有机voc处理技术

□冯智星 余炳林 胡勇 谢永恒 1VOC的危害及各国对VOC控制的法规 继 SO2、NOx和氟里昂后,挥发性有机化合物(VolatileOr- ganicCompounds,以下简称 VOC)废气的污染成为世界各国关 注的又一焦点。 挥发性有机化合物指的是挥发性的碳氢化合物及其衍生 物,它包括烃类、芳烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、胺类、有机酸 等。其危害主要有以下几方面:(1)在阳光照射下,NOx与大气中 的VOC发生光化学反应,生成臭氧、过氧硝基酰(PAN)、醛类等 光化学烟雾,造成二次污染,刺激人的眼睛和呼吸系统,危害人 的身体健康。如长期生活在这种环境中(几天或几星期),会对人 造成生命危险。同时会危害农作物的生长,甚至导致农作物的死 亡。美国洛杉矶、我国北京市燕山区和兰州市西固区等都曾出现 过光化学污染。(2)大多数 VOC有毒、有恶臭,会使人患积累性 的呼吸道疾病。在高浓度突然作用下,有时会造成急性中毒,甚 至死亡。有些VOC(如3,4-苯并芘、氯乙烯)能致癌;(3)大多数 VOC都易燃易爆,在高浓度排放时易酿成火灾和爆炸。近年来 由于VOC造成的火灾和爆炸时有发生。(4)部分VOC可破坏臭 氧层。 所以,VOC已成为世界性的公害。发达国家和地区不断修 改法律,一再降低VOC的排放浓度。 1990年美国修订的《大气污染法》(NCAA)第一章中专门对 引起光化学污染的主要成分和NOx进行了特殊 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 。第三章中 规定了 189种VOC的排放标准。1991年,加拿大、欧共体成员 国等23个缔约国正式签署了《长距离越境大气污染条约》,要求 缔约国在 2000年将 VOC的排放量减少到 1988年的 70%。 1994年 4月 1日日本修订了《恶臭防止法》,规定了 10余种 VOC的排放标准,1996年增加到 53种,2002年增加到 149 种。1994年 12月,EEC(欧洲经济共同体)建立了共同体内的 VOC排放的统一标准,并要求未立法的国家限期立法。 上述原因极大地促进了相关产业—VOC控制装置的发展。 1997年欧盟 VOC控制装置的产值达到 6.59亿美元,比 1992年的3.26亿美元增加了一倍多。1997年美国仅燃烧 /吸 附装置的产值就已达到了 12亿美元。 1995年日本 VOC控制 装置的产值达到 8亿美元。我国的大气污染物排放标准 GB16297—1996和恶臭污染物排放标准 GB14554—1993也 对十余种 VOC的排放作出了规定,但由于是非强制标准,各地 执行的情况有所不同,沿海经济发达的城市、旅游城市要明显好 于内地经济不发达的城市。 2VOC的处理方法和处理装置简介 目前常用的处理方法有吸收法、冷凝法、吸附法、生物法、热 氧化法、等离子体法等,正在开发的有电化学法、膜分离法、光催 化法、电子床加热法等。 欲选择合适的一种处理方法(或几种方法组合),最终得到 最佳处理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,必须综合考虑以下因素: 废气的性质;废气的浓度;生产的具体情况;净化要求(达到 何种排放标准);经济性等。以下简要介绍目前常用的 VOC处理 方法和处理装置: (1)吸收法。吸收法是利用某一VOC易溶于特殊的溶剂(或 添加化学药剂的溶液)的特性进行处理的一种方法。最经济、最 常见的溶剂是水。为了增大 VOC与溶剂的吸收率和接触面积, 这个过程通常都在装有填料的吸收塔中完成。 (2)冷凝法。对于高浓度 VOC,可以使其通过冷凝器,气态 的 VOC降低到沸点以下,凝结成液滴,再靠重力作用落到凝结 区下部的贮罐中,从贮罐中抽出液态 VOC,就可以回收再利用。 这种方法对于高浓度、须回收的VOC具有较好的经济效益。 (3)吸附法。 吸附法是利用某些具有从气相混合物中有选 择地吸附某些组分能力的多孔性固体(吸附剂)来去除 VOC的 一种方法。