挥发性有机物控制VOC

1、大气污染大气污染第十章第十章 挥发性有机物污染挥发性有机物污染(wrn)控制控制精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制2关于VOCs（Volatile Organic Compounds）的定义有多种形式，例如美国ASTM D3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物；美国联邦环保署（EPA）将VOCs定义为除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参与大气光化学反应的碳化合物；世界卫生组织（WHO）对VOCs的定义为熔点低于室温而沸点在50260之间的挥发性有机化合物的总称。大气污染(d q w rn)控制工程中的定义

2、是：VOCs是一类有机化合物的统称，在常温下它们的蒸发速度大，易挥发。什么什么(shn me)是挥发性有机物？是挥发性有机物？精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制3VOCs的定义的定义(dngy)VOCs的危害的危害(wihi)WHO沸点在 50-260C之间的所有有机物, 除了杀虫剂EU在 20 C条件下，蒸气压大于0.01KPa的所有有机物US EPA所有含碳的并参加大气中光化学反应的有机物Australian National Pollution Inventory澳大利亚国家污染物清单澳大利亚国家污染物清单在 25 C条件下蒸气压大于 0.27 kPa 的所

3、有有机物毒性& 刺激性: 丙酮, 脂肪烃 (C6-C12), 含氯溶剂, 醋酸丁酯, 二氯苯, 4-苯己烯, 萜烯（松香油）, 臭氧致癌性: 苯, 1,3-丁二烯, 甲醛精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制4常见常见(chn jin)(chn jin)挥发性有机物种类挥发性有机物种类VOCs按其化学结构，可以(ky)进一步分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。 甲苯（Toluene） 二甲苯 (Xylene) 对-二氯苯 (para-dichlorobenzene) 乙苯 (Ethyl benzene) 苯乙烯 (Styrene

4、) 甲醛 (Formaldehyde)（易溶于水）乙醛 (Acetaldehyde)（除甲醛以外，绝大多数挥发性有机化合物一般都不溶于水而易溶于有机溶剂 ） 三氯甲烷 三氯乙烷 二异氰酸酯（TDI） 二异氰甲苯酯等。 精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制5VOCs的来源的来源(liyun)运输(ynsh)燃料工业产品氟氯化碳其它溶剂使用精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制6含VOCs的产品(chnpn)精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制7精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制8Q&a

5、mp;A1.什么什么(shn me)是挥发性有机物？是挥发性有机物？2.VOCs对我们对我们(w men)有哪些危害有哪些危害精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制9蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据(yj)温度越高，蒸气压越大一、一、 蒸气蒸气(zhn q)压与蒸发压与蒸发精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制10空气(kngq)中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉乌尔定律蒸气蒸气(zhn q)压压iiipyxPiy气相中组分气相中组分i的摩尔分数的摩尔分数液相中组分液相中组分i的摩尔分数的摩尔分数纯组分纯组分i的蒸气压的蒸

6、气压总压总压ixipP精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制11蒸气蒸气(zhn q)压压气液平衡：克劳休斯克拉(kl)佩龙（ClausiusClapyron）方程lgBpAT平衡蒸气压，平衡蒸气压，mmHg系统温度，系统温度，K经验常数经验常数pTAB、安托万（Antoine）方程lgBpAtC温度，温度，oC经验常数，参见课本经验常数，参见课本P419ABC、 、t精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制12挥发挥发(huf)与溶解与溶解精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制13二、二、VOCS污染污染(wrn)预

7、防预防VOCs控制技术可分为两类防止泄漏为主的预防性措施(cush)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(cush)精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制14VOCS控制技术控制技术精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制15VOCS替代(tdi)精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制16工艺工艺(gngy)改革改革 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 石油(shyu)及石化生产过程：回收利用放空气体由于受经济、技术等因素的制约，寻找VOCs代用品和革新工艺的措施并

8、不能完全控制VOCs的排放，为此，必须采用必要的末端治理措施。精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制17蒸发散逸蒸发散逸(sn y)控制控制v充入、呼吸和排空(pi kn)损耗精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制18充入、呼吸充入、呼吸(hx)(hx)和排空损耗和排空损耗v充入、呼吸(hx)和排空导致的VOCs排放iimV ,iiim gy MViiiiiiimx p Mx p MPVPRTRT组分组分i的排放量的排放量排出空气中排出空气中VOCs的浓度的浓度imi组分组分i的摩尔质量的摩尔质量排出空气中排出空气中VOCs的摩尔分率的摩尔分

9、率混合气体的摩尔体积混合气体的摩尔体积iMiy,m gV精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制19充入、呼吸充入、呼吸(hx)(hx)和排空损耗和排空损耗v 呼吸损耗v 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v 白天呼出，夜晚吸进v 可通过在容器出口(ch ku)附加的蒸气保护阀来控制精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制20汽油的转移汽油的转移(zhuny)(zhuny)和呼吸损耗和呼吸损耗v 汽油(qyu)v 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汽油已挥发部分所占的百分比/%精品资料大气

10、污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制21转移(zhuny)损耗控制方法阶段1控制精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制22转移(zhuny)损耗控制方法阶段2控制精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制23三、三、VOCSVOCS控制控制(kngzh)(kngzh)方法和工艺方法和工艺v 燃烧法v 吸收（洗涤(xd)）法v 冷凝法v 吸附法v 生物法精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制241.1.燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)法（法（CombustionCombustion） 用燃烧方法(fng

11、f)将有害气体、蒸气、液体或烟尘转化为无害物质的过程称为燃烧净化，亦称焚烧法精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制25燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)法法 燃烧氧化作用及高温下的热分解 适用于可燃或高温分解的物质(wzh) 不能回收有用物质(wzh)，但可回收热量 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Q精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制26VOCs燃烧(rnsho)原理及动力学燃烧燃烧(rnsho)动力学

