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VOC廢氣處理工藝

2020-11-05

VOC廢氣處理工藝


VOC氣體


在石油化工↟☁、印刷↟☁、人造革及電子元器件↟☁、烤漆和醫藥等化工領域╃☁₪☁,揮發性的有機化合物╃☁₪☁,簡稱為VOC(Volatile Organic Compounds))╃☁₪☁,通常作為溶劑來使用▩◕╃。這些有機溶劑如果揮發到大氣環境中╃☁₪☁,不僅會對大氣環境造成嚴重汙染╃☁₪☁,而且人體呼入被汙染的氣體後╃☁₪☁,對人體健康產生危害▩◕╃。

廢氣處理工藝

比如╃☁₪☁,苯作為溶劑揮發到大氣環境中╃☁₪☁,不僅可以被人體的皮膚所吸收╃☁₪☁,而且還可透過呼吸系統進入人體內部╃☁₪☁,造成慢性或急性中毒▩◕╃。  苯類化合物不僅會對人體的中樞神經造成一定的損害╃☁₪☁,而且還可能造成神經系統的障礙╃☁₪☁,進入人體後還會危害血液和造血器官╃☁₪☁,甚至會有出血症狀或患上敗血症▩◕╃。氧化作用下╃☁₪☁,苯在生物體內可氧化成苯酚╃☁₪☁,從而造成肝功能異常╃☁₪☁,對骨骼的生長髮育十分不利╃☁₪☁,誘發再生障礙性貧血▩◕╃。因此╃☁₪☁,ACGIH把苯列為潛在致癌物質▩◕╃。鹵代烴類化合物會引發神經症候群和血小板的減少↟☁、肝脾腫大等不良狀況╃☁₪☁,而且很有可能致癌▩◕╃。

廢氣處理工藝

所以╃☁₪☁,必須控制VOC的排放╃☁₪☁,這不僅是對環境負責╃☁₪☁,也是對我們的生命健康負責▩◕╃。


VOC廢氣處理工藝


當前╃☁₪☁,VOC廢氣處理技術主要包括熱破壞法↟☁、變壓吸附分離與淨化技術↟☁、吸附法和氧化處理方法等▩◕╃。


熱破壞法

廢氣處理工藝

熱破壞法是指直接和輔助燃燒VOC氣體╃☁₪☁,或利用合適的催化劑加快VOC的化學反應╃☁₪☁,Z終達到降低有機物濃度╃☁₪☁,使其不再具有危害性的一種處理方法▩◕╃。


熱破壞法對於濃度較低的有機廢氣處理效果比較好╃☁₪☁,因此╃☁₪☁,在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應用▩◕╃。


這種方法主要分為兩種╃☁₪☁,即直接火焰燃燒和催化燃燒▩◕╃。直接火焰燃燒對有機廢氣的熱處理效率相對較高╃☁₪☁,一般情況下可達到 99%▩◕╃。而催化燃燒指的是在催化床層的作用下╃☁₪☁,加快有機廢氣的化學反應速度▩◕╃。這種方法比直接燃燒用時更少╃☁₪☁,是高濃度↟☁、小流量有機廢氣淨化的首選技術▩◕╃。


活性炭吸附法


利用吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維)的多孔結構╃☁₪☁,將廢氣中的VOC捕獲▩◕╃。將含VOC的有機廢氣透過活性炭床╃☁₪☁,其中的VOC被吸附劑吸附╃☁₪☁,廢氣得到淨化╃☁₪☁,而排入大氣▩◕╃。


炭吸附法主要用於脂肪和芳香族碳氫化合物↟☁、大部分含氯溶劑↟☁、常用醇類↟☁、部分酮類和酯類等的回收▩◕╃。

廢氣處理工藝

當炭吸附達到飽和後╃☁₪☁,對飽和的炭床進行脫附再生;通入水蒸汽加熱炭層╃☁₪☁,VOC被吹脫放出╃☁₪☁,並與水蒸汽形成蒸汽混合物╃☁₪☁,一起離開炭吸附床╃☁₪☁,用冷凝器冷卻蒸汽混合物╃☁₪☁,使蒸汽冷凝為液體▩◕╃。


