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    作者:欢乐斗牛游戏【AG集团网址:ag886.me】機械 发布时间:2019-12-14 点击:472 次

    一、有機廢氣治理技術

    工業在生産過程中會生産大量對大氣環境有危害的氣體VOC。VOC是指在常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa、常壓下沸點在260℃以內的有機化合物,包括烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類化合物。VOCs種類繁多來源廣泛,分布面廣,治理難度大,總體而言,按照廢氣處理的方法,有機廢氣處理的方法主要有兩類:一類是回收法,另一類是消除法。回收法主要有炭吸附、變壓吸附、冷凝法及膜分離技術,回收法是通過物理方法,用溫度、壓力、選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來分離VOC的。消除法有熱氧化、催化燃燒、生物氧化及集成技術;消除法主要是通過化學或生化反應,用熱、催化劑和微生物將有機物轉變成爲CO2和H2O。

    1.回收技術

    (1)活性炭吸附法

    活性炭吸附是目前*廣泛使用的回收技術,其原理是利用吸附劑(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的有機廢氣通過活性炭床,其中的VOC被吸附劑吸附,廢氣得到淨化,而排入大氣。當活性炭吸附達到飽和後,對飽和的活性炭床進行脫附再生;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,一起離開活性炭吸附床,用冷凝器冷卻蒸汽混合物,使蒸汽冷凝爲液體。若VOC爲水溶性的,則用精餾將液體混合物提純;若爲水不溶性,則用沈析器直接回收VOC。因塗料中所用的“三苯”與水互不相溶,故可以直接回收。活性炭吸附技術主要用于廢氣中組分比較簡單、有機物回收利用價值較高的情況,其廢氣處理設備的尺寸和費用正比于氣體中VOC的數量,卻相對獨立于廢氣流量;因此,活性炭吸附床更傾向于低濃度大氣量,一般用于VOC濃度小于5000PPM的情況。適用于噴漆、印刷和粘合劑等溫度不高,濕度不大,排氣量較大的場所,尤其對含鹵化物的淨化回收更爲有效。

    (2)冷凝法

    冷凝法是*簡單的回收技術,將廢氣冷卻使其溫度低于有機物的露點溫度,使有機物冷凝變成液滴,從廢氣中分離出來,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准。要獲得高的回收率,系統需要很高的壓力和很低的溫度,設備費用顯著地增加。冷凝法主要用于高沸點和高濃度的VOC回收,適用的濃度範圍爲>5%(體積)。

    (3)膜分離技術

    膜分離系統是一種高效的新型分離技術,其流程簡單、回收率高、能耗低、無二次汙染。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于滲透10-100倍,從而實現有機物的分離。*簡單的膜分離爲單*膜分離系統,直接使壓縮氣體通過膜表面,實現VOC的分離,但單*膜因分離程度很低,難以達到分離要求,而多*膜分離系統則會大大增加設備投資。

    (4)變壓吸附技術

    該技術利用吸附劑在一定壓力下,先吸附有機物。當吸附劑吸附飽和後,進行吸附劑的再生。再生不是利用蒸汽,而是通過壓力變換來將有機物脫附。當壓力降低時,有機物從吸附劑表面脫附放出。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。

    回收技術的適用範圍

    粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的回收。常见的有:苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等,活性炭纤维吸附则可回收苯乙烯和丙烯晴等反应性单体,但费用较粒状活性炭吸附要高的多。吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯”、 醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”,印刷行业的甲苯、醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。活性炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM,并且湿度不能>50%;当浓度>5000PPM时,则需在吸附前稀释,对部分酮、醛、酯等含活性的物质不适用,该类VOC会与活性炭或在活性炭表面发生反应,堵塞炭孔,使活性炭失活。

    冷凝法對高沸點的有機物效果較好,對中等和高揮發的有機物回收效果不好,該法適合VOC濃度>5%的情況,回收率不高。而大部分廢氣中均存在水分,溫度低于0℃時會結冰,降低系統的可靠性,故很少單獨使用。

    膜分離方法適合于處理較濃的物流,隨著新高效膜的出現和系統造價的降低,它會成爲一種重要的回收手段。

    2.消除技術

    (1)熱氧化

    熱氧化系統就是火焰氧化器,通過燃燒來消除有機物的,其操作溫度高達700℃-1000℃。這樣不可避免地具有高的燃料費用,爲降低燃料費用,需要回收離開氧化器的排放氣中的熱量。回收熱量有兩種方式,傳統的間壁式換熱和新的非穩態蓄熱換熱技術。

