃燒后產(chǎn)生的高溫燃?xì)庠跔t內(nèi)與廢氣混合并達(dá)到反應(yīng)溫度而燃燒轉(zhuǎn)化。離焰燃燒器的特點(diǎn)是可用廢氣助燃，也可用空氣助燃，對(duì)于氧含量低于16%的廢氣依然適用；對(duì)燃料種類的適應(yīng)性強(qiáng)，既可用氣體做燃料，也可用油做燃料；火焰不易熄滅，且能調(diào)節(jié)其大小。精品資料帶能量(熱量(rèliàng))回收裝置的熱燃燒爐精品資料熱力燃燒的條件和影響因素(yīnsù)在廢氣充分湍流流動(dòng)下，供給充分的氧氣，在反應(yīng)溫度下接觸一定的時(shí)間，才能得到充分的燃燒。熱力燃燒的三個(gè)條件是：溫度、停留時(shí)間和湍流?？扇嘉廴疚锿Ａ魰r(shí)間（s）反應(yīng)溫度（℃）凈化效率（%）碳?xì)浠衔?.3～0.5680～820>90碳?xì)浠衔?CO0.3～0.5680～820>90甲烷、苯、二甲苯0.3～0.5760～820>90惡臭物質(zhì)0.3～0.5540～65050～90黑煙0.7～1.0760～1100>90精品資料熱力燃燒的特點(diǎn)（1）與直接燃燒相比，熱力燃燒需要加入輔助燃料供熱，所需要的溫度一般較低。通常溫度控制在540～820℃，可以(kěyǐ)燒掉廢氣中的碳粒，氣態(tài)污染物最終被氧化分解為CO2、H2O和N2等。（2）燃燒狀態(tài)是在較高溫度下停留一定時(shí)間的有焰燃燒。（3）可適用于各種氣體的燃燒，能除去有機(jī)物及超細(xì)顆粒物。（4）熱力燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，維修費(fèi)用低。熱力燃燒的主要缺點(diǎn)是操作費(fèi)用高，易發(fā)生回火，燃燒不完全時(shí)產(chǎn)生惡臭。精品資料三、催化燃燒催化法是一種傳統(tǒng)的有機(jī)廢氣治理技術(shù)，國(guó)外早在上世紀(jì)四十年代就已經(jīng)應(yīng)用于有機(jī)廢氣的治理，國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)七十年代也開始應(yīng)用，是目前我國(guó)有機(jī)廢氣治理的主要技術(shù)之一。在目前我國(guó)有機(jī)廢氣治理設(shè)備中，催化燃燒凈化設(shè)備約占總數(shù)的30%左右。催化燃燒主要用來治理工業(yè)有機(jī)廢氣和消除惡臭(èchòu)。在催化劑的作用下，有機(jī)廢氣中的碳?xì)浠衔铮梢栽谳^低的溫度下（200～400?C）迅速氧化，生成CO2和H2O，使氣體得到凈化。催化燃燒法可用于金屬印刷、絕緣材料、漆包線、煉焦、化工等行業(yè)中有機(jī)廢氣的凈化。放線→退火(tuìhuǒ)→涂漆→烘焙→冷卻→收線精品資料早期的催化燃燒技術(shù)主要用于高濃度或者高溫排放的有機(jī)污染物的治理，由于對(duì)空氣的加熱升溫需要耗費(fèi)大量的熱能（電加熱或者燃料加熱），在大風(fēng)量、低濃度的VOCs治理中運(yùn)行成本過高，因此(yīncǐ)近年來發(fā)展了針對(duì)低濃度有機(jī)廢氣凈化的蓄熱式催化燃燒技術(shù)（RCO)。蓄熱式催化燃燒技術(shù)是在催化燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了一套熱能儲(chǔ)存與再利用裝置。通常利用蜂窩狀的陶瓷體作為蓄熱體，將催化反應(yīng)過程所產(chǎn)生的熱能通過蓄熱體儲(chǔ)存并用以加熱待處理廢氣，充分利用有機(jī)物燃燒所產(chǎn)生的熱能，從而達(dá)到節(jié)能的目的。和常規(guī)催化燃燒技術(shù)相比，蓄熱式催化燃燒技術(shù)可以大大降低設(shè)備運(yùn)行功率，主要應(yīng)用于較低濃度的有機(jī)廢氣的凈化（一般在500～3000mg/m3之間）。國(guó)內(nèi)外的研究與實(shí)踐已經(jīng)證明，對(duì)于有機(jī)廢氣的治理，蓄熱式催化燃燒技術(shù)是比較經(jīng)濟(jì)有效、應(yīng)用前景廣闊的凈化技術(shù)之一。精品資料蜂窩陶瓷蓄熱體可以根據(jù)蓄熱室的外型尺寸(chǐcun)選擇150mm或100mm寬度、100mm高度的蓄熱體，分多層布置，一般需要大于等于3層。精品資料高性能的氧化催化(cuīhuà)劑是催化(cuīhuà)燃燒技術(shù)的關(guān)鍵。一般來說，催化(cuīhuà)劑活性成分、載體類型、負(fù)載方法等國(guó)內(nèi)外基本相同。