目前用以处理VOC最常用的吸附剂有活性炭和活性 碳纤维,所用的装置为阀门切换式两床(或多床)吸附器。这种方 有机废气(VOC)处理技术 环搜网 用心帮您解决节能环保问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 www.114ep.com 环搜网 全面帮助企业或个人解决：环保、节能、废物利用等方面的环保问题。www.114ep.com 图 1:两床式RTO示意图及工作原理 法对于各种浓度、须回收的溶剂类VOC具有显著的经济效益。 (4)生物法。生物法是利用微生物分解VOC的一种方法。所 用的装置为生物过滤器,该法要占用较大的空间。生物法一般用 于处理低浓度VOC。 (5)等离子体法。其基本原理是:通过陡前沿、窄脉宽(ns 级)的高压脉冲电晕放电,在常温常压下获得非平衡等离子体, 即产生大量的高能电子和 O·、OH·等活性粒子,对VOCs分子 进行氧化、降解反应,使VOCs最终转化为无害物. 3氧化法处理VOC 对于有毒、有害、不须回收的 VOC,热氧化法是一种较彻底 的处理方法。它的基本原理是VOC与O2发生氧化反应,生成 CO2和H20,化学方程式如下: aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O 这种氧化反应很像化学上的燃烧过程,只不过由于 VOC的 浓度太低,所以反应中不会产生可见的火焰。 氧化法一般通过以下两种方法使氧化反应能够顺利进行: 一是加热,使含 VOC的废气达到氧化反应所需的温度;二是使 用催化剂,氧化反应在较低的温度下在催化剂 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面进行。 因此氧化法可分为以下两种: (1)催化氧化法。目前所用的催化剂主要分为贵金属催化剂 和非贵金属催化剂,贵金属催化剂主要是铂和钯,以极细颗粒的 形式分布在催化剂载体上,载体一般为金属或陶瓷的蜂窝和散 装填料。典型的非贵金属催化剂是过渡元素金属氧化物(如二氧 化锰)与粘合剂混合后制成各种形状的催化剂。 为了防止催化剂中毒后失掉催化活性,必须在处理前清除 能使催化剂中毒的物质(如 Pb、Zn、As、P、Hg等)。如果含 VOC 废气中的催化剂毒物和遮盖催化剂的物质得不到清除,则不能 使用催化氧化法。 (2)热氧化法。热氧化法可分为三种:热力燃烧式、 间壁式和蓄热式。它们的主要区别在于热量回收方式的 不同。三种方法都可以和催化法结合起来以降低反应温 度。 a.热力燃烧式热氧化器。热力燃烧式热氧化器一般 指的是气体焚烧炉。它由助燃剂、混合区和燃烧室组成。 助燃剂(天然气、石油等)作为辅助燃料,燃烧产生的热 在混合区对 VOC废气进行预热,燃烧室为预热后的废 气提供足够大的空间和足够长的时间以完成最终的氧 化反应。 在供氧充足的前提条件下,氧化反应的程度(影响最终的 VOC去处率)取决于“三 T条件”:反应温度(Temperature)、驻留 时间(Time)、湍流混合情况(Turbulence)。这“三 T条件”是互相 联系的,在一定范围内改善一个条件可使另外两个条件降低。热 力燃烧式热氧化器的一个最大缺点是辅助燃料价格太高,致使 装置的操作费用很高。 b.间壁式热氧化器。间壁式热氧化是指在热氧化装置中加 入间壁式热交换器,热交换器把从燃烧室排出的高温气体所带 的热量传递给氧化装置进口处的低温气体,预热后发生氧化反 应。 由于目前的间壁式热交换器最高可获得 85%的热回收率, 所以极大地降低了辅助燃料的消耗。 间壁式热交换器通常设计成管式、壳式或板式。由于通常的 热氧化温度要保持在 800℃—1000℃,所以间壁式热交换器必 须由耐热、耐腐蚀的不锈钢或合金材料制成。这就使得间壁式热 交换器的造价很高,这是间壁式热氧化器的一个缺点。同时材料 的热应力也不易消除,这是间壁式热氧化器的另一个缺点。 c.蓄热式热氧化器。蓄热式热氧化器(Regenerative ThermalOxidizer,以下简称 RTO),是在热氧化装置中加入蓄 热式热交换器,预热VOC废气,再进行氧化反应。 