    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。預熱後的廢氣再通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。

    蓄热式热氧化(简称RTO)回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是:有机废气和净化后的排放气交替循环,通过多次不断地改变流向,来 限度地捕获热量,蓄热系统提供了*高的热能回收。

    VOC的有机废气进入RTO系统,*先进入耐火蓄热床层1(该床层已被前一个循环的净化气加热),废气从床层1吸收热能使温度升高,然后进入氧化室;VOC在氧化室内被氧化成CO2和H2O,废气得到净化;氧化后的高温净化气体离开燃烧室,进入另一个冷的蓄热床层2,该床从净化排放气中吸收热量,并储存起来(用来预热下一个循环的进入系统的有机废气),并使净化排放气体的温度降低。此过程进行到一定时间,气体流动方向被逆转、有机废气从床层 2进入系统。此循环不断地吸收和放出热量,作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方式改变,产生了高效热能回收,热回收率可高达95%,VOC的消除率可达到99%。

    (2)催化燃燒

    催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOC的,它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰,操作温度较热氧化低一半,通常为 250℃-500℃。由于温度降低,允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料,大大地降低设备费用和操作费用。与热氧化相似,系统仍可分为间壁式和蓄热式两类热量回收方式。

    間壁式催化燃燒是在催化床後設一個換熱器,該換熱器在降低排放氣溫度的同時,也預熱含VOC的有機廢氣,其熱回收達60%—75%。該類氧化器早已用于工業過程。
    蓄熱催化燃燒(簡稱爲RCO)是一種新的催化技術。它具有RTO高效回收能量的特點和催化反應的低溫操作及能量有效性的優點,將催化劑置于蓄熱材料的頂部,來使淨化達到*優,其熱回收率高達95%-98%。

    RCO系統性能的關鍵是使用專用的催化劑,浸漬在鞍狀或是蜂窩狀陶瓷上的貴金屬或過渡金屬催化劑,允許氧化發生在RTO系統溫度的一半,既降低了燃料消耗,又降低了設備造價。現在,國內已經開始使用RCO技術進行有機廢氣的消除處理,很多RTO設備已開始轉變成RCO,這樣可以削減操作費用達33%-75%,並增加排放氣流量達20%-40%。

    (3)集成技術(活性炭吸附+催化氧化)

    对于大流量、低浓度的有机废气,单一使用上述方法处理费用太高,不经济。利用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势,先用活性炭捕获废气中的有机物,然后用小 得多流量的热空气来脱附,这样可使VOC富集10—15倍,大大地减少了处理废气的体积,使后处理设备的规模也大幅度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧 装置中,利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消除VOC。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器,来预热进入炭吸附床的脱附气,降低系统的能量需要量。该技术利用活性炭吸附处理低浓度和大气量的持点,又利用催化床处理适中气量、高浓度的优势,形成一种非常有效的集成技术。国内也已开始利用此技术,用于喷漆、印刷和制鞋等排放大气量、低浓度有机废气行业的治理。

    消除技術的使用範圍

    (1)熱氧化

    熱氧化系統在700℃-1000℃下操作,適于流量爲2000-50000m3/h,VOC濃度爲100-2000PPM的情況。

    間壁式較蓄熱式的優點是,用簡單的金屬換熱器來捕獲熱量,僅在幾分鍾即達到所需的操作條件,*適于循環操作。
    蓄熱熱氧化具有非常高的氧化溫度,可以處理難以熱分解的有機物,該系統98%-99%的VOC消除率是很常見的。熱回收效率爲85%-95%。僅需少量或不需燃料即可運行,特別是對具有相對低VOC含量的氣體,它們比間壁熱氧化費用更低。
    熱氧化的缺點是:①在高溫燃燒中産生了NOx,它也爲危險排放物,需要進一步治理;②較慢的熱反應;③不能滿意地處理鹵化物,必需加後處理裝置洗滌塔,來處理酸性氣體;④進氣濃度不能>25%LEL;⑤高的設備投資費用。

