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技术方案

Technical solution

VOCs废气处理的九种工艺

来源:未知    作者: 本蓝环保; 发布日期:2021-04-29 13:53

VOCs废气处理的九种工艺
 
随着工业化程度的不断提高,VOCs的污染有进一步扩大的趋势。随着最近更加严格的环境保护政策,控制有机污染物的排放变得更加重要。我们来看看国内外有哪些技术。各有什么优缺点?
 
一、加工原理及分类
 
目前,挥发性有机污染物的处理包括破坏性和非破坏性方法,以及这两种方法的结合。
 
破坏性方法包括燃烧、生物氧化、热氧化、光催化氧化、低温等离子体及其集成技术,主要通过化学或生物化学反应,利用光、热、微生物和催化剂将VOCs转化为CO2和H2O等无毒无机小分子化合物。
 
无损法,即回收法,主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分离技术。VOCs通过物理方法富集和分离,如控制温度和压力或使用选择性渗透膜和选择性吸附剂。
 
传统上,挥发性废气通过吸收、吸附和燃烧来处理。近年来,半导体光催化剂的技术主体低温等离子体发展迅速。
 
二、处理工艺分析
 
1.吸附过程
 
吸附法主要适用于低浓度气态污染物的净化。对于高浓度的有机气体,通常需要在吸附净化前通过冷凝等工艺降低浓度。吸附技术是最经典、最常用的气体净化技术,也是目前工业VOCs处理的主流技术之一。吸附法的关键技术是吸附剂、吸附设备和工艺、再生介质、后处理工艺等。
 
活性炭因其大的比表面积和微孔结构而被广泛用于吸附和回收有机气体。目前,活性炭吸附有机气体的研究主要集中在吸附平衡的预测、活性炭材料的改性以及有机物的理化性质对活性炭吸附性能的影响。
 
优点:
 
适用于各种低浓度污染物;
 
活性炭价格低廉,能耗低,应用经济。
 
溶剂有机物可以通过脱附和冷凝回收;
 
应用方便,只需接触空气就能发挥作用;
 
活性炭具有良好的耐酸碱性、耐热性和较高的化学稳定性。
 
缺点:
 
吸附容量小,物理吸附存在吸附饱和的问题。随着吸附剂的消耗,吸附能力变弱,使用一段时间后吸附能力可能变小或失去吸附功能;
 
吸附过程中存在吸附特异性的问题,可能会削弱混合气体的吸附作用,而且分子直径与活性炭孔径也有错配,导致脱附现象。
 
2.吸收过程
 
用溶液、溶剂或清水吸收工业废气中的挥发性气体并将其与废气分离的方法称为吸收法。溶液、溶剂和清水称为吸收剂。不同的吸收剂可以吸收不同的有害气体。
 
吸收法中使用的吸收设备称为吸收器、净化器或洗涤器。吸收法的工艺流程与湿式除尘工艺流程相似,只是湿式除尘工艺采用清水,吸收法净化有害气体采用溶剂或溶液。
 
优点:
 
吸收工艺简单,设备投资低,运行维护费用与碳吸附工艺基本相当。因为吸收介质是煤油和吸收液,不存在二次污染问题。
 
缺点:
 
该工艺回收效率低,环保要求高时难以达到允许的油气排放标准;设备占用空间大;能耗高;吸收剂消耗很大,需要不断补充。
 
3.冷凝过程
 
一些轻烃组分在油品储存、运输和销售过程中挥发到大气中,造成资源浪费和环境危害。同时,有机溶剂在工业生产中得到广泛应用。每年都有大量有机溶剂挥发到空气中,危害人体健康,造成严重的环境污染。采用合适的方法回收这些VOCs,不仅可以降低企业的生产成本,而且具有很大的环境效益。
 
冷凝是回收VOCs的有效方法。它的基本原理是利用不同温度和压力下不同饱和蒸气压的气态污染物,通过降温升压的方式浓缩一些有机物,使VOCs得到净化和回收。
 
优点:
 
冷凝法用于回收不同沸点的物质,适用于沸点较高的有机物。该方法具有回收纯度高、设备流程简单、能耗低的优点;设备紧凑,占地面积小,自动化程度高,维护方便,安全性好,输出的液体油可直接使用。
 
缺点:
 
