挥发性有机物污染控制.ppt

挥发性有机物污染控制,教学内容：1.蒸气压及蒸发2.VOCs（volatile organic compounds）污染预防3.VOCs污染控制方法和工艺重 点:VOCS污染预防，燃烧法控制VOCS污染，吸收法控制VOCS污染，冷凝法控制VOCS污染，吸附法控制VOCS污染，生物法控制VOCS污染。教学要求：通过本节内容的学习，使学生达到如下要求（1）熟悉挥发性有机物污染预防（2）掌握VOCS污染的主要控制方法和工艺。,第一节 蒸气压与蒸发,蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据温度越高，蒸气压越大,蒸气压,空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉乌尔定律,蒸气压,为了计算气液平衡气体的有关参数。气液平衡：克劳休斯克拉佩龙（ClausiusClapyron）方程,“”,挥发与溶解,表10-3 蒸汽压和标准大气压的VOCS行为VOCS排放总量80%来自溶剂应用、运输、储存过程中。相同分子量时，极性有机物在水中的溶解度是非极性有机物的100多倍，在同族有机物中，溶解度随分子量的增加而减少。,第二节 VOCs污染预防,VOCs控制技术可分为两类改进工艺技术、更换设备和防止泄漏为主的预防性措施替换原材料，减少引入到生产过程中的VOCS总量改变运行条件，减少VOCS的形成和挥发更换设备等，减少VOCS泄露末端治理为主的控制性措施,VOCs控制技术,VOCs替代,工艺改革,非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术减少石油及石化生产过程中的原料及成本等的各种损耗是减少VOCS排放的重要措施。回收利用放空气体，改进改善工艺设备减少油品的挥发损失。,泄漏损耗及控制,充入、呼吸和排空损耗,充入、呼吸和排空损耗,充入、呼吸和排空导致的VOCs排放,充入、呼吸和排空损耗,呼吸损耗呼吸损耗温度变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗白天呼出，夜晚吸进可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制,汽油的转移和呼吸损耗,汽油50余种碳氢化物和其他痕量物质，C8H17,汽油已挥发部分所占的百分比/%,转移损耗控制方法,浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封损失。,第三节 VOCs控制方法和工艺,燃烧法吸收（洗涤）法冷凝法吸附法生物法,燃烧法（Combustion）,定义：燃烧法是将有害气体、蒸汽和液体或烟尘转化为无害物质的过程。适用于可燃或高温分解的物质不能回收有用物质，但可回收热量燃烧反应，如,VOCs燃烧原理及动力学,燃烧动力学单位时间VOCs减少量,VOCs燃烧原理及动力学,燃烧与爆炸燃烧极限浓度范围爆炸极限浓度范围多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围,燃烧工艺,直接燃烧（也称直接火焰燃烧法，是把废气中可燃有害组分当作燃料直接燃烧。）适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气（原因以及浓度与燃烧上、下限的关系）设备：燃烧炉、窑、锅炉温度1100oC左右火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，同时造成有用燃料气的大量损失，应尽量避免。,燃烧工艺,热力燃烧（Thermal Combustion)适于低浓度有机废气的净化，本身不能维持燃烧，而是在含氧量足够时，作为助燃气体，不含氧时作为燃烧的对象。辅助燃料，助燃空气和废气温度低，540820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合热力燃烧炉（配焰燃烧器和离焰燃烧器）和普通燃烧炉普通燃烧炉注意事项（组分可燃，废气流量，含氧量相当）,燃烧工艺,催化燃烧（催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分完全氧化）净化废气，消除恶臭应用于金属印刷、绝缘材料、油漆化工等。催化燃烧优点：无火焰燃烧，安全性好温度低：300450oC，辅助燃料消耗少对可燃组分浓度和热值限制少,燃烧工艺,催化剂：贵金属Pt，Pd，催化剂活性好，寿命长，使用稳定。流程特点：预处理、预热以达到起燃温度、反应热进行回收,燃烧工艺,燃烧工艺性能适合处理高浓度有机废气，95%以上直接燃烧法：易爆炸，浪费热能，产生二次污染热力燃烧法：降低了燃烧温度，回收热量，但辅助燃料的加入，增大了运行费用。催化燃烧法：燃烧温度显著降低，降低了燃烧费用，催化剂成本较高，处理费用较高。燃烧过程中不完全燃烧可能产生比初始气体更有害的气体。,吸收（洗涤）法,溶剂吸收法采用低挥发性或不挥发性容积对VOCS进行吸收。吸收工艺：适用于浓度高、温度低和压力高的场合。,吸收工艺,吸收剂的要求对被去除的VOCs有较大的溶解性蒸气压低易解吸化学稳定性和无毒无害性吸收剂分子量低,吸收设备,要求：气液接触面积大，气液湍流程度高，设备压力损失少，易于操作和维修。吸收设备：主要设计指标液气比：影响操作条件下的气液平衡和经济性塔径：取决于气体体积流量和空塔气速填料层高度：传质单元高度和传质单元数决定,冷凝法,利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质，降低温度或提高压力，使废气冷凝并分离。适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气，不适用于处理低浓度气体，常作为其它方法的前处理，以降低有机负荷，回收有机物。,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,冷凝计算,压力P，温度t，进料中i组分的摩尔分率zi，计算液化率f、冷凝后气液组成xi、yi,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,冷凝系统的设计,给定脱除效率、出口浓度确定冷凝温度冷凝温度 冷凝剂类型计算冷凝器的热负荷热负荷热传递系数 冷凝器尺寸,吸附法（Adsorption）,吸附法控制污染：有机废气与多孔性固体接触时，利用固体表面存在的分子吸引力或化学键力，把混合气体中的有机物组分吸附留在固体表面。吸附工艺,吸附工艺,活性炭吸附VOCs的性能最佳（原因）亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附,吸附工艺,吸附容量：决定了吸附质在吸附床中的停留时间和吸附设备的规模。利用波拉尼曲线估算多组分吸附过程开始时会，各组分均等吸附于活性炭上挥发性强的物质被弱的物质取代，达到穿透点后，排出的蒸汽大部分由挥发性强的物质组成。在此阶段，较高沸点组分置换较低沸点组分，并且每种组分都重复这种过程。,活性炭的吸附热,物理吸附吸附热凝缩热+润湿热估算式,生物法,优点：设备简单，运行费用低，较少形成二次污染原理附着在滤料介质上的微生物在适宜的环境条件下，将有机成分作为碳源和能源，维持其生命活动，并将其分解为CO2和H2O,工艺,生物洗涤塔（悬浮