    (2)催化氧化

    催化氧化是在比热氧化低的温度下进行,通常为250℃-500℃,其处理能力为2000-20000m3/h,适于VOC浓度为100-2000 PPM,其消除效率高达95%以上。低的操作温度结合间壁换热器,可以降低启动所需的燃料。

    催化燃烧较热氧化有几个优点:①反应温度较热氧化低一半,节省了燃料;②停留时间短,降低了设备尺寸;③由于燃料减少,生成的CO也少,CO和VOC一起被 转换;④较热氧化系统需更少的启动和冷却时间;⑤低的操作温度,排除了NOx的生成;⑥因温度降低,允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料,RCO系统的 整个机械寿命将增加。

    催化氧化也有不足:①催化劑易被重金屬或顆粒覆蓋而失活;②處理鹵化物和硫化物時,會産生酸性氣體,需用洗滌塔進一步處理;③廢催化劑如不能循環使用,也要處理;④進氣濃度不能>25%。

    (3)集成技術(活性炭吸附+催化燃燒)

    活性炭吸附進行VOC回收已廣泛用于噴漆、印刷和電子工業等行業,消除率可達90%-95%,但對低濃度廢氣,從經濟上考慮,回收不經濟,故采用消除技術。
    集成技術的優點就是用較低的費用來處理低濃度、大氣量的廢氣,通過濃縮廢氣,降低了需處理廢氣的體積,用較小體積的催化燃燒氧化器來處理大流量的廢氣,降低設備費用和操作費用。
    該法也有不足,此技術均不適合廢氣中含有高活性、易反應的VOC和相對濕度大于50%的情況,對含鹵化合物的廢氣仍需使用後處理設備。
    由此可見,上述各種方法各有其優缺點和適用對象,現對其中幾種常用方法的優缺點彙總比較如下。

    熱力燃燒法TO優點和缺點

    優點:①淨化效率高;②可淨化各種有機廢氣,不需要預處理,不穩定因素少,可靠性高;③在廢氣濃度高、設計合理的條件下,可回用熱能。
    缺点:①处理温度高,能耗大;② 存在二次污染;③燃烧装置、燃烧室、热回收装置造价高,维修较难;④处理大流量、低浓度废气能耗过大,运行费用高。

    RTO優點和缺點

    優點:①具有TO的各項優點,但對複雜的有機廢氣需要預處理;②能耗遠低于TO,可處理大氣量低濃度廢氣。
    缺點:①處理溫度比TO低,但仍較高,因而仍有少量二次汙染;②造價較高;③占地面積大。

    催化燃烧法 CO优点和缺点

    優點:①淨化效率高,無二次汙染;②能耗較低,在相同條件下約比TO低50%,因而運行費用低。
    缺點:①用電能預熱時,不能處理低濃度廢氣;②催化劑成本高,且有使用壽命限制;③複雜廢氣需預處理。

    RCO優點和缺點

    优点:①净化效率高,无二次污染;②在各种燃烧法中能耗 ,废气浓度在1-1.5g/m3时即能无耗运行;③能处理各种有机废气。
    缺点:① 整体式占地面积小,但维修困难;②分体式占地面积大;③ 整体式不宜用于高浓度(4g/m3),否则催化床会超温;④复杂废气需预处理。

    吸附法優點和缺點

    優點:①可淨化大流量低濃度廢氣;②對單一品種廢氣可回收溶劑;③運行費用較低。
    缺点:①吸附剂需补充和再生;②对温度较高废气需先行冷却;③复杂废气需预处理;④管理不便;⑤ 存在二次污染;⑥安全性差。

    吸收法優點和缺點

    優點:①對親水性溶劑蒸汽用水作吸附劑時,設備費用低,運行費低,安全;②可用油、酯等吸收苯類廢氣,淨化率高;適用于大流量低濃度廢氣。
    缺点:① 用水作吸附剂时,需要对产生的废水进行处理;②吸收、脱吸控制管理复杂。

    (二)低濃度、大風量有機廢氣的治理技術

    在使用有機溶劑的行業中,像汽車塗裝、印刷等工業排放的有機廢氣,其特點是有機溶劑濃度低、風量大,若采用上述方法都將使用龐大的設備,耗用高。目前世界上對這類低濃度、大風量的有機廢氣,主要采用下面幾種方法進行治理。

