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各类VOC治理方案及其优缺点

北极星VOCs在线  来源:石化行业VOCs治理技术专业组    2017/9/20 10:24:15  我要投稿  
所属频道: VOCs检测  关键词:VOCs治理 VOCs治理技术 VOCs污染

北极星VOCs在线讯:一、国内外研究现状和发展趋势

有机废气种类繁多,来源广泛,治理难度大,一次性投资和操作费用高,基本上无回收利用价值。成分复杂的有机废气则更加难以净化、分离和回收。

挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物主要分支,是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物。从环境监测角度来讲, 指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称,包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。VOCs种类繁多,分布面广,根据部分国外主要环境 优先污染物名录,VOCs占80%以上。日本1974-l985年环境普查表明,在检出的化学毒物中,卤代烃类最多共52种,一般烃类次之共43种,含氮 有机物(主要是硝基苯和苯胺类化合物)共40种,以上三类占总检出毒物的70%。VOCs污染严重,与NOx、CnHm在阳光作用下发生光化学反应,吸收 地表红外辐射引起温室效应;破坏臭氧层形成臭氧空洞,引起人体致癌和动植物中毒。

随着VOCs污染范围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识,1979年联合国欧洲经济委员会在日内瓦召开跨国大气污染会议,重点讨论了VOCs控制问 题,1991年11月通过了《VOCs跨国大气污染议定书》,要求签字国以1988年VOCs排放量为基准,到1999年每年削减30%;1990年,美 国修订了清洁空气法(CAA),要求到2000年将VOCs的排放量减少70%。为此,开发VOCs替代产品,寻找VOCs控制最优技术已成为解决 VOCs污染的必由之路。

随着世界各国对VOC污染的日益重视和环保法规不断严格VOC的排放标准,其治理技术亦在逐渐改进和完善。

(一)有机废气治理技术

在1925年欧洲就开发出固定床活性碳吸附装置,1958年日本也开始使用该项技术。这是一种非常经典、成熟的方法,可用于治理任何浓度的常温有机废气, 但处理低浓度、大风量有机废气时,设备庞大,不经济。对于排气温度较高的高浓度有机废气的治理,首先由美国于1950年开发成功以天然气为燃料的直接燃烧 技术。1965年日本与美国合作,将该项技术引入日本。该法需将有机废气加热到760℃,方可将有机溶剂氧化分解为无害的CO2和H2O,其缺点是燃料费 高,故在欧美等天然气便宜的地区应用广泛。后来人们开发出催化燃烧技术,由于催化剂的作用可在300—350℃的低温下将有机溶剂氧化分解,因此大大降低了燃料费并且产生的NOx量非常少。其缺点是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理,另外,在催化燃烧装置中使用的热交换器换热效率较低,约 在50%。为了提高热效率,降低运行成本,美国于1975年开发出换热效率在90%以上的蓄热式燃烧装置。由于其运行费用的降低,因此,可用于治理中等浓 度有机废气。随后欧洲也开展了该项技术的开发。日本针对美国蓄热燃烧方式又开发出催化燃烧装置的改良型——蓄热催化氧化方法,并于1977年由日铁化工机首先售出产品。该产品可较经济地对高、中浓度的、温度较高的有机废气进行治理。

总体而言,按照处理的方法,有机废气处理的方法主要有两类:一类是回收法,另一类是消除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术,回收法是通过物理方法,用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOC的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术;消除法主要是通过化学或生 化反应,用热、催化剂和微生物将有机物转变成为CO2和水。

1、回收技术

(1)炭吸附法

炭吸附是目前最广泛使用的回收技术,其原理是利用吸附剂(粒状活性炭和活性炭纤维)的多孔结构,将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气通过活性炭床,其中的VOC被吸附剂吸附,废气得到净化,而排入大气。

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,VOC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。若VOC为水溶性的,则用精馏将液体混合物提纯;若为水不溶性,则用沉析器直接回收VOC。因涂料中所用的“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,其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量,却相对独立于废气流量;因 此,炭吸附床更倾向于稀的大气量物流,一般用于VOC浓度小于5000PPM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)冷凝法

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