對於水溶性VOC氣體╃☁₪☁,用精餾將液體混合物提純;水不溶性VOC氣體╃☁₪☁,用沉析器直接回收VOC▩◕╃。比如╃☁₪☁,塗料中所用的“三苯”與水互不相溶╃☁₪☁,故可以直接回收▩◕╃。


炭吸附技術主要用於廢氣中組分比較簡單↟☁、有機物回收利用價值較高的情況╃☁₪☁,適於噴漆↟☁、印刷和粘合劑等溫度不高╃☁₪☁,溼度不大╃☁₪☁,排氣量較大的場合╃☁₪☁,尤其對含鹵化物的淨化回收更為有效▩◕╃。


冷凝法


廢氣中分離出來╃☁₪☁,直接回收▩◕╃。但這種情況下╃☁₪☁,離開冷凝器的排放氣中仍含有相當高濃度的VOC╃☁₪☁,不能滿足環境排放標準▩◕╃。要獲得高的回收率╃☁₪☁,系統需要很高的壓力和很低的溫度╃☁₪☁,裝置費用顯著地增加▩◕╃。

廢氣處理工藝

這種處理方法主要適用於濃度高且溫度比較低的有機廢氣處理▩◕╃。


通常適用於VOC含量高(百分之幾)╃☁₪☁,氣體量較小的有機廢氣的回收處理╃☁₪☁,由於大部分VOC是易燃易爆氣體╃☁₪☁,受到爆炸極限的限制╃☁₪☁,氣體中的VOC含量不會太高╃☁₪☁,所以要達到較高的回收率╃☁₪☁,需採用很低溫度的冷凝介質或高壓措施╃☁₪☁,這勢必會增加裝置投資和處理成本╃☁₪☁,因此╃☁₪☁,該技術一般是作為一級處理技術並與其它技術結合使用▩◕╃。


膜分離技術


膜分離技術的基礎就是使用對有機物具有選擇滲透性的聚合物膜╃☁₪☁,該膜對有機蒸氣較空氣更易於滲透10-100倍╃☁₪☁,從而實現有機物的分離▩◕╃。適於高濃度↟☁、高價值的有機物回收╃☁₪☁,其裝置費用較高▩◕╃。

廢氣處理工藝

Z簡單的膜分離為單級膜分離系統╃☁₪☁,直接使壓縮氣體透過膜表面╃☁₪☁,實現VOC的分離▩◕╃。單級膜因分離程度很低╃☁₪☁,難以達到分離要求╃☁₪☁,而多級膜分離系統則會大大增加裝置投資╃☁₪☁,故而在這方面的技術還有很大的研究空間▩◕╃。


變法吸附技術


吸附劑在一定壓力下吸附有機物;當吸附劑吸附飽和後╃☁₪☁,透過壓力變換來“釋放”脫附的有機物▩◕╃。其特點是無汙染物╃☁₪☁,回收效率高╃☁₪☁,可以回收反應性有機物▩◕╃。但是該技術操作費用較高╃☁₪☁,吸附需要加壓╃☁₪☁,脫附需要減壓╃☁₪☁,環保中應用較少▩◕╃。


熱氧化法

廢氣處理工藝

透過燃燒來消除有機物的╃☁₪☁,其操作溫度高達700℃-1,000℃╃☁₪☁,這樣不可避免地具有高的燃料費用;為降低燃料費用╃☁₪☁,需要回收熱量╃☁₪☁,有兩種方式·╃▩:傳統的間壁式換熱╃☁₪☁,新型非穩態蓄熱換熱技術▩◕╃。

