有机废气的处理工艺.ppt

挥发性有机废气的净化 挥发性有机废气的特点有机废气的综合防治措施治理技术工艺流程发展前景 主要内容 1 挥发性有机废气的特点 Page 3 工业生产中会产生各种有机物废气 主要包括苯类 各种烃类 醇类 醛类 胺类 酮类和酸类等 挥发性有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后 能给人的呼吸 血液 肝脏等系统和器官造成暂时性和永久性病变 尤其是苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌 常见挥发性有机物 VOCs 苯类有机物多损害人的中枢神经 造成神经系统障碍 当苯蒸气浓度过高时 空气中含量达2 可以引起致死性的急性中毒 多环芳烃有机物有强烈的致癌性 戊醇引起头痛 呕吐 腹泻等 丙烯醛对粘膜有强烈的刺激 二苯胺 联苯胺等进入人体可以造成缺氧症 2 有机废气的综合防治措施 VOCs控制技术可分为两类 防止泄漏为主的预防性措施 替换原材料 改变运行条件 更换设备等末端治理为主的控制性措施 3 VOCs治理技术 有机废气的治理方法主要有两类 回收法 回收法是通过物理方法 在一定温度 压力下 用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机化合物 V0Cs 主要包括吸附法 冷凝法 等离子体分解法 吸收法和生物膜法等 消除法 消除法是通过化学或生物反应 用光 热 催化剂和微生物等将有机物转化为水和二氧化碳 如催化燃烧法 3 1净化方法的选择原则 一 污染物的性质易氧化 燃烧 燃烧法相似相容 吸收法可被吸附 吸附法二 污染物浓度浓度高 直接燃烧浓度低 催化燃烧 热力燃烧 吸附法等三 生产的具体情况及净化要求四 经济性 3 2常见的方法及适用范围 3 2 1燃烧法 燃烧法 用燃烧方法销毁有害气体 蒸气或烟尘 使其变为无害物质的过程 最终产物主要是二氧化碳和水 不能回收到有用物质 但由于燃烧时放出大量的热 排气温度很高可以回收热量 适用条件 适用于净化那些可燃有害组分浓度高的有害气体 或是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气 一 直接燃烧法1 定义 直接燃烧法也称直接火焰燃烧法 把废气中可燃的有害组分当做燃料直接烧掉 2 适用条件 一般适用于净化可燃有害组分浓度较高的废气 或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气 3 主要工艺 该法可采用如窑 炉等设备的直接燃烧 或者火炬燃烧 采用窑 炉等设备的直接燃烧 直接燃烧的设备可以采用一般的燃烧炉 窑 或通过一定装置将废气导入锅炉炉作为燃料气进行燃烧 燃烧温度一般需在1100 左右 其最终产物为二氧化碳 水 氮气 不适用于处理低浓度废气 火炬燃烧 不仅产生了大量的有害气体 烟尘及热辐射而危害环境 并且造成了有用燃料气的大量损失 尽量减少和预防火炬燃烧 直接燃烧法工艺流程图 二 热力燃烧法1 适用条件 适用于可燃有机物质含量较低的废气的净化处理 由于该类废气中可燃有机组分的含量很小 因此 废气本身不能燃烧 并且其中的可燃组分燃烧后放出的热量很低 不能维持燃烧 2 燃料要求 在进行热力燃烧时 一般燃烧其他的燃料 如煤气 天然气 油等 来提高废气的温度 达到热力燃烧所需的温度 把其中气态污染物氧化为二氧化碳 