第三节 VOCs控制方法和工艺

1、第三节第三节 VOCs控制方法和工艺控制方法和工艺v燃烧法燃烧法v吸收（洗涤）法吸收（洗涤）法v冷凝法冷凝法v吸附法吸附法v生物法生物法燃烧法（燃烧法（Combustion）v适用于可燃或高温分解的物质适用于可燃或高温分解的物质v不能回收有用物质，但可回收热量不能回收有用物质，但可回收热量v燃烧反应，如燃烧反应，如81722266222222212.2588.57.5631.5C HOCOH OQC HOCOH OQH SOSOH OQ燃烧时放出的热量燃烧时放出的热量QVOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学v燃烧动力学燃烧动力学单位时间VOCs减少2nmVOCsVOCsOdcvk ccdte

2、xp()EkART 多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程nVOCsVOCsdcvkcdt 氧气浓度远高于VOCs浓度VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学VOCsA, 1/sE, kcal/mol k, 1/s538oC649oC 760oC丙烯醛丙烯腈丙醇3.30E+102.13E+121.75E+0635.952.121.46.992580.019462.99528102.370.9614.83841.4720.3452.07氯丙烷苯1-丁烯氯苯环己胺1，2-二氯乙烷乙烷乙醇Ethyl acrylate乙烯3.89E+077.43E+213.74E+141.34E+175.13E+124.8

3、2E+115.65E+145.37E+112.19E+121.37E+124.39E+115.20E+0529.195.958.276.647.645.663.648.146.050.844.714.70.560340.000110.077600.000310.764670.248510.004110.058690.880940.028040.3956258.863534.930.146.020.0926.847.510.482.1427.441.2511.18170.6427.2138.59183.058.41438.42109.1119.9335.97407.9924.64154.0440

4、4.29VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学例：试计算燃烧温度分别为例：试计算燃烧温度分别为538、649和和760oC时，去除废气中时，去除废气中99.9%的苯所需的时间。的苯所需的时间。解：假设燃烧反应为一级，即解：假设燃烧反应为一级，即n=l，一级反应，对式（，一级反应，对式（10-8）积分，）积分，得得 当当T=5380C时，由表时，由表10-8，得，得k=0.00011/s，代入式（，代入式（10-9），得），得 同理可求得同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间分别为时所需的燃烧时间分别为49s、0.2s。 0111lnln6280017.40.000110.001Ct

5、shkC00exp()Ck ttC（10-9）VOCs燃烧原理及动力学燃烧原理及动力学v燃烧与爆炸燃烧与爆炸燃烧浓度极限范围爆炸浓度极限范围多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围12100micabmccc混合气体的爆炸极限混合气体的爆炸极限i组分的爆炸极限组分的爆炸极限各组分的百分含量各组分的百分含量mcic, ,a b m燃烧工艺燃烧工艺v直接燃烧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，应尽量避免燃烧工艺燃烧工艺v热力燃烧（热力燃烧（Thermal Combustion)适于低浓度废气的净化温度低，

6、540820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合燃烧工艺燃烧工艺v热力燃烧热力燃烧燃烧工艺燃烧工艺v催化燃烧（催化燃烧（Catalytic Combustion）燃烧工艺燃烧工艺具有热回收装置的催化燃烧器具有热回收装置的催化燃烧器v催化燃烧装置催化燃烧装置燃烧工艺燃烧工艺v催化燃烧催化燃烧优点：无火焰燃烧，安全性好无火焰燃烧，安全性好温度低：温度低：300450oC，辅助燃料消耗少，辅助燃料消耗少对可燃组分浓度和热值限制少对可燃组分浓度和热值限制少燃烧工艺燃烧工艺吸收（洗涤）法（吸收（洗涤）法（Absorption）v吸收工艺吸收工艺吸收工艺吸收工艺v吸收剂的要求吸收剂的要求对被去除的VOC

7、s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分子量低吸收设备吸收设备v主要设计指标主要设计指标液气比塔径塔高冷凝法（冷凝法（Condensation）v适于废气体积分数适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气以上的有机蒸气v常作为其它方法的前处理常作为其它方法的前处理冷凝原理冷凝原理v冷凝温度处于露点和泡点温度之间冷凝温度处于露点和泡点温度之间v越接近泡点，净化程度越高越接近泡点，净化程度越高1 1221nnK xK xK x 时，对应温度为泡点v 泡点温度泡点温度11111nnyyyKKK 时，对应的温度为露点 Ki相平衡常数v 露点温度露点温度0000ilililigigigffmf

8、fv 相平衡常数相平衡常数冷凝计算冷凝计算v压力压力P，温度，温度t，进料中，进料中i组分的摩尔分率组分的摩尔分率zi，计算液化率计算液化率f、冷、冷凝后气液组成凝后气液组成xi、yi111nnnciiiiiiiiiQFH zDH yBH x 冷凝热111nniiiixy 由 和上式可得f、xi、yiiiiym x(1)(1)(1)/(1)iiiiiiiiiiiizzxf mfmmfzz myffmmff 气液平衡关系 代入上式得(1)iiiF zf F yf F x i组分的物料平衡FBD 物料平衡/fB F 液化率冷凝类型和设备冷凝类型和设备v接触冷凝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mQKA tv 表面冷凝（间接冷却）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、喷洒式、螺旋板 传热方程冷凝系统的设计冷凝系统的设计v给定脱除效率、出口浓度给定脱除效率、出口浓度v