12、动力学单位时间单位时间VOCs减少减少2nmVOCsVOCsOdcvk ccdtexp()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浓度精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制27VOCs燃烧(rnsho)原理及动力学 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燃烧浓度极限范围爆炸浓度极限范围 多种可燃气体多种可燃气体(qt)与空气混合，爆炸极限范围与空气混合，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mci

13、c, ,a b m精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制28燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)工艺工艺直接燃烧直接燃烧适用适用(shyng)于可燃有害组分浓度较高或热值较高于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气的废气设备：燃烧炉、窑、锅炉设备：燃烧炉、窑、锅炉温度温度1100左右左右火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免尽量避免直接燃烧法不适于处理低浓度废气。直接燃烧法不适于处理低浓度废气。精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制29燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)工艺工艺v 热力

14、热力(rl)燃烧（燃烧（Thermal Combustion)v 适于低浓度废气的净化适于低浓度废气的净化v 温度低，温度低，540820oCv 必要条件：温度、停留时间、湍流混合必要条件：温度、停留时间、湍流混合精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制30燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)工艺工艺v 热力热力(rl)燃烧（燃烧（Thermal Combustion)精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制31燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)工艺工艺 催化催化(cu hu)燃烧（燃烧（Catalytic Combustion）精品资料大气污

15、染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制32燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)工艺工艺 催化燃烧装置催化燃烧装置 优点：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，辅助燃料(rnlio)消耗少消耗少 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精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制33燃烧燃烧(rnsho)(rnsho)工艺工艺问题：问题：不完全燃烧。过程不完全燃烧。过程(guchng)会产生有害的中间产物，如乙醛，二噁英，会产生有害的中间产物，如乙醛，二噁英，呋喃。呋喃。精品资料大气污染大气污染挥

16、发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制342.2.吸收吸收(xshu)(xshu)（洗涤）法（洗涤）法（AbsorptionAbsorption）吸收吸收(xshu)工艺：工艺： 溶剂吸收溶剂吸收(xshu)法采用低挥发或不挥发性溶剂对法采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进进行吸收行吸收(xshu)，再利用，再利用VOCs分子和吸收分子和吸收(xshu)剂物理性质的剂物理性质的差异进行分离。吸收差异进行分离。吸收(xshu)效果主要取决于吸收效果主要取决于吸收(xshu)剂的吸剂的吸收收(xshu)性能和吸收性能和吸收(xshu)设备的结构特征。设备的结构特征。VOCs吸收工艺吸收工艺精品资料

17、大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制35该工艺适用于该工艺适用于VOCs浓度比较高，温度浓度比较高，温度(wnd)较低和压力较高的场合。较低和压力较高的场合。吸收装置多为气液相反应器。吸收装置多为气液相反应器。吸收吸收(xshu)(xshu)工艺工艺精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制36吸收吸收(xshu)(xshu)工艺工艺 吸收剂的要求吸收剂的要求(yoqi) 对被去除的对被去除的VOCs有较大的溶解性有较大的溶解性 蒸气压低蒸气压低 易解吸易解吸 化学稳定性和无毒无害性化学稳定性和无毒无害性 分子量低分子量低精品资料大气污染大气污染挥发性

18、有机物污染控制挥发性有机物污染控制37吸收吸收(xshu)(xshu)设备设备 主要主要(zhyo)设计指标设计指标 液气比液气比 塔径塔径 塔高塔高精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制383.3.冷凝冷凝(lngnng)(lngnng)法（法（CondensationCondensation）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常作为其它方法的前处理常作为其它方法的前处理冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一物理性质，采用降低系统压这一物理性质，采用降低系统(xtng)温度或提

19、高系温度或提高系统统(xtng)压力的方法，使处于蒸汽状态的污染物冷凝压力的方法，使处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。并从废气中分离出来的过程。精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制39冷凝冷凝(lngnng)系统流程图系统流程图冷凝冷凝(lngnng)(lngnng)原理原理精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制40冷凝类型冷凝类型(lixng)和设备和设备 接触冷凝接触冷凝 被冷凝气体与冷却介质直接接触被冷凝气体与冷却介质直接接触 喷射塔、喷淋塔、填料喷射塔、喷淋塔、填料(tinlio)塔、筛板塔塔、筛板塔 表面冷凝（间接

20、冷却）表面冷凝（间接冷却） 冷凝气体与冷却壁接触冷凝气体与冷却壁接触 列管式、翅管空冷、喷洒式、螺旋板列管式、翅管空冷、喷洒式、螺旋板 传热方程传热方程mQKA t精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制414.4.吸附吸附(xf)(xf)法（法（AdsorptionAdsorption）精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制42吸附吸附(xf)(xf)工艺工艺 活性炭吸附活性炭吸附VOCs的性能最佳的性能最佳 亦有部分亦有部分(b fen)VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附不易解吸，不宜用活性炭吸附精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制43吸附吸附(xf)(xf)工艺工艺 吸附容量吸附容量 利用波拉尼曲线估算利用波拉尼曲线估算( sun) 多组分吸附多组分吸附 过程过程 各组分均匀吸附各组分均匀吸附 于活性炭上于活性炭上 挥发性强的物质挥发性强的物质 被弱的物质取代被弱的物质取代精品资料大气污染大气污染挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制44活性炭的吸附活性炭的吸附(xf)(xf)热热 物理吸附物理吸附(xf) 吸附吸附(xf)热凝缩热热凝缩热+润湿热润湿热 估算式估算式nqma吸附热，吸附热，kJ/kg吸附蒸气量吸附蒸气量,m3/kg常数，表常数，表10-16qa,m n