单次冷凝法需要降低到很低的温度才能达标,消耗的功率巨大,并不是真正的“节能减排”。
 
4.膜分离法
 
在石油开采、储存和运输过程中,部分油品挥发到大气中形成的油气中,空气除外,主要是C4-C5和少量芳烃。这些有机蒸汽排放不仅造成资源的严重浪费,而且对空气质量也有很大影响,从而影响人类健康。目前,有机蒸汽的分离回收方法主要有冷凝法、活性炭吸附法、膜分离法和溶剂吸收法。膜分离技术是一种高效的分离方法。
 
优点:
 
膜分离技术是现代石油化工分离科学的前沿技术。具有投资少、见效快、工艺简单、回收率高、能耗低、无二次污染的特点,科技含量高。
 
缺点:
 
投资大;该膜国产率低,价格高,使用寿命短;膜分离装置要求流量稳定,气体稳定,对操作要求高。
 
5.燃烧过程
 
VOCs的一种处理方法是所谓的破坏性技术,它通过化学或生物技术将VOCs转化为无毒或毒性较低的无机物,如二氧化碳、水和氯化氢。燃烧法属于这种技术。
 
燃烧法分为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法适用于处理高浓度VOCs废气,因为其操作温度通常为800-1200℃,工艺能耗高,燃烧尾气中容易出现二恶英、NOx等副产物;由于废气中的VOCs浓度普遍较低,仅靠反应热一般难以维持反应所需的温度。
 
为了提高热经济性,人们进行了大量的研究,一个方向是提高催化剂的性能,降低反应温度。另一个方向是研究新技术和新反应器设计,使反应能够在更高的温度下自加热。
 
优点:
 
与直接燃烧法相比,辅助燃料成本更低,二次污染物NOx更少,燃烧设备更小,VOCs去除率更高。
 
缺点:
 
催化剂价格昂贵,并且要求废气中不含会导致催化剂失活的成分。
 
6.生物过滤过程
 
微生物代谢降解各种有机物和部分无机物,可以有效去除工业废气中的污染物,是一种处理有机废气的生物方法。
 
巴赫最先提出了用微生物处理废气的想法。1923年,巴赫用土壤滤床处理污水处理厂排放的含H2S的恶臭气体。在德国和荷兰的许多地区,该技术已成功应用于大规模控制空气中的气味、VOCs和有毒物质的排放,许多常见空气污染物的控制效率已达到90%以上。
 
优点:
 
适用范围广,处理效率高,工艺简单,成本低,无二次污染。
 
缺点:
 
高浓度、生物降解性差、难生物降解的VOCs去除率低。
 
7.等离子技术
 
等离子体污染物控制技术利用气体放电产生的高活性粒子与各种有机和无机污染物发生反应,使污染物分子分解成小分子化合物或氧化成易于处理的化合物而被去除。
 
该技术最大的特点是能高效、方便地破坏和分解各种污染物,设备简单,空间小,适用于各种工作环境。
 
优点:
 
处理效率高,运行成本低,尤其是芳烃的去除效率高。
 
缺点:
 
高浓度VOCs处理效率一般,主要在实验室阶段,缺乏实际应用。
 
8.光催化氧化过程
 
光化学光催化氧化是目前研究较多的一种高级氧化技术。光催化反应是光作用下的化学反应。当一个分子吸收特定波长的电磁辐射后,达到激发态,然后发生化学反应,产生新的物质,或者成为热反应的引发剂。
 
优点:
 
处理效率高,运行成本低,适用于低浓度、宽范围的VOCs,特别是高效脱除芳烃。
 
缺点:
 
高浓度挥发性有机物处理效率一般;目前还处于实验室阶段,缺乏实际应用。
 
9.沸石转轮+RTO工艺
 
VOCs废气通过沸石浓缩转轮后,可以有效地吸附在沸石上,从而达到去除的目的。沸石吸附的挥发性气体被净化后通过烟囱直接排入大气,转轮以每小时1-6转的速度连续旋转。
 
与此同时,吸附的VOCs被转移到脱附区,在那里使用小股加热气体来脱附VOCs,并且脱附的沸石转轮旋转到吸附区以连续吸附VOCs。脱附后的浓缩有机废气送入焚烧炉燃烧,转化为二氧化碳和水蒸气,排入大气。