挥发性有机物污染控制课件

挥发性有机物污染控制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－气相中组分i的摩尔分数－液相中组分i的摩尔分数－纯组分i的蒸气压－总压蒸气压气液平衡：克劳休斯－克拉佩龙（Clausius－Clapyron）方程－平衡蒸气压，mmHg－系统温度，K－经验常数－温度，oC－经验常数，参见表10-2

安托万（Antoine）方程挥发与溶解VOCs排放第二节VOCs污染预防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石油及石化生产过程：回收利用放空气体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－组分i的排放量－排出空气中VOCs的浓度－组分i的摩尔质量－排出空气中VOCs的摩尔分率－混合气体的摩尔体积充入、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/%汽油的转移和呼吸损耗转移损耗控制方法转移损耗控制方法－阶段1控制转移损耗控制方法－阶段2控制第三节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）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－燃烧时放出的热量VOCs燃烧原理及动力学燃烧动力学单位时间VOCs减少

多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程

氧气浓度远高于VOCs浓度VOCs燃烧原理及动力学VOCsA,1/sE,kcal/molk,1/s538oC649oC760oC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Ethylacrylate乙烯3.89E+077.43E+213.74E+141.34E+175.13E+124.82E+115.65E+145.37E+112.19E+121.37E+124.39E+115.20E+0529.195.958.276.647.645.663.648.146.050.844.714.70.560340.000110.077600.000310.764670.248510.004110.058690.880940.028040.3956258.863534.930.146.020.0926.847.510.482.1427.441.2511.18170.6427.2138.59183.058.41438.42109.1119.9335.97407.9924.64154.04404.29VOCs燃烧原理及动力学例：试计算燃烧温度分别为538、649和760oC时，去除废气中99.9%的苯所需的时间。解：假设燃烧反应为一级，即n=l，一级反应，对式（10-8）积分，得

当T=5380C时，由表10-8，得k=0.00011/s，代入式（10-9），得

同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间分别为49s、0.2s。

（10-9）VOCs燃烧原理及动力学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－混合气体的爆炸极限－i组分的爆炸极限－各组分的百分含量燃烧工艺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热力燃烧（ThermalCombustion)适于低浓度废气的净化温度低，540～820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合燃烧工艺热力燃烧燃烧工艺催化燃烧（CatalyticCombustion）燃烧工艺具有热回收装置的催化燃烧器催化燃烧装置燃烧工艺催化燃烧优点：无火焰燃烧，安全性好温度低：300～450oC，辅助燃料消耗少对可燃组分浓度和热值限制少燃烧工艺吸收（洗涤）法（Absorption）吸收工艺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分子量低吸收设备主要设计指标液气比塔径塔高冷凝法（Condensation）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

时，对应温度为泡点

泡点温度

时，对应的温度为露点

Ki－相平衡常数

露点温度

相平衡常数冷凝计算压力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

冷凝热

由和上式可得f、xi、yi

气液平衡关系代入上式得i组分的物料平衡

物料平衡

液化率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、喷洒式、螺旋板传热方程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气液平衡出口VOCs分压冷凝温度吸附法（Adsorption）吸附工艺吸附工艺活性炭吸附VOCs的性能最佳亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附吸附工艺吸附容量利用波拉尼曲线估算多组分吸附过程各组分均匀吸附于活性炭上挥发性强的物质被弱的物质取代活性炭的吸附热物理吸附吸附热＝凝缩热+润湿热估算式－吸附热，kJ/kg－吸附蒸气量,m3/kg－常数，表10-16生物法（BiologicalOxidation）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

工艺生物洗涤塔（悬浮生长系统）生物滴滤塔生物滴滤塔生物膜内降解的数学模型微元物料平衡费克定律+米－门公式生物滴滤塔液膜内传