VOCs廢氣處理的九種工藝
VOCs廢氣處理的九種工藝
隨著工業(yè)化程度的不斷提高，VOCs的污染有進(jìn)一步擴(kuò)***的趨勢。隨著***近更加嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)政策，控制有機(jī)污染物的排放變得更加重要。我們來看看***內(nèi)外有哪些技術(shù)。各有什么***缺點(diǎn)？
一、加工原理及分類
目前，揮發(fā)性有機(jī)污染物的處理包括破壞性和非破壞性方法，以及這兩種方法的結(jié)合。
破壞性方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化、低溫等離子體及其集成技術(shù)，主要通過化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)，利用光、熱、微生物和催化劑將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無毒無機(jī)小分子化合物。
無損法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術(shù)。VOCs通過物理方法富集和分離，如控制溫度和壓力或使用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑。
傳統(tǒng)上，揮發(fā)性廢氣通過吸收、吸附和燃燒來處理。近年來，半導(dǎo)體光催化劑的技術(shù)主體低溫等離子體發(fā)展迅速。
二、處理工藝分析
1.吸附過程
吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的凈化。對于高濃度的有機(jī)氣體，通常需要在吸附凈化前通過冷凝等工藝降低濃度。吸附技術(shù)是***經(jīng)典、***常用的氣體凈化技術(shù)，也是目前工業(yè)VOCs處理的主流技術(shù)之一。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑、吸附設(shè)備和工藝、再生介質(zhì)、后處理工藝等。
活性炭因其***的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)而被廣泛用于吸附和回收有機(jī)氣體。目前，活性炭吸附有機(jī)氣體的研究主要集中在吸附平衡的預(yù)測、活性炭材料的改性以及有機(jī)物的理化性質(zhì)對活性炭吸附性能的影響。
***點(diǎn):
適用于各種低濃度污染物；
活性炭價(jià)格低廉，能耗低，應(yīng)用經(jīng)濟(jì)。
溶劑有機(jī)物可以通過脫附和冷凝回收；
應(yīng)用方便，只需接觸空氣就能發(fā)揮作用；
活性炭具有******的耐酸堿性、耐熱性和較高的化學(xué)穩(wěn)定性。
缺點(diǎn):
吸附容量小，物理吸附存在吸附飽和的問題。隨著吸附劑的消耗，吸附能力變?nèi)?，使用一段時(shí)間后吸附能力可能變小或失去吸附功能；
吸附過程中存在吸附***異性的問題，可能會削弱混合氣體的吸附作用，而且分子直徑與活性炭孔徑也有錯(cuò)配，導(dǎo)致脫附現(xiàn)象。
2.吸收過程
用溶液、溶劑或清水吸收工業(yè)廢氣中的揮發(fā)性氣體并將其與廢氣分離的方法稱為吸收法。溶液、溶劑和清水稱為吸收劑。不同的吸收劑可以吸收不同的有害氣體。
吸收法中使用的吸收設(shè)備稱為吸收器、凈化器或洗滌器。吸收法的工藝流程與濕式除塵工藝流程相似，只是濕式除塵工藝采用清水，吸收法凈化有害氣體采用溶劑或溶液。
***點(diǎn):
吸收工藝簡單，設(shè)備投資低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用與碳吸附工藝基本相當(dāng)。因?yàn)槲战橘|(zhì)是煤油和吸收液，不存在二次污染問題。
缺點(diǎn):
該工藝回收效率低，環(huán)保要求高時(shí)難以達(dá)到允許的油氣排放標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)備占用空間***；能耗高；吸收劑消耗很***，需要不斷補(bǔ)充。
3.冷凝過程
一些輕烴組分在油品儲存、運(yùn)輸和銷售過程中揮發(fā)到***氣中，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境危害。同時(shí)，有機(jī)溶劑在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。每年都有***量有機(jī)溶劑揮發(fā)到空氣中，危害人體健康，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。采用合適的方法回收這些VOCs，不僅可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且具有很***的環(huán)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溫度和壓力下不同飽和蒸氣壓的氣態(tài)污染物，通過降溫升壓的方式濃縮一些有機(jī)物，使VOCs得到凈化和回收。
***點(diǎn):
冷凝法用于回收不同沸點(diǎn)的物質(zhì)，適用于沸點(diǎn)較高的有機(jī)物。該方法具有回收純度高、設(shè)備流程簡單、能耗低的***點(diǎn)；設(shè)備緊湊，占地面積小，自動(dòng)化程度高，維護(hù)方便，安全性***，輸出的液體油可直接使用。