    (1) 蜂窝轮式浓缩系统

    该系统采用蜂窝轮,连续不断地将低浓度、大风量的排气中的有机溶剂吸附、分 离。然后,再用小风量的热风脱附得到高浓度、小风量的含有机溶剂气体。浓缩后的气体再与小型的催化燃烧或活性炭回收装置组合,构成经济的处理系统。该系统的关键部件是一圆筒形吸附轮,其是由活性炭或疏水性沸石加工成波纹状,再卷制形成蜂窝构造。整个蜂窝轮分为吸附区和再生区,工作中以非常低的速度连续转动,含有机溶剂的废气通过吸附区时有机溶剂被吸附,净化气体排出。轮子吸附的有机溶剂,随着轮的转动被送到再生区,由120-140℃的热风加热脱附,随热风排出。由于脱附风量远小于吸附风量,因此脱附后气体中的有机溶剂浓度可以增加10-20倍。脱附后的排气只要用吸附风量十几分之一的装置就可以进行处理了。该系统体积小,费用低,在国外已成为治理低浓度、大风量有机废气的主要方法,并得到广泛应用。但其引进价格昂贵,在我国市场推广经济上难以承受。国内有的研究单位取其净化工艺的优点,将主要设备进行改造使之适用我国。如研究采取了以数个填充了蜂窝状活性炭的固定吸附浓缩装置,取代蜂窝轮浓缩装置的办法, 通过数个固定床之间的吸附,脱附过程切换,完成蜂窝轮转动所起的作用。因这种方法没有转动部件,不存在动密封问题,所以设备制造简单,维修方便,价格便宜并发挥了原工艺中浓缩作用的优点。

    (2)液體吸收法

    該法是通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。由于工藝中可選用比吸附,催化燃燒裝置處理氣體能力大數倍的塔式吸收設備,因而設備的體積可做得小很多,設備費也低。但很難找到理想吸收劑,原因是有機溶劑一般都屬非*性物質,它們與*性的水分子之間將産生互相排斥作用而難以溶解,而對有機溶劑溶解度較大的油類或芳烴萃取劑,一般價格較高,有些還有異味。同時由于液體吸收尚存在諸多問題有待解決,使其應用受到限制。

    (3)生物處理法

    生物脱臭从20世纪40—50年代开始就在德国和美国开发成功。在日本也在1970年左右开始进行土壤脱臭法和活性污泥脱臭法的研究,并已开发出各种装置, 得到实际应用。

    該方法是由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。其缺點是對各種有機溶劑具有選擇性,使其應用領域受到限制。目前,已在汙水處理廠、飼料加工廠、垃圾場等場所,用于硫化氫、低分子醛類、乙醇及有機酸等*性物質的脫臭。用于彩色膠卷乳劑塗布幹燥過程中産生的甲醇、乙酸乙酯的治理也取得很好效果。該方法與其它方法相比,占地面積大是其另—缺點。

    (3)光催化氧化技術(UV光解技術)

    利用高能UV紫外線光束分解空氣中的氧分子産生遊離氧(即活性氧),因遊離氧所攜帶正負電子不平衡所以需與氧分子結合,進而産生臭氧,臭氧具有很強的氧化性,通過臭氧對有機廢氣、惡臭氣體進行協同光解氧化作用,使有機廢氣、惡臭氣體物質降解轉化成低分子化合物、水和二氧化碳。光催化氧化反應同活性炭吸附、催化燃燒法等技術相比,具有經濟潛力。治理低濃度、大風量有機廢氣,無論采用哪種方法,耗用資金都較高。光催化技術處理效率高,效率可達到95%以上,適應性強,可適應中低濃度,大氣量,不同惡臭氣體物質的脫臭淨化處理;産品性能穩定,運行穩定可靠,每天可24小時連續工作;運行成本低本,設備耗能低,無需專人管理與維護,只需作定期檢查。適用于印刷廠、噴塗廠、印染廠、電子廠、塑料廠、塗料廠、家具廠、煉油廠、橡膠廠、化工廠、造紙廠、皮革廠、化纖廠、農藥廠、制藥廠、食品加工廠、香精香料廠、飼料廠、屠宰廠、汙水處理廠、垃圾中轉站等惡臭氣體、工業廢氣的淨化

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