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山蓝环境:有机废气(VOCs)治理的常用技术、组合工艺及选择分析

发布时间:2024-11-04 阅读次数:363

    工业生产中所产生的VOCs有机废气的种类繁多,常见的化合物有100多种,物理和化学性质差异大。不同的废气成分、浓度,需要用不同的工艺来处理,本文将从有机废气的种类、排放行业、排放影响、常用的有机废气处理技术以及如何选择合适的废气处理工艺等内容来分析。

有机废气(VOCs).jpg

    污染物种类

    1、碳氢化合物:苯、甲苯、二甲苯、正己烷、环己烷、石脑油、稀释剂、汽油、苯乙烯、丙烯酸、醋酸乙烯等;

    2、卤代烃:氯乙烯、三氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、氯苯、二氯乙烷、四氯化碳、氟利昂等;

    3、醛类:甲醛、乙醛、糠醛等;

    4、酮类:丙酮、甲乙酮、环己酮、甲基异丁基酮等;

    5、脂类:乙酸乙酯、醋酸丁酯等;

    6、醚类:甲醚、乙醚、甲乙醚、四氢呋喃等;

    7、醇类:醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、甲硫醇等;

    8、酰胺类:二甲基甲酰胺DMF、二甲基乙酰胺等;

    9、腈(氰)类:氢氰酸、丙烯腈等

    排放行业多,排放量巨大

    排放行业涉及有上百个,例如炼油与石化、装备制造业涂装(涂料使用过程)、包装印刷(油墨使用过程)、化学化工、油品的储运和销售(加油站、油库和码头)、半导体及电子产品制造、医药化工、农药制造、涂料印染(涂料、油墨、胶粘剂、染料、颜料生产)、纺织业、合成纤维生产、合成橡胶生产、塑料生产、粘胶带生产、木材加工、皮革(人造革、合成革、PU皮)、鞋厂等行业。

    排放条件的影响

    1、温度:例如在一般喷涂过程中排放的是常温气体,在化工、制药等行业排放的则是高温气体。

    2、湿度:例如在制药工业发酵尾气的相对湿度接近100%,高湿度对吸附、催化、等离子体等净化工艺都具有很大影响。

    3、压力:石油、化工等行业有时排放的废气带有压力。

    4、颗粒物含量:在涂装工艺中,漆雾颗粒物以气溶胶的形式存在,黏性高,去除困难,对会序的净化设备影响极大,少量漆雾都会对吸附净化设备造成重要的影响。

    另外,废气的预处理(调温、调湿、调压和去除颗粒物)直接关系到后续治理设备的净化效率和使用寿命。

    通常,污染物是以混合物的形式排放,需要采用不同的治理技术进行综合治理。喷涂废气,通常含有苯系物、酮类、脂类、醇类、烃类等;印刷废气,通常含有苯类、脂类、酮类和醇类等;制药行业,通常含有酸性气体、普通有机物和恶臭气体等。

    废气的排放点源多而分散,无组织排放情况严重,难以集中进行收集和治理

    废气的集中收集是进行末端治理的前提。在一个生产企业中,通常有多个车间工序同时在排放VOCs有机废气。如在石化、医药、喷涂行业,一个厂区可能有几个甚至几十个排放口,统一进行收集和治理通常比较复杂;在石化、制药、农药等行业,无组织排放问题也比较严重,废气收集也很困难。

    除了上述所提到的,有些废气中还散发出异味污染物严重影响着人们的日常生活,这也是迫切需要解决的问题。

    异味的来源主要有工业源和生活源两类:工业源有炼油、塑料、橡胶、合成纤维、精细化工、制药、农药、化肥、纺织印染、工业污水处理、食品加工等;生活源有垃圾储存转运、垃圾焚烧和填埋,生活污水处理、堆肥、餐饮油烟等。

    影响异味治理的因素主要在于排放浓度低,治理困难。

    有机废气(VOCs)治理技术

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    有机废气治理技术可分为回收技术和销毁技术两大类。回收技术有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法;销毁技术有催化燃烧法、热力燃烧法、生物法、等离子体、光催化、光氧化技术。

    1、吸附技术

    吸附技术是最常用的空气净化技术,也是目前工业有机废气(VOCs)治理的主流技术之一。吸附法主要适用于低浓度气态污染物的净化,对于高浓度的有机废气,需要先用冷凝技术进行初级处理,然后再进行吸附净化。

    常用的吸附剂有活性炭(颗粒、蜂窝活性炭)、活性炭纤维毡、分子筛(颗粒、蜂窝分子筛、分子筛涂敷材料)、颗粒硅胶等。

    2、燃烧技术

    燃烧技术适用于净化可燃组分浓度较高的废气,常用的有高温焚烧技术和催化燃烧技术。

    高温焚烧技术的反应温度高,能耗高。例如,汽车、家电等行业燃烧炉所产生的热量可进行回收用于烤漆房的加热;废气中含有能够引起催化剂中毒的化合物,废气成分复杂,不宜采用催化燃烧技术来处理的,可采用该技术。

    催化燃烧技术的反应温度低,运行成本低。该技术是目前有机废气治理的常用技术,应用非常广,技术成熟。

    为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,蓄热式热力焚烧(RTO)蓄热式催化燃烧(RCO)的开发,在有机废气治理中得到了广泛的应用。

