挥发性有机化合物(VOCs)治理工程中的一些体会-北极星VOCs在线

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摘要：从挥发性有机废气减排控制的技术工艺出发，讲述了挥发性有机废气治理对象的特点，分析了几个典型行业的治理难度。结合工程实践提出了回收中吸附材料和工艺的选择，几个工艺参数的设计原则，并从理论上进行了阐述。

前言

大气污染的加重，引起了人们对挥发性有机物污染的重视。对于主要挥发性有机物的污染国家早有严格的排放标准，各地，尤其是北京、广州、深圳等均发布了更加严格的排放标准。国家对于挥发性有机物污染治理也早有方针政策发布，尤其是2010年5月，在国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知（国办发〔2010〕33号）文件中，首次把挥发性有机化合物与二氧化硫、氮氧化物、颗粒物并列确定为大气污染联防联控的重点污染物，有力地推动了全国挥发性有机污染物的治理步伐。自此，在国家众多政策的指引下，更是掀起了挥发性有机物污染治理的高潮。2014年3月5日，国家科技部与环保部联合发布了《大气污染防治先进技术汇编》；近期，中国环保产业协会废气净化委员会又在京召开了“第五届全国挥发性有机污染物（VOCs）减排与控制会议”，进一步推进了VOCs治理高潮。

为配合这一治理高潮，本文根据《大气污染防治先进技术汇编》中与挥发性有机化合物治理有关的内容，发表一些在VOCs治理工程中的一些体会与同行共勉。其中的内容大部分是以回收工艺为前提的。

1挥发性有机化合物（VOCs）治理技术的一般分类和主要治理工艺

1.1VOCs治理技术分类

VOCs治理技术一般分为回收技术和消除技术两大类〔1〕。回收技术一般包括：冷凝法、吸收法、吸附法（包括变压吸附）和膜分离法；消除技术一般包括燃烧法（包括催化燃烧、蓄热燃烧等）、等离子体分解法、生物分解法、光催化氧化法等。

以上所述的处理技术是大家都非常熟悉的内容。这些技术和方法的应用一般都是针对单一的污染物或者气体成分比较少或性质比较接近的混合气体而言的。但是在具体工程中，大家所遇到的往往是比较复杂的混合废气。在这样的气体治理中，首先遇到的一个问题就是治理工艺的选择。

1.2VOCs主要治理工艺

在近期科技部与环保部联合发布的《大气污染防治先讲技术汇编》中，总结出了18种VOCs的治理工艺。这些治理工艺从大的方面为我们提出了治理的工艺、应用对象、适应范围和大致的费用。为我们进行挥发性有机废气的治理提出了基本的建议。但是，由于挥发性有机废气种类繁多，所以汇编中不可能写得面面俱到，很多东西还需要通过实践去摸索、总结。

2、治理挥发性有机废气的特点

2.1治理对象繁多

大家知道，目前我们所熟知的脱硫脱硝技术，它所面对的仅仅是SO2和NOx,成分简单，性质基本清楚，治理目标明确，目前国内外已经成熟的工业化治理技术已达数十种之多。而挥发性有机化合物已经查明的就有数千种，与人类密切接触并可对影响人体健康和对大自然造成污染的就有200余种。试想，要完成这么多污染物的治理，那将是一项多么艰巨的任务！更何况它们还常常混杂在一起，这样给我们治理增加了更大的难度。因此，在早期的VOCs治理行业就出现了“笑着进去、哭着出来”的现象。另外，由于国家对VOCs的减排与控制的政策法规尚不完善，同时，由于VOCs的治理涉及的技术途径和工艺路线多，科学性强，需要具体的技术导则和工艺规范对VOCs的治理进行具体的指导。所以，VOCs减排和控制还面临着不容乐观的局面。

2.2石化化工行业VOCs治理的特点

对于石化化工行业排放的挥发性有机废气的治理难度相对会小一些。原因是它的排放源的成分相对比较简单，而且排放的物质及其性质也比较清楚。因此治理工艺比较容易选择。另外，因为这些行业比较大，技术力量比较强，因此，对于这些行业的VOCs治理，大家不会很担心。目前在这些行业早已出现了成熟的技术。比如现在他们推广的LDAR（泄漏检测与修复）的管理机制，就是一个很好的例证。