水 氮气 热力燃烧过程 辅助燃料燃烧提供热量 废气与高温燃气混合达到反应温度 在反应温度下 保持废气有足够的停留时间 使废气中可燃的有害组分氧化分解达到净化排气目的 过程图解 工艺示意图 三 催化燃烧法1 定义 在催化剂的作用下 将废气中的有害可燃组分完全氧化为二氧化碳和水2 适用条件 用于金属印刷 绝缘材料 漆包线 炼焦 化工等行业中有机废气净化 3 优缺点 催化燃烧器净化率高 工作温度低 能量消耗少 对可燃组分浓度和热值限制少 操作简便和安全性好 有的气体燃烧条件苛刻 需高温 高空和高水蒸气分压 因此催化剂必须具备较高的活性 高热稳定性和较高的水热稳定性 以及一定的抗中毒能力 具有热回收装置的催化燃烧器 催化燃烧常见的流程示意图 主要催化剂 较多的是Pd Pt Rh Au等贵金属催化剂和金属氧化物催化剂 3 2 2吸附法 吸附法净化过程是将有机废气由排气风机送人吸附床 有机废气在吸附床被吸附剂吸附而使气体得到净化 净化后的气体排向大气即完成净化过程 当吸附床内吸附剂所吸附的有机物达到允许的吸附时 该吸附床已经不能再进行吸附操作而转入脱附再生 吸附法特点 可以较彻底地净化废气 即可进行深度净化 尤其是对于低浓度废气的净化 比其它方法表现出更大的优势 在不使用深冷 高压等的手段下 可以有效地回收有价值的有机物组分 由于吸附剂对被吸附组分吸附容量的限制 吸附法最适于净化低浓度的有机溶剂废气 且效果好 工艺成熟 吸附剂的选择 吸附剂常用活性炭 硅胶 分子筛等 其中应用最广泛的 效果最好的吸附剂是活性炭 可吸附的有机物种类很多 吸附容量较大 尤其是存在有机废气的情况下可对混合气体中的有机组分进行选择性吸附 但有部分VOCs不易解吸 不宜用活性炭吸附 活性炭吸附 适用条件 活性炭吸附法适用于大风量 低浓度 温度不高的有机废气治理 吸附剂种类 有多孔炭材料 蜂窝状活性炭 球状活性炭 活性炭纤维 新型活性炭以及分子筛 沸石 多孔粘土矿石 活性氧化铝和硅胶等 吸附剂特点 活性炭多呈粉末状或颗粒状 大部分情况下不能直接用于各种净化设备中 经过特殊的工艺处理后 能产生丰富的微孔结构 这些微孔能够依靠分子力 吸附各种有害的气体和液体分子 从而达到净化的目的 活性炭吸附特殊情况 3 15 2020 活性炭吸附系统流程 活性炭吸附法的优缺点 优点 易于回收有机溶剂 因此被广泛地应用于化工 喷漆 印刷 轻工等行业的有执废气如苯类 酮类的治理 缺点 不耐高温 在湿润的条件下不能保持很好的吸附能力 易燃 较快达到饱和吸附而失去效用 吸跗刺需定期更换 其次 吸附法会产生二次固体或液体污染物 吸附法吸附工艺 常用有机废气净化回收系统 包括 预处理部分 预先除去进气中的固体颗粒物及液滴 并降低进气温度吸附部分 一般用吸附器并联或串联吸附剂再生部分 常用水蒸气脱附法使活性炭再生溶剂回收部分 不溶水的溶剂可与水分层 易于回收 水溶性溶剂需采用精馏法回收 对处理量小的水溶性溶剂也可与水一起掺入煤炭中送入锅炉烧掉 工艺流程图 3 2 3吸收法 原理 利用液体吸收液与有机废气的相似相溶性原理而达到处理有机废气的目的 适用条件 一般用于净化水溶性有机物 优缺点 该处理方法投资费用较少 运行成本也较低 因而在一些中小型企业中的应用比较广泛 但与催化燃烧法 吸附法相比 在治理碳氢化合物废气的方法中它没有后两者用途广泛 影响吸收法应用范围的主要因素 对有机蒸气吸收一般为物理吸收 吸收剂的吸收容量有限 吸收法的特点 