随着蓄热材料的发展,目前蓄热式热交换器的热回收率已 能达到 95%以上,而且占用空间越来越小。这样辅助燃料的消 耗很少(甚至不用辅助燃料,且当 VOC的浓度达到一定值以上 时,还可从RTO输出热量)。同时,由于目前的蓄热材料都选用 陶瓷填料,所以可处理腐蚀性或含有颗粒物的 VOC废气。 RTO装置又可分为阀门切换式和旋转式。 阀门切换式 RTO是最常见的一种 RTO。其由两个或多个 陶瓷填充床,通过阀门的切换,改变气流的方向,从而达到预热 VOC废气的目的。图 1是典型的两床式 RTO示意图及工作原 环搜网 用心帮您解决节能环保问题 www.114ep.com 环搜网 全面帮助企业或个人解决：环保、节能、废物利用等方面的环保问题。www.114ep.com 理。 两床式RTO主体结构由燃烧室、两个陶瓷填料蓄热床和两 个切换阀组成。当VOC废气由引风机送入蓄热床1后,该床放 热,VOC废气被加热,在燃烧室氧化燃烧,气体通过蓄热床2,该 床吸热,燃烧后的洁净气被冷却,通过切换阀后排放。在达到规 定的切换时间后,阀切换,VOC废气从蓄热床 2进入,蓄热床 2 放热,VOC废气被氧化燃烧,气体通过蓄热床1,该床吸热,燃烧 后的洁净气被冷却,通过切换阀后排放。如此周期性切换,就可 连续处理VOC废气。 近年来,国外又研制开发出旋转式RTO。该装置由一个燃 烧室、一个圆柱形分成几瓣独立区域的陶瓷蓄热床和一个旋转 式转向器组成。通过旋转式转向器的旋转,就可改变陶瓷蓄热床 不同区域的气流方向,从而连续地预热 VOC废气,在燃烧室氧 化燃烧后就可去除VOC。 相对于阀门切换式 RTO,旋 转式RTO由于只有一个活动部件 (旋转式转向器),所以运行更可 靠,维护费用更低,但缺点是旋转 式转向器不易密封,泄露量大,影 响VOC的净化率。 4RTO装置的国内外情况 热力燃烧式热氧化器(气体焚 烧炉)的使用可以追溯到十九世 纪,后来随着能源危机,在氧化装 置中普遍开始使用能量回收系统。 间壁式热交换器是热氧化器 的第一代热回收系统,其热回收率最高可达85%,在1980年之 前间壁式热交换器是最先进的热回收系统。 二十世纪 70年代初,蓄热式热交换器也在热氧化器上开始 了应用。但由于最初的蓄热式热交换器使用格子砖等蓄热填料, 不仅结构庞大,而且热回收率也赶不上间壁式热交换器。其后, 由于不断有新的蓄热填料应用于蓄热式热交换器,使其得到了 不断的发展。目前,RTO的热回收率已能达到95%以上。 1990年以后,随着发达国家对 VOC控制的立法,RTO得 到了迅猛的发展。发展最快的是美国。1990年,Reeco、Smith、 Salem、Huntington四家公司的 RTO产值都超过了 1000万美 元。图2是近年来美国RTO产值增长情况。可以看出,1998年 已达2.8亿美元。 欧洲以德国发展最快,Durr公司已成为全世界最大的 RTO 制造商。1995年之后,日本、意大利、瑞典等国也开始了 RTO的 研制、开发、生产,出现了许多RTO生产公司。 目前国内已有上百套国外进口的 RTO装置在运行,如美国 SMITH公司在广州松下电路板生产线上建立了一套,美国 MONSANTO公司在铝箔生产线上建立了一套,美国 Megtec 公司在江苏昆山建立了3套。 天华化工机械及自动化研究设计院瑞玛公司联合广东森洋 环境保护工程设备有限公司在国内首家研制成功RTO。公司的 RTO技术是 2002年国家重点环境保护实用技术,2002年国家 火炬计划项目,2002年国家重点新产品,2002年获得国家实用 新型专利授权(ZL01208840.4)。已在日本积水化学公司廊坊工 厂、芬兰太尔胶粘剂(广东)有限公司、乐凯集团、中石化镇海炼 油股份有限公司等十几家公司尾气处理中得到成功应用。■ (作者单位:冯智星、余炳林、胡勇,广东森洋环境保护工程 设备有限公司;谢永恒,天华化工机械及自动化研究设计院瑞玛 公司) 图 2:1987-1998年美国RTO产值增长情况 环搜网 用心帮您解决节能环保问题 www.114ep.com 环搜网 全面帮助企业或个人解决：环保、节能、废物利用等方面的环保问题。www.114ep.com