廢氣處理工藝

間壁式熱氧化是用列管或板式間壁換熱器來捕獲淨化排放氣的熱量╃☁₪☁,它可以回收40%-70%的熱能╃☁₪☁,並用回收的熱量來預熱進入氧化系統的有機廢氣▩◕╃。預熱後的廢氣再透過火焰來達到氧化溫度╃☁₪☁,進行淨化╃☁₪☁,間壁換熱的缺點是熱回收效率不高▩◕╃。


蓄熱式熱氧化(簡稱RTO)回收熱量採用一種新的非穩態熱傳遞方式▩◕╃。主要原理是·╃▩:有機廢氣和淨化後的排放氣交替迴圈╃☁₪☁,透過多次不斷地改變流向╃☁₪☁,來Z大限度地捕獲熱量╃☁₪☁,蓄熱系統提供了極高的熱能回收▩◕╃。


催化燃燒法


漆廢氣經阻火器進入催化淨化裝置╃☁₪☁,在板式熱交換器內與高溫尾氣進行熱量交換╃☁₪☁,經預熱的廢氣進入加熱室(內設有電加熱管)進一步升溫╃☁₪☁,達到起燃溫度的廢氣繼續進入催化床內╃☁₪☁,在貴金屬Pt↟☁、Pd催化劑的作用下╃☁₪☁,使有機溶劑完全氧化分解為H2O和CO2╃☁₪☁,並釋放出大量反應熱╃☁₪☁,可維持催化燃燒所需的起燃溫度╃☁₪☁,達到熱平衡▩◕╃。

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板式熱交換器將高溫尾氣與進口低溫廢氣進行熱量交換╃☁₪☁,部分熱量得以回收╃☁₪☁,減少了預熱能耗▩◕╃。經回收部分熱量的高溫尾氣在引風機抽力的作用下透過排氣筒達標排放▩◕╃。


系統達到熱平衡後自動關閉電加熱裝置╃☁₪☁,此後╃☁₪☁,催化燃燒系統就靠廢氣中的有機溶劑燃燒時產生的熱能╃☁₪☁,在無須外加能源的基礎上使催化燃燒繼續進行直至結束▩◕╃。考慮到淨化裝置需要維修╃☁₪☁,在過濾阻火器前設定旁路管和旁路閥▩◕╃。


在使用有機溶劑的行業中╃☁₪☁,汽車塗裝↟☁、印刷等行業╃☁₪☁,有機溶劑濃度低↟☁、風量大╃☁₪☁,若採用上述方法都將使用龐大的裝置╃☁₪☁,耗用大量經費▩◕╃。目前對這類低濃度↟☁、大風量的有機廢氣╃☁₪☁,主要採用下面幾種方法進行治理▩◕╃。


蜂窩輪式濃縮系統


該系統採用蜂窩輪╃☁₪☁,連續不斷地將低濃度↟☁、大風量的排氣中的有機溶劑吸附↟☁、分離;然後╃☁₪☁,再用小風量的熱風脫附得到高濃度↟☁、小風量的含有機溶劑氣體▩◕╃。濃縮後的氣體再與小型的催化燃燒或活性炭回收裝置組合╃☁₪☁,構成經濟的處理系統▩◕╃。

廢氣處理工藝

脫附後的排氣只要用吸附風量十幾分之一的裝置就可以進行處理了▩◕╃。該系統體積小╃☁₪☁,費用低╃☁₪☁,在國外已成為治理低濃度↟☁、大風量有機廢氣的首選方法╃☁₪☁,並得到廣泛應用▩◕╃。


液體吸收法


透過有機廢氣與液體吸收劑接觸╃☁₪☁,使其中的有機溶劑被吸收劑所吸收╃☁₪☁,再經解吸╃☁₪☁,將有機溶劑除去或回收╃☁₪☁,井使吸收劑獲得再生重複利用▩◕╃。

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生物法


生物脫臭使用微生物將有機溶劑分解▩◕╃。因耗能非常低╃☁₪☁,運轉費也很便宜而受到人們重視╃☁₪☁,特別是在歐洲╃☁₪☁,以德國為中心進行技術開發╃☁₪☁,應用例項逐漸增多▩◕╃。

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