在吸收法的运用过程中 废气中的固体颗粒物和胶黏物 在气液接触时能被捕集 且胶黏物在油中呈稀胶状 不会堵塞设备和管道 颗粒物和胶黏物能通过沉淀从油中分离 由于有机溶剂在柴油中的溶解度大 吸收过程的控制因素是气膜阻力 所以采用液相分散型吸收设备 填料塔用于处理有机溶剂废气 具有设备简单 分离效果好 油雾带出少等优点 而且对含有有机蒸气的浓度不高 并含有少量的颗粒物的废气 常见工艺图 吸收法注意事项 保持正常的塔速 供液量 若塔速过高 会引起带雾量增大甚至造成液泛 当供液量过小时 影响吸收效率 供液量过大时 填料层阻力过大 也会引起液泛 应及时解析或更换吸收剂 经常排出沉淀物 保持吸收剂的清洁 定时清洗填料 3 2 4生物法 生物法处理VOCs原理 微生物将有机成分作为碳源和能源 并将其分解为CO2和H2O 生物法处理VOCs工艺 生物洗涤塔 悬浮生长系统 生物滴滤塔 附着生长系统 生物过滤塔 附着生长系统 优缺点 设备简单 投资少 运行费用低 无二次污染 但反应装置占地面积大 反应时间较长 生物法处理VOCs步骤 废气中的有机污染物首先与水接触 并溶解于水中 溶解于液膜中的有机污染物成分在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜 进而被微生物捕获并吸收 微生物以有机物为能源或碳源进行生长代谢 从而将其分解为简单无毒的无机物 如C02和H20 和低毒的有机物 生物代谢产物一部分重新回到液相 一部分气态物质脱离生物膜 通过扩散进入大气 工艺流程图 生物洗涤塔 生物滴滤塔 3 2 5等离子体分解法 等离子体分解氯氟烃的技术可在短时间内进行大量的氯氟烃等气体的处理 此过程采用两个系统 第一个系统利用高频等离子体急速加热 使温度达10000 利用等离子体的化学作用与水蒸汽接触进行分解的超高温加水系统 第二个系统是将高温分解的排气急冷到80 下的排气系统 该系统是由氯氟烃和水蒸汽的供给装置 等离子体发生装置 反应炉 冷却罐以及排水处理装置等构成 3 2 6冷凝法 特点 适于废气体积分数10 2以上的有机蒸气常作为其它方法的前处理 冷凝原理 冷凝温度处于露点和泡点温度之间 越接近泡点 净化程度越高 冷凝类型和设备 接触冷凝 被冷凝气体与冷却介质直接接触 喷射塔 喷淋塔 填料塔 筛板塔 表面冷凝 间接冷却 冷凝气体与冷却壁接触 列管式 翅管空冷 淋洒式 螺旋板 4 VOCs处理技术前景展望 随着人类对环境越来越重视 对有机废气处理技术的研究开发力度不断加大 除上述传统的处理工艺技术外 一些新的技术也逐步被开发应用 为有机废气的治理提供了更广阔的途径 下面介绍几种具有发展前景的技术 4 1变压吸附分离与净化的技术 PSA技术是一种物理吸附法 利用气体组分在固体吸附材料上吸附特性的差异 通过周期性的压力变化过程实现气体的分离与净化 PSA技术特点 1 低能耗 本工艺所采用的压力在O 1 2 5MPa2 纯度高 回收有机产品纯度可到达97 99 3 工艺流程简单 可实现多种气体的分离 此工艺对杂质有较强的承受能力 无须复杂的预处理工序4 自动化程度高 装置的运行有计算机控制 操作方便 启动后短时间内便可得到合格的产品 5 适应性强 变压吸附装置稍加调节就可以变换生产能力 改变原料中的杂质含量和进口压力等工艺条件 6 吸附剂使用周期长 一般使用10a以上 且稍加新的吸附剂就可以延长使用 检修时间少 开工率高7 设备适应性强 可在室外常温下