    蓄热系统是使用具有高热容量的陶瓷蓄热体,采用直接换热的方法将燃烧尾气中的热量蓄积在蓄热体中,利用高温蓄热体直接加热待处理废气,大大提高了换热效率,通常能达到98%以上,降低了废气处理成本。蓄热燃烧技术,适用于较低浓度的有机废气处理,拓宽了燃烧技术的适用范围。

三床式蓄热催化燃烧装置(RCO)示意图.jpg

三床式蓄热催化燃烧装置(RCO)示意图

    3、吸收技术

    吸收技术目前应用的也比较多,但通常都是作为其他技术的辅助使用,主要用于废气的前处理和后处理过程。

    高浓度化工废气的治理:溶剂吸收+活性炭吸附回收工艺(吸收剂:高沸点溶剂);

    废气前处理:去除酸性和碱性气体、漆雾等(吸收剂:水基吸收剂);

    废气后处理:油气回收中解吸产物的吸收(吸收剂:汽油或溶剂油);低温等离子体分解产物的吸收(吸收剂:水基吸收剂)。

    4、生物法

    生物法具有设备简单、运行成本低、投资低、无二次污染、绿色环保等优点,但该技术容易受温度条件限制,微生物对有机污染物的降解速率较低,且对有机物的消化具有很强的选择性,只有易生物降解的有机物,才适合用生物法。因此该技术通常适用于低浓度的有机废气处理,主要是臭味的治理。近年来,随着研究工作的不断深入,在生物菌落、生物填料和净化工艺等方面取得了较大的研究进展,生物法在有机废气处理领域越来越受到重视。

    5、低温等离子体技术

    低温等离子体技术的优点是等离子反应器阻力低,系统的动力消耗低;不需要预热,净化装置可以随时启停;设备占用空间小,装置简单,便于安装和搬迁。缺点是净化效率低(一般30%-70%),只适用于低浓度废气净化(低于300mg/m³为宜);产物复杂,通常需要二次吸收处理;等离子的产生方式不同,目前缺乏系统的研究对比。

    除了上述的常用技术外,还有冷凝技术(用于高浓度废气的前处理工艺)、光催化技术(反应速度慢,设备占地大)、膜分离技术(主要用于油气回收)、光氧化技术(反应速度慢,使用范围受限)。

    有机废气(VOCs)的组合工艺

    由于有机废气成分和性质的复杂性和单一技术的局限性,在多数情况下,采用单一技术难以达到治理要求,利用不同治理技术的优势,采用组合治理工艺不仅可以满足排放要求,同时可以降低设备的运行成本。近年来,在有机废气治理领域,采用两种或多种组合工艺得以迅速发展。

    1、高浓度有机废气治理组合工艺:

    冷凝回收+活性炭吸附回收

    溶剂吸收+活性炭吸附回收

    冷凝回收+吸附浓缩技术

    活性炭吸附回收+沸石转轮吸附浓缩技术

    2、低浓度有机废气治理组合工艺:

    吸附浓缩+催化燃烧

    吸附浓缩+冷凝回收

    低温等离子体+吸收工艺

    低温等离子体+光催化工艺

    有机废气(VOCs)治理技术的发展趋势

    1、新的吸附工艺不断发展和完善;

    溶剂吸附回收新工艺:氮气保护再生工艺

    低浓度废气净化:沸石转轮吸附浓缩工艺

    2、蓄热式燃烧技术(RTO/RCO)逐步替代传统的燃烧技术,近年来得到了迅速的发展和应用;

    3、生物技术的发展不断深入,适用范围逐渐拓宽;

    4、低温等离子体技术异军突起;

    5、不同技术的交互融合,组合技术发展迅速;

    6、除臭市场需求巨大,除臭技术有待规范(吸附技术、生物技术、低温等离子体技术、光催化技术、光氧化技术等)。

    有机废气治理技术的选择原则

    最佳可行控制技术的选择,应从技术可行性和经济合理性两个方面进行综合分析后选择。

    在技术可行性上,应考虑废气的性质(废气组成、含量、温度、压力等),废气的净化效率、设备运行的安全性、可用建设面积、必要的附属设施(如水、电、蒸汽的供给等)、生产工艺(排污工艺)的协同性等因素。

    在经济合理性上,应考虑设备与工程的投资、运行费用和使用周期等因素。

有机废气治理
低浓度
中等浓度高浓度
水溶性低
水溶性高
有回收价值无回收价值有回收价值无回收价值
活性炭吸附、生物滤床生物滴滤、洗涤吸收低温等离子体处理、吸附浓缩后再处理活性炭吸附回收
蓄热式热力焚烧(RTO)、蓄热式催化燃烧(RCO)
冷凝回收降低浓度后用其它技术处理
燃烧塔

    以上就是我们为大家总结分析的有机废气的来源、条件影响以及处理技术和如何选择处理工艺等内容,山蓝环境致力于钢铁、冶金、焦化、水泥、玻璃、火电、造纸、化工、建材、陶瓷等行业的工业烟气污染治理(脱硫、脱硝、除尘)、节能环保改造、低温余热回收利用、减污降碳技术、各类废弃物的资源化回收利用,为环境污染治理工程项目建设提供技术咨询、技术方案、施工图设计等全方位技术服务,欢迎来电咨询或到我公司实地考察。

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