各类voc处理方案优缺点

各种VOC管理方案及其优缺点一、国内外研究现状及发展趋势有机废气种类多，来源广，管理困难，一次投资和操作费用高，基本上没有回收利用价值。 成分复杂的有机废气更难净化、分离、回收。挥发性有机化合物(VOCs )作为有机化合物的主要分支点，是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260以内的有机化合物。 从环境监测的观点出发，氢火焰离子检测器检测出的非甲烷类检测物的总称，包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。 VOCs种类繁多，分布广泛，根据一些国外主要环境优先污染物清单，VOCs占80%以上。 1974-l985年环境调查显示，在检测出的化学毒物中，卤代烃类最多为52种，一般烃类依次为43种，含氮有机物(主要是硝基苯和苯胺类化合物)共计40种，以上3种占检测毒物的70%。 VOCs污染严重，与NOx、CnHm在日光作用下发生光化学反应，破坏吸收地表红外辐射引起温室效应的臭氧层形成臭氧空洞，引起人体的癌症和动植物中毒。随着VOCs污染范围的扩大和人们对危害的认识，1979年联合国欧洲经济委员会在日内瓦召开多国大气污染会议，重点讨论VOCs控制问题，1991年11月通过VOCs跨国大气污染议定书， 1990年，要求缔约国以1988年的VOCs排放量为基准，到1999年为止每年削减30%，美国修改了清洁空气法(CAA )，要求到2000年为止减少70%的VOCs排放量。 因此，开发VOCs替代产品，寻找VOCs控制的最佳技术已成为解决VOCs污染的必由之路。随着世界各国对VOC污染的越来越重视和环境规制的加强，其管理技术也在逐渐改善和完善。(1)有机废气治理技术1925年欧洲开发了固定床活性炭吸附装置，1958年日本也开始使用该技术。 这是一种非常古典成熟的方法，可以管理任何浓度的常温有机废气，但处理低浓度、大风量有机废气时，设备庞大，不经济。 废气温度高的高浓度有机废气的管理，首先是美国在1950年开发了以天然气为燃料的直接燃烧技术。 1965年日本和美国合作，把这项技术引进了日本。 该方法需要将有机废气加热到760，将有机溶剂氧化分解成无害的CO2和H2O，其缺点在于燃料费用高，欧美等天然气便宜的地区得到广泛应用。 之后，开发了催化燃烧技术，催化剂的作用是在300350的低温下氧化分解有机溶剂，大幅度降低了燃料费用，产生的NOx量非常少。 其缺点是，必须对废气中容易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行预处理，并且催化剂燃烧装置中使用的热交换器的热交换效率低至约50%。 为了提高热效率，降低运行成本，美国在1975年开发出了热交换效率在90%以上的蓄热式燃烧装置。 其运行成本下降，可用于治理中等浓度有机废气。 此后，欧洲也进行了这项技术的开发。 日本针对美国的蓄热燃烧方式开发了催化燃烧装置的改良型蓄热催化氧化方法，1977年日铁化学工业机首次销售产品。 该产品经济上可以管理高浓度、中浓度、高温度的有机废气。总之，根据处理方法的不同，有机废气处理的方法主要有回收法和除去法两种。 回收法主要有碳吸附、变压吸附、冷凝法和膜分离技术，回收法采用物理方法、温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法分离VOC。 除去法有热氧化、催化燃烧、生物氧化和集成技术，除去法主要通过化学和生化反应，用热、催化剂、微生物将有机物转化为CO2和水。1 .回收技术(1)碳吸附法碳吸附是目前应用最广泛的回收技术，其原理是利用吸附剂(粒状活性炭和活性炭纤维)的多孔结构来捕获废气中的VOC。 使含有VOC的有机废气通过活性炭床，其中的VOC被吸附剂吸附，废气被净化排放到大气中。碳吸附饱和后，对饱和的炭床进行解吸再生，流过水蒸气加热炭层，VOC被吹走，形成水蒸气和蒸气混合物，一起离开炭吸附床，用冷凝器冷却蒸气混合物，使蒸气冷凝成液体。 如果VOC是水溶性的，用精馏纯化液体混合物的水不溶性的话，用沉淀器直接回收VOC。 涂料中使用的“三苯”与水不相容，可以直接回收。碳吸附技术主要用于废气中的成分比较简单、有机物的回收利用价值高的情况，废气处理设备的尺寸和费用与废气中的VOC的数量成比例，但由于独立于废气流量，因此碳吸附床倾向于更稀薄的大气量物流，一般用于VOC浓度低于5000PPM的情况涂装、印刷、粘结剂等温度不高、湿度低、排气量大时，特别对含卤化物的净化回收有效。