2.3制药行业VOCs治理的特点

制药行业VOCs的治理难度应该算是中等的。它比石化化工行业难度大，但又比其它行业容易。因为制药行业排放的VOCs的成分也比较清楚，但是由于它的排放绝大部分都是间歇排放，而且排放浓度也经常随着时间的变化而呈现出不规律的变化，这就给治理增加了难度。

2.4涂布行业VOCs治理的特点

我们感觉治理VOCs难度最大的当属涂布行业。一是这些行业多属乡镇小厂，技术力量差，又无分析手段；二是他们使用的涂布胶液不仅大都是外购，胶液供应商对于他们的胶液配方都严格保密；三是他们所使用的胶液经常变化。因此，即使你对他们使用的各种胶液的成分都分析得很清楚，但是你也不可能使用一个装置去应对他的所有胶液。

3、挥发性有机废气治理方案的选择（主要谈回收法）

3.1治理工艺比治理设备重要

在采用回收技术治理VOCs时常常会出现这样的争论：是治理工艺重要还是治理设备重要？大家可能记得，上世纪90年代初出现的用于回收有机溶剂的活性炭纤维自动化回收装置。这种装置来源于日本，当时我们国家共引进了2套，其中一套就安装在保定市的化工部第一胶片厂。后来胶片厂的科技人员对该装置进行了成功的消化吸收，实现了国产化。于是很多人到处想办法去搞图纸，几年的功夫，出现了很多利用该装置回收VOCs的公司，而且出现了恶性竞争的局面。但是仅仅红火了几年，大多数公司垮掉了。究其原因是不少人认为，只要有了好的设备，好像根本就无需考虑回收什么物质。

实际上，在搞VOCs回收时，首先应该考虑废气成分及各成分的性质，然后去研究采取什么样的工艺。比如有人提出一种含甲苯、二甲苯和苯乙烯的混合废气，浓度在3000mg/m3,问用什么工艺回收。对于如此高浓度的VOCs废气，人们立即会想到：采用活性炭纤维回收。但是，这里面有个苯乙烯的问题，苯乙烯在活性炭纤维上比较容易聚合，尤其是当温度较高时。而采用活性炭纤维吸附回收时就有个因其聚合而堵塞吸附剂微孔的问题。为此需要首先搞请苯乙烯聚合的条件，才能提出合理的回收工艺。

因此我认为，在治理尤其是采用吸附法回收VOCs时，治理工艺比治理设备重要。

3.2采用炭基吸附剂吸附回收VOCs的问题

之所以提出，是因为我们主张能够回收的东西尽可能地予以回收。因为任何挥发性有机化合物，回收价值都比回收热量的价值大得多。实在浓度太低或虽然浓度高但无法回收时才可以采取消除（比如催化燃烧等）的办法。所以我们常称消除法处理VOCs是“没有办法的办法”。这里仅就采用炭基吸附剂吸附法回收VOCs的技术谈一些体会。

3.2.1吸附剂的选择

这个问题大家都比较熟悉了，这里只想说2点：

A.活性炭纤维是“吃细粮”的，而颗粒活性炭是“吃粗粮”的。因为活性炭纤维微孔的孔径都在2nm左右，所以处理动力学分子直径大的物质时不宜采用，尤其是多种直径分子的混合物，如汽油等。而颗粒活性炭〔2〕，除小孔外，还有0.01～0.1μm的中孔和少量大孔，因此，它可以处理多种直径分子的混合物。如台湾用来吸附回收涂布行业排放的混合有机废气，之所以能够达到较高的回收率而且能够较长时间的运行，他们所使用的吸附剂都是颗粒活性炭。近年来我国开展的油气回收，所采用的也多为颗粒活性炭。

B.我们国内所用的颗粒活性炭大部分都是以小孔为主的，因此在有些场合就不是很适用。近些年市场上出现了一些以中孔为主的颗粒活性炭已在不少VOCs回收中得到了很好的应用。

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