缺點(diǎn):
單次冷凝法需要降低到很低的溫度才能達(dá)標(biāo)，消耗的功率巨***，并不是真正的“節(jié)能減排”。
4.膜分離法
在石油開采、儲存和運(yùn)輸過程中，部分油品揮發(fā)到***氣中形成的油氣中，空氣除外，主要是C4-C5和少量芳烴。這些有機(jī)蒸汽排放不僅造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且對空氣質(zhì)量也有很***影響，從而影響人類健康。目前，有機(jī)蒸汽的分離回收方法主要有冷凝法、活性炭吸附法、膜分離法和溶劑吸收法。膜分離技術(shù)是一種高效的分離方法。
***點(diǎn):
膜分離技術(shù)是現(xiàn)代石油化工分離科學(xué)的前沿技術(shù)。具有投資少、見效快、工藝簡單、回收率高、能耗低、無二次污染的***點(diǎn)，科技含量高。
缺點(diǎn):
投資***；該膜***產(chǎn)率低，價(jià)格高，使用壽命短；膜分離裝置要求流量穩(wěn)定，氣體穩(wěn)定，對操作要求高。
5.燃燒過程
VOCs的一種處理方法是所謂的破壞性技術(shù)，它通過化學(xué)或生物技術(shù)將VOCs轉(zhuǎn)化為無毒或毒性較低的無機(jī)物，如二氧化碳、水和氯化氫。燃燒法屬于這種技術(shù)。
燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適用于處理高濃度VOCs廢氣，因?yàn)槠洳僮鳒囟韧ǔ?00-1200℃，工藝能耗高，燃燒尾氣中容易出現(xiàn)二惡英、NOx等副產(chǎn)物；由于廢氣中的VOCs濃度普遍較低，僅靠反應(yīng)熱一般難以維持反應(yīng)所需的溫度。
為了提高熱經(jīng)濟(jì)性，人們進(jìn)行了***量的研究，一個(gè)方向是提高催化劑的性能，降低反應(yīng)溫度。另一個(gè)方向是研究新技術(shù)和新反應(yīng)器設(shè)計(jì)，使反應(yīng)能夠在更高的溫度下自加熱。
***點(diǎn):
與直接燃燒法相比，輔助燃料成本更低，二次污染物NOx更少，燃燒設(shè)備更小，VOCs去除率更高。
缺點(diǎn):
催化劑價(jià)格昂貴，并且要求廢氣中不含會導(dǎo)致催化劑失活的成分。
6.生物過濾過程
微生物代謝降解各種有機(jī)物和部分無機(jī)物，可以有效去除工業(yè)廢氣中的污染物，是一種處理有機(jī)廢氣的生物方法。
巴赫***提出了用微生物處理廢氣的想法。1923年，巴赫用土壤濾床處理污水處理廠排放的含H2S的惡臭氣體。在德***和荷蘭的許多地區(qū)，該技術(shù)已成功應(yīng)用于***規(guī)?？刂瓶諝庵械臍馕丁OCs和有毒物質(zhì)的排放，許多常見空氣污染物的控制效率已達(dá)到90%以上。
***點(diǎn):
適用范圍廣，處理效率高，工藝簡單，成本低，無二次污染。
缺點(diǎn):
高濃度、生物降解性差、難生物降解的VOCs去除率低。
7.等離子技術(shù)
等離子體污染物控制技術(shù)利用氣體放電產(chǎn)生的高活性粒子與各種有機(jī)和無機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)，使污染物分子分解成小分子化合物或氧化成易于處理的化合物而被去除。
該技術(shù)***的***點(diǎn)是能高效、方便地破壞和分解各種污染物，設(shè)備簡單，空間小，適用于各種工作環(huán)境。
***點(diǎn):
處理效率高，運(yùn)行成本低，尤其是芳烴的去除效率高。
缺點(diǎn):
高濃度VOCs處理效率一般，主要在實(shí)驗(yàn)室階段，缺乏實(shí)際應(yīng)用。
8.光催化氧化過程
光化學(xué)光催化氧化是目前研究較多的一種高級氧化技術(shù)。光催化反應(yīng)是光作用下的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)一個(gè)分子吸收***定波長的電磁輻射后，達(dá)到激發(fā)態(tài)，然后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的物質(zhì)，或者成為熱反應(yīng)的引發(fā)劑。
***點(diǎn):
處理效率高，運(yùn)行成本低，適用于低濃度、寬范圍的VOCs，***別是高效脫除芳烴。
缺點(diǎn):
高濃度揮發(fā)性有機(jī)物處理效率一般；目前還處于實(shí)驗(yàn)室階段，缺乏實(shí)際應(yīng)用。
9.沸石轉(zhuǎn)輪+RTO工藝
VOCs廢氣通過沸石濃縮轉(zhuǎn)輪后，可以有效地吸附在沸石上，從而達(dá)到去除的目的。沸石吸附的揮發(fā)性氣體被凈化后通過煙囪直接排入***氣，轉(zhuǎn)輪以每小時(shí)1-6轉(zhuǎn)的速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)。
與此同時(shí)，吸附的VOCs被轉(zhuǎn)移到脫附區(qū)，在那里使用小股加熱氣體來脫附VOCs，并且脫附的沸石轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)到吸附區(qū)以連續(xù)吸附VOCs。脫附后的濃縮有機(jī)廢氣送入焚燒爐燃燒，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣，排入***氣。
