VOCs治理重點地區、行業及主要治理工藝！

《“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治工作方案》要求,到2020年要建立健全的VOCs污染防治管理體系,排放總量下降10%以上。其中,VOCs治理技術體系複雜,涉及十多種(zhǒng)技術及組合技術,一般一個治理企業隻能(néng)掌握一種(zhǒng)技術到幾種(zhǒng)技術;尤其業内對(duì)技術适用範圍、使用條件缺乏規律性認識,對(duì)工藝設計和淨化裝備設計存較大随意性等問題。本文整理了主要的VOCs廢氣處理工藝,供大家參考。

重點地區:

《“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治工作方案》提出京津冀及周邊、長(cháng)三角、珠三角、成(chéng)渝、武漢及其周邊、遼甯中部、陝西關中、長(cháng)株潭等區域,涉及北京、天津、河北、遼甯、上海、江蘇、浙江、安徽、山東、河南、廣東、湖北、湖南、重慶、四川、陝西等16 個省(市)是治理的重點地區。【VOC廢氣處理】

重點行業:

方案指出要重點推進(jìn)石化、化工、包裝印刷、工業塗裝等重點行業以及機動車、油品儲運銷等交通源VOCs 污染防治,實施一批重點工程。

哪些是VOCs?

揮發(fā)性有機物(VOCs)是指參與大氣光化學(xué)反應的有機化合物,包括非甲烷烴類(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等)、含氧有機物(醛、酮、醇、醚等)、含氯有機物、含氮有機物、含硫有機物等,是形成(chéng)臭氧(O3)和細顆粒物(PM2.5)污染的重要前體物。

哪些污染物是治理重點?

方案指出要加強活性強的VOCs排放控制,主要爲芳香烴、烯烴、炔烴、醛類等。各地應緊密圍繞本地環境空氣質量改善需求,基于O3 和PM2.5來源解析,确定VOCs 控制重點。

對(duì)于控制O3而言,重點控制污染物主要爲間/對(duì)-二甲苯、乙烯、丙烯、甲醛、甲苯、乙醛、1,3-丁二烯、1,2,4-三甲基苯、鄰-二甲苯、苯乙烯等;

對(duì)于控制PM2.5 而言,重點控制污染物主要爲甲苯、正十二烷、間/對(duì)-二甲苯、苯乙烯、正十一烷、正癸烷、乙苯、鄰-二甲苯、1,3-丁二烯、甲基環己烷、正壬烷等。

同時(shí),要強化苯乙烯、甲硫醇、甲硫醚等惡臭類VOCs 的排放控制。

VOC廢氣的處理有哪些工藝?

當前我國(guó)VOCs涉及的污染行業廣且各行業排放的VOCs種(zhǒng)類繁多、成(chéng)分複雜,常見的有烴類、醇類、醚類、酯類等。加油站、裝修、餐飲、幹洗、噴塗、化工等生産或使用有機溶劑的行業都(dōu)會(huì)産生VOCs排放。此外,治理技術體系複雜,涉及十多種(zhǒng)技術及組合技術,一般一個治理企業隻能(néng)掌握一種(zhǒng)技術到幾種(zhǒng)技術;尤其業内對(duì)技術适用範圍、使用條件缺乏規律性認識,對(duì)工藝設計和淨化裝備設計存較大随意性等問題。

關于VOC廢氣的處理工藝,這(zhè)些應該掌握:

什麼(me)是熱破壞法VOC廢氣處理工藝?

什麼(me)是蜂窩煤輪式濃縮技術?

什麼(me)是膜分離技術?

熱氧化法怎樣處理VOC廢氣?

活性炭吸附技術和變壓吸附技術有什麼(me)不同?

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

熱破壞法是指直接和輔助燃燒VOC氣體,或利用合适的催化劑加快VOC的化學(xué)反應,最終達到降低有機物濃度,使其不再具有危害性的一種(zhǒng)處理方法。

熱破壞法對(duì)于濃度較低的有機廢氣處理效果比較好(hǎo),因此,在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應用。

這(zhè)種(zhǒng)方法主要分爲兩(liǎng)種(zhǒng),即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對(duì)有機廢氣的熱處理效率相對(duì)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(xué)反應速度。這(zhè)種(zhǒng)方法比直接燃燒用時(shí)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(jiāng)廢氣中的VOC捕獲。將(jiāng)含VOC的有機廢氣通過(guò)活性炭床,其中的VOC被(bèi)吸附劑吸附,廢氣得到淨化,而排入大氣。

活性炭吸附法主要用于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。

當炭吸附達到飽和後(hòu),對(duì)飽和的炭床進(jìn)行脫附再生;通入水蒸汽加熱炭層,VOC被(bèi)吹脫放出,并與水蒸汽形成(chéng)蒸汽混合物,一起(qǐ)離開(kāi)炭吸附床,用冷凝器冷卻蒸汽混合物,使蒸汽冷凝爲液體。

對(duì)于水溶性VOC氣體,用精餾將(jiāng)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。

炭吸附技術主要用于廢氣中組分比較簡單、有機物回收利用價值較高的情況,适于噴漆、印刷和粘合劑等溫度不高,濕度不大,排氣量較大的場合,尤其對(duì)含鹵化物的淨化回收更爲有效。