(2)冷凝法冷凝法是最简单的回收技术，将废气冷却到比有机物露点温度低的温度，将有机物冷凝成液滴，从废气中分离出来直接回收。 但是，在这种情况下，从冷凝器排出的废气中含有相当高浓度的VOC，不能满足环境排放标准。 为了获得高回收率，系统需要较高的压力和较低的温度，设备费用显着增加。冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOC回收，适用浓度范围5% (体积)。(3)膜分离技术膜分离系统是一种高效的新分离技术，工艺简单，回收率高，能耗低，无二次污染。膜分离技术的基础是使用对有机物具有选择性渗透性的聚合物膜，该膜比空气更容易渗透10-100倍的有机蒸汽，实现有机物的分离。最简单的膜分离是单级膜分离系统，使压缩气体直接通过膜表面实现VOC的分离，但单级膜由于分离程度低，难以达到分离要求，多级膜分离系统大大增加了设备投资。MTR开发了新的集成膜系统，只要使用单层膜，就能大幅度提高回收率，降低系统的费用。该技术结合压缩冷凝和膜分离两个技术特点，综合实现分离。 用压缩机将供给气体上升到一定的压力后，将供给气体送入冷却器使其冷凝，使一部分VOC冷凝，将冷凝液直接放入罐中。 远离冷凝器的非冷凝气体还含有相当多的有机物，具有很高的压力，作为膜渗透的驱动力，膜分离不需要附加的动力。 将非凝结气体输送到膜系统，有机选择渗透膜将气体分为两种物流，除去VOC的未渗透侧的净化气体被排出的渗透物流是富含有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的进口。 系统通常可以从供给的燃气中除去99%以上的VOC，排放气体中的VOC成为环保的排放基准。该系统的特点是最终渗透物流的浓度独立于供气浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决定。(4)变压吸附技术这项技术利用吸附剂在一定压力下吸附有机物。 吸附剂吸附饱和后，进行吸附剂再生。 再生不是蒸汽，而是通过压力变换来解吸有机物。 压力下降时，有机物从吸附剂表面解吸释放。 其特点是无污染物、回收效率高、可回收反应性有机物。 但该技术操作费用高，吸附需要加压，拆装需要减压，对环境的应用少。回收技术适用范围：粒状活性炭主要用于脂肪和芳烃、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的回收。 常见的有苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲乙酮、丙酮、四氯化碳、乙酸乙酯等，活性炭纤维吸附可以回收苯乙烯和丙烯酸晴等反应性单体，但费用高于粒状活性炭吸附。 吸附法广泛应用于涂装行业的“三苯”、乙酸乙酯、制鞋行业的“三苯”、印刷行业的甲苯、乙酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。 在碳吸附法中，排气中的VOC不得超过5000PPM，湿度要求不 50%的浓度 5000PPM时，吸附前需要稀释，不适用于酮、醛、酯等含有活性的物质，这样的VOC与活性炭、活性炭表面反应，堵塞碳孔冷凝法对高沸点有机物效果好，对中等高挥发有机物回收效果差，该法适用于VOC浓度5%的情况，回收率不高。 大多数废气中存在水分，当温度低于0时会冻结，系统可靠性降低，因此很少单独使用。膜分离方法适用于较浓的物流，即0.1%VOC浓度 25%LEL高的设备投资费用。(2)催化氧化催化氧化在低于热氧化的温度下进行，通常在250-500，其处理能力为2000-20，000 m3/h，VOC浓度为100-2000 PPM，除去效率高达95%以上。 通过组合低操作温度和隔壁热交换器，能够减少起动所需的燃料。催化燃烧比热氧化有一些优点：反应温度比热氧化低一半，节约燃料停留时间短，设备尺寸下降燃料减少，CO减少， CO和VOC一起变换的启动和冷却时间比热氧化系统少的在低操作温度下排除NOx的生成的温度下降，允许使用标准材料代替昂贵的特殊材料，增加RCO系统的机械寿命。催化氧化也存在不足：催化剂被重金属和颗粒复盖，易失活处理卤化物和硫化物，会产生酸性气体，需要在洗涤塔中进一步处理废催化剂无法再循环利用时，必须处理吸气浓度不得