催化(cuīhuà)劑活性成份主要包括貴金屬（Pd、Pt為主）、過渡金屬（Cu、Mn、Cd、Ni、Co、Cr等）和稀土金屬（Ce、La等）氧化物，以及復(fù)合氧化物（鈣鈦礦、尖晶石以及Cu-Mn-O等）。載體主要有氧化物（Al2O3、TiO2、SiO2、CeO2、ZrO2、Fe2O3等）、沸石、蜂窩陶瓷、金屬載體等。負(fù)載方法有浸漬法、電沉積法，溶膠凝膠法、反相微乳法和沉淀法等。在催化(cuīhuà)劑活性組分含量、催化(cuīhuà)劑的活性數(shù)據(jù)和催化(cuīhuà)劑的壽命等方面，由于用途不同，所處理污染物的性質(zhì)差別很大，因此并沒有明確的界定?？傮w上，我國(guó)在氧化催化(cuīhuà)劑的制造方面已經(jīng)接近或達(dá)到了國(guó)外先進(jìn)水平。精品資料目前(mùqián)我們所使用的氧化催化劑，包括貴金屬和非貴金屬催化劑，一般在250～350℃之間即可以達(dá)到有機(jī)污染物的完全轉(zhuǎn)化。預(yù)熱溫度過高只會(huì)增加運(yùn)行成本，而對(duì)轉(zhuǎn)化率的提高貢獻(xiàn)不大。當(dāng)預(yù)熱溫度超過400℃時(shí)，由于反應(yīng)速度過快，反應(yīng)溫度不易控制，而且床層溫度過高還可能造成催化劑燒結(jié)而失活。因此一般催化燃燒裝置的廢氣預(yù)熱溫度不應(yīng)高于400℃。大量的工程實(shí)踐表明，廢氣中粉塵的含量低于10mg/m3時(shí)不會(huì)對(duì)催化劑造成明顯的影響。因此一般規(guī)定進(jìn)入催化燃燒裝置的廢氣中粉塵的含量低于10mg/m3精品資料燃燒(ránshāo)工藝催化燃燒催化燃燒是借助催化劑在低溫下(200～400℃)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的完全氧化。在有機(jī)物廢氣的催化燃燒中，所要處理的有機(jī)物廢氣在高溫下與空氣混合易引起爆炸，安全問題十分重要。因而，一方面必須(bìxū)控制有機(jī)物與空氣的混合比，使之在爆炸下限；另一方面，催化燃燒系統(tǒng)應(yīng)設(shè)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置和有防爆措施。精品資料催化燃燒(ránshāo)的工藝設(shè)計(jì)對(duì)于處理氣量較大的場(chǎng)合：設(shè)計(jì)成分建式流程，即預(yù)熱器、反應(yīng)器獨(dú)立裝設(shè)，其間用管道連接。對(duì)于處理氣量小的場(chǎng)合：可采用組合式流程，如催化焚燒爐，把預(yù)熱與反應(yīng)組合在同一設(shè)備中，但要注意預(yù)熱段與反應(yīng)段間的距離。燃燒(ránshāo)工藝精品資料催化燃燒工藝流程如圖所示，主要由預(yù)熱器、熱交換器、反應(yīng)器及預(yù)處理設(shè)備組成。首先廢氣經(jīng)過預(yù)處理，除去粉塵、液滴及有害組分，避免催化床層的堵塞和催化劑的中毒；經(jīng)主進(jìn)閥、旁通閥的同步反向切換調(diào)節(jié)進(jìn)入熱交換器，先通過熱交換器的換熱升高一定溫度后進(jìn)入預(yù)熱室，經(jīng)過預(yù)熱室的加熱，使廢氣升溫到催化起燃溫度（～250℃）；然后進(jìn)入催化反應(yīng)床，在催化劑的活性作用下，有機(jī)廢氣進(jìn)行氧化(yǎnghuà)反應(yīng)生成無害的水和二氧化(yǎnghuà)碳，并放出一定的熱量；反應(yīng)后的高溫氣體再次進(jìn)入熱交換器，經(jīng)換熱后，最后以較低的溫度經(jīng)引風(fēng)機(jī)引出排入大氣。精品資料催化燃燒(ránshāo)設(shè)備型號(hào)很多，可分為臥式催化燃燒(ránshāo)器和立式催化燃燒(ránshāo)器兩大類。臥式催化(cuīhuà)燃燒器立式催化燃燒器精品資料精品資料燃燒(ránshāo)工藝催化燃燒優(yōu)點(diǎn)：溫度低：300～450oC，輔助燃料消耗少對(duì)可燃組分濃度和熱值限制(xiànzhì)少催化燃燒的主要缺點(diǎn)是催化劑的費(fèi)用高。精品資料燃燒(ránshāo)工藝精品資料吸收設(shè)備主要(zhǔyào)設(shè)計(jì)指標(biāo)液氣比塔徑塔高吸收(xīshōu)（洗滌）法精品資料4冷凝(lěngníng)法（Condensation）適用范圍適于處理高濃度廢氣適于處理含有大量水蒸氣的高溫(gāowēn)廢氣優(yōu)缺點(diǎn)所需設(shè)備和操作條件比較簡(jiǎn)單，回收物質(zhì)純度高。受冷凝溫度的限制