有机废气中VOCs的回收与处理方法-第2页-北极星VOCs在线

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2.4吸附法

吸附法早已用于VOCs的回收处理。尤其是活性炭吸附法已经广泛应用于苯系物、卤代烃的吸附处理。商业化的吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种,它们的吸附原理和工艺流程完全相同。其它的吸附剂,如沸石、分子筛等,也已在工业上得到应用,但因费用较高而限制了它们的广泛使用。吸附法又分为固定床吸附法、流动床吸附法和浓缩轮吸附法。

2.4.1固定床吸附法

固定床吸附法的特点是吸附与脱附在同一个床层上实现,为了保证吸附过程的连续性,需要2台或2台以上的吸附器同时工作,其中一些吸附器进行吸附时,另一些进行再生。活性炭是应用最为广泛的固定床吸附剂,由于其容易吸附水,所以不适用于温度高于40℃、气体相对湿度超过50%的气体的吸附处理;此外也不适用于易发生反应、活性大的溶剂的吸附,该类有机物会与活性炭或在活性炭表面进行反应而堵塞碳孔,这种情况可采用炭纤维或沸石作为吸附剂。

活性炭纤维是以有机化合物纤维(如聚丙烯、酚醛树脂、聚乙烯醇等)为基本原料经特殊加工制成的。它是一种很细的纤维状物质,具有巨大的比表面积、外表面积和非常发达的微孔结构,纤维上有很多微孔可以直接与有机物接触而不是象颗粒活性炭那样要先通过大孔、过渡孔,才能到达微孔,因此,活性炭纤维更易于吸附低浓度的VOC。与颗粒活性炭相比,其吸附有机物的能力高出1.5～2.0倍,吸附速度也快3倍左右。由于活性炭纤维的吸附能力强,故吸附装置可以小型化,吸附剂的用量也可以少些,降低处理费用。

2.4.2流动床吸附法

流动床吸附系统由吸附单元和脱附单元组成。废气由吸附床底部进入,自下而上地流动,使吸附剂流态化,VOCs与吸附剂接触后被吸附,净化后的废气由顶部排出,吸附了VOCs的吸附剂由底部排出,进入脱附单元。在脱附单元内,加热吸附剂,使有机物脱附出来,将气体引入冷凝单元去回收有机溶剂。再生后的吸附剂送回吸附单元顶部继续进行吸附操作。

2.4.3浓缩轮法

浓缩轮是一个装满吸附剂的旋转轮。废气由旋转轮的上游侧进入浓缩轮的吸附区,其中被吸附净化后的废气由旋转轮的下游排出;同时另一股流量较小的、温度较高的脱附气朝废气气流相反的方向进入浓缩轮的脱附区,将已吸附的VOC脱附出来。浓缩轮以一定速度缓慢旋转,这样在一个系统内就可以完成吸附和脱附操作,使VOC得到浓缩,大大降低了设备投资。

2.5膜分离法

2.5.1气体膜分离原理

膜法气体分离的基本原理是根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率不同,从而达到分离目的。对不同结构的膜,气体通过膜的传递扩散方式不同,因而分离机理也各异。目前常见的气体通过膜的分离机理有两种:其一,气体通过多孔膜的微孔扩散机理;其二,气体通过非多孔膜的溶解—扩散机理。膜分离广泛应用于工业污水处理、气体分离、食品加工过程和石油化工制品等。由于膜分离操作温度为室温,且物质不发生相变化,具有节能、高效的特点。

2.5.2膜法处理VOCs的过程

在VOCs的分离过程中一般采用橡胶态高分子膜,如硅橡胶膜,其分离过程如图1所示:

含有VOCs的气流,在一定的压差作用下,VOCs优先透过膜,在膜的渗透侧形成富VOCs气流,而在膜的截留侧形成贫VOCs气流,主要含有氮气、氧气、甲烷等不易渗透的气体。

2.5.3膜法处理VOCs的工艺

1)压缩一冷凝一膜分离

对于高浓度的VOCs，在2%〜40%(V%)的气流，主要采用压缩冷凝和膜系统相结合的工艺。流程图如2所示。这样的集成技术可以使VOCs的回收率达到95%〜99%，而非深冷的压缩冷凝工艺只能回收60%左右的VOCs。同时采用本工艺流程可以将原来的低温冷凝回收改为常温冷凝回收，如在PVC工业中氯乙烯VCM)单体的回收。目前的工艺是采用-20°C下来深冷回收，并保证冷凝器出口排放物达到标准，如果采用图2的流程，则冷凝可以采用常温冷凝，未冷凝的VCM经过膜系统的提浓后，进一步压缩冷凝，通过调整膜面积和操作参数可以使膜截留侧VCM的浓度达到排放的要求。这样可以避免周期地解冻冷凝器和维持低冷凝温度的高操作费用。

2)膜分离—真空—冷凝

有一些废气,如含有苯、甲苯、二甲苯的空气中,VOCs的含量可达几千到几万ppm,直接压缩冷凝,往往得不到液体的VOCs,这时采用图3所示的工艺。鼓风机将含VOCs的空气送到膜表面,用真空泵在膜的渗透侧造成一定的真空,提供气体渗透的推动力,使得VOCs在渗透侧得到富集,然后用冷凝的办法将富集的VOCs以液态的形式加以回收。在膜的截留侧VOCs的含量很低,一般可以直接排放。

3结语

根据废气的物理和化学性质,选择不同的回收方法或几种方法的组合来回收VOCs废气中的有机溶剂,不仅可以减轻环境污染,还会取得一定的经济效益。

目前,在我国,粒状活性炭法和活性炭纤维法已经实现了工业化;膜分离法回收VOCs刚刚开始研究,实现工业化还有一段距离。膜分离法在物流流量和VOCs浓度方面适应范围较宽,弥补了炭吸附法和冷凝法的不足,扩大了VOCs回收的种类,为各行业有机废气中VOCs的回收提供了一种切实有效的方法。

当然,如果可以从源头减少VOCs当然是最佳的!

原标题：有机废气中 VOCs的回收与处理方法

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