冷凝法

廢氣中分離出來,直接回收。但這(zhè)種(zhǒng)情況下,離開(kāi)冷凝器的排放氣中仍含有相當高濃度的VOC,不能(néng)滿足環境排放标準。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。

這(zhè)種(zhǒng)處理方法主要适用于濃度高且溫度比較低的有機廢氣處理。

通常适用于VOC含量高(百分之幾),氣體量較小的有機廢氣的回收處理,由于大部分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(huì)太高,所以要達到較高的回收率,需采用很低溫度的冷凝介質或高壓措施,這(zhè)勢必會(huì)增加設備投資和處理成(chéng)本,因此,該技術一般是作爲一級處理技術并與其它技術結合使用。

膜分離技術

膜分離技術的基礎就(jiù)是使用對(duì)有機物具有選擇滲透性的聚合物膜,該膜對(duì)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。适于高濃度、高價值的有機物回收,其設備費用較高。

最簡單的膜分離爲單級膜分離系統,直接使壓縮氣體通過(guò)膜表面(miàn),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(huì)大大增加設備投資,故而在這(zhè)方面(miàn)的技術還(hái)有很大的研究空間。

變壓吸附技術

吸附劑在一定壓力下吸附有機物;當吸附劑吸附飽和後(hòu),通過(guò)壓力變換來“釋放”脫附的有機物。其特點是無污染物,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

通過(guò)燃燒來消除有機物的,其操作溫度高達700℃-1,000℃,這(zhè)樣不可避免地具有高的燃料費用;爲降低燃料費用,需要回收熱量,有兩(liǎng)種(zhǒng)方式:傳統的間壁式換熱,新型非穩态蓄熱換熱技術。

間壁式熱氧化是用列管或闆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(néng),并用回收的熱量來預熱進(jìn)入氧化系統的有機廢氣。預熱後(hòu)的廢氣再通過(guò)火焰來達到氧化溫度,進(jìn)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)回收熱量采用一種(zhǒng)新的非穩态熱傳遞方式。主要原理是:有機廢氣和淨化後(hòu)的排放氣交替循環,通過(guò)多次不斷地改變流向(xiàng),來最大限度地捕獲熱量,蓄熱系統提供了極高的熱能(néng)回收。【VOC處理技術】

催化燃燒法

油漆廢氣經(jīng)阻火器進(jìn)入催化淨化裝置,在闆式熱交換器内與高溫尾氣進(jìn)行熱量交換,經(jīng)預熱的廢氣進(jìn)入加熱室(内設有電加熱管)進(jìn)一步升溫,達到起(qǐ)燃溫度的廢氣繼續進(jìn)入催化床内,在貴金屬Pt、Pd催化劑的作用下,使有機溶劑完全氧化分解爲H2O和CO2,并釋放出大量反應熱,可維持催化燃燒所需的起(qǐ)燃溫度,達到熱平衡。

闆式熱交換器將(jiāng)高溫尾氣與進(jìn)口低溫廢氣進(jìn)行熱量交換,部分熱量得以回收,減少了預熱能(néng)耗。經(jīng)回收部分熱量的高溫尾氣在引風機抽力的作用下通過(guò)排氣筒達标排放。

系統達到熱平衡後(hòu)自動關閉電加熱裝置,此後(hòu),催化燃燒系統就(jiù)靠廢氣中的有機溶劑燃燒時(shí)産生的熱能(néng),在無須外加能(néng)源的基礎上使催化燃燒繼續進(jìn)行直至結束。考慮到淨化裝置需要維修,在過(guò)濾阻火器前設置旁路管和旁路閥。

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,若采用上述方法都(dōu)將(jiāng)使用龐大的設備,耗用大量經(jīng)費。目前對(duì)這(zhè)類低濃度、大風量的有機廢氣,主要采用下面(miàn)幾種(zhǒng)方法進(jìn)行治理。【VOC處理設備】

蜂窩輪式濃縮系統

該系統采用蜂窩輪,連續不斷地將(jiāng)低濃度、大風量的排氣中的有機溶劑吸附、分離;然後(hòu),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(hòu)的氣體再與小型的催化燃燒或活性炭回收裝置組合,構成(chéng)經(jīng)濟的處理系統。

脫附後(hòu)的排氣隻要用吸附風量十幾分之一的裝置就(jiù)可以進(jìn)行處理了。該系統體積小,費用低,在國(guó)外已成(chéng)爲治理低濃度、大風量有機廢氣的首選方法,并得到廣泛應用。【催化燃燒】

液體吸收法

通過(guò)有機廢氣與液體吸收劑接觸,使其中的有機溶劑被(bèi)吸收劑所吸收,再經(jīng)解吸,將(jiāng)有機溶劑除去或回收,井使吸收劑獲得再生重複利用。

生物法

生物脫臭使用微生物將(jiāng)有機溶劑分解。因耗能(néng)非常低,運轉費也很便宜而受到人們重視,特别是在歐洲,以德國(guó)爲中心進(jìn)行技術開(kāi)發(fā),應用實例逐漸增多。