工業廢氣治理VOCs工藝原理

 

　　隨著工業化進程的加速,VOCs的污染有進一步擴***的趨勢。而隨著***近環保政策的愈加嚴厲，對有機污染廢氣的排放控制就顯得更為重要了。

 

　　處理原理及分類

 

　　目前的揮發性有機污染物的治理包括破壞性，非破壞性方法，及這兩種方法的組合。破壞性的方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化，低溫等離子體及其集成的技術，主要是由化學或生化反應，用光，熱，微生物和催化劑將VOCs轉化成CO2和H2O等無毒無機小分子化合物。非破壞性法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術，通過物理方法，控制溫度，壓力或用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑等來富集和分離揮發性有機化合物。

 

　　傳統的揮發性廢氣處理常用吸收、吸附法去除，燃燒去除等，廢氣處理公司在***近幾年中，半導體光催化劑的技術體，低溫等離子得到了迅速發展。

 

　　處理工藝

 

　　一、吸附工藝

 

　　吸附工藝簡介

 

　　吸附法主要適用于低濃度氣態污染物的凈化，對于高濃度的有機氣體，通常需要***先經過冷凝等工藝將濃度降低后再進行吸附凈化。吸附技術是***為經典和常用的氣體凈化技術，也是目前工業VOCs治理的主流技術之一。吸附法的關鍵技術是吸附劑、吸附設備和工藝、再生介質、后處理工藝等。

 

　　活性炭因其具有***比表面積和微孔結構而廣泛應用于吸附回收有機氣體。目前，對活性炭吸附有機氣體的研究主要集中在吸附平衡的預測、活性炭材料的改性及有機物的物化性質對活性炭吸附性能的影響。

 

　　活性炭吸附工藝原理及流程

 

　　活性炭纖維吸附有機廢氣是當今世界上***為先進的技術之一，活性炭纖維比顆粒狀活性炭具有更***的吸附容量和更快的吸附動力學性能，活性炭吸、脫附工藝流程見圖1。

 

　　活性炭吸附工藝影響因素

 

　　活性炭凈化空氣的物理吸附，所示四種情況：

 

　　1.分子直徑***于孔的直徑，由于空間位阻，分子不能入孔，因此不吸附;

 

　　2.分子直徑等于孔的直徑，吸附劑的捕捉力很強，非常適合低濃度吸附;

 

　　3.分子直徑小于孔的直徑，孔內發生毛細治冷凝，吸附容量***;

 

　　4.分子直徑遠小于孔的直徑，吸附分子很容易解吸，解吸速率高，低濃度下的吸附量較小。

 

　　活性炭吸附工藝的***缺點

 

　　***點：

 

　　(1)適用于低濃度的各種污染物;

 

　　(2)活性炭價格不高，能源消耗低，應用起來比較經濟;

 

　　(3)通過脫附冷凝可回收溶劑有機物;

 

　　(4)應用方便，只與同空氣相接觸就可以發揮作用;

 

　　(5)活性炭具有******的耐酸堿和耐熱性，化學穩定性較高。

 

　　2.缺點：

 

　　(1)吸附量小，物理吸附存在吸附飽和問題，隨著吸附劑的消耗，吸附能力也變弱，使用一段時間后可能會出現吸附量小或失去吸附功能;

 

　　(2)吸附時，存在吸附的專一性問題，對混合氣體，可能吸附性會減弱，同時也存在分子直徑與活性炭孔徑不匹配，造成脫附現象;

 

　　(3)活性炭吸附只是將有毒害氣體轉移，并沒有達到分解有害氣體的功效，可能會帶來二次污染。不適高濃度廢氣，不適含水或含粒狀物的廢氣。

 

　　二、吸收工藝

 

　　吸收工藝簡介

 

　　用溶液、溶劑或清水吸收工業廢氣中的揮發性氣體，使其與廢氣分離的方法叫吸收法。溶液、溶劑、清水稱為吸收劑。吸收劑不同可以吸收不同的有害氣體。

 

　　吸收法使用的吸收設備叫吸收器、凈化器或洗滌器。吸收法的工藝流程和濕法除塵工藝近似，只是濕法除塵工藝用清水，而吸收法凈化有害氣體要用溶劑或溶液。

 

　　吸收工藝原理及流程

 

　　以石油和天然氣回收為例，石油和天然氣回收應包括煉油廠，化工廠，石油和天然氣站裝卸、產生的油氣。石油和天然氣出廠到銷售終端是一個完整的系統。

 

　　美***和歐洲***家，通常是在加油站采用一階段和兩階段油氣回收措施，即密閉卸油與加油，儲罐內油氣返回油罐車，在加油時使用真空輔助裝置或油箱內壓返回儲罐。在油庫，煉油廠和其他石油制品經銷地設置油氣回收裝置，回收油氣。

 

　　吸收法通常用于油氣回收。裝卸油品時產生的油氣進入吸收塔，從出口排出貧油空氣，解吸塔內進行吸收液的真空解吸，解吸的吸收液再循環利用，回收塔用汽油將進入的解吸氣進行回收，尾氣返回吸收塔重復該過程。用溶液吸收法回收揮發性有機物的吸收液通常是***殊的吸收液，吸收液的選擇將影響回收效果。

 

　　吸收工藝***缺點

 

　　1.***點：

 

　　吸收法工藝比較簡單，設備投資較低，操作和維修費用基本與碳吸附法相當，由于吸收介質是采用煤油和吸收液，因此沒有二次污染問題。

 

　　2.缺點：

 

　　此工藝方法回收效率低，對于環保要求較高時，很難達到允許的油氣排放標準;設備占地空間***;能耗高;吸收劑消耗較***，需不斷補充。

 

　　三、冷凝工藝

 

　　冷凝工藝簡介

 

　　油品在儲運和銷售過程中部分輕烴組分揮發進入***氣，造成資源浪費和環境危害。同時有機溶劑廣泛應用于工業生產中，每年都有***量的有機溶劑揮發到空氣中，危害人類健康，造成嚴重的環境污染。采取合適的方法回收這些揮發性有機物不但可以降低企業生產成本，而且具有巨***的環保效益。

 

　　冷凝法是用來回收VOCs的一種有效方法，其基本原理是利用氣態污染物在不同的溫度和壓力下具有不同飽和蒸汽壓，通過降低溫度和增加壓力，使某些有機物凝結出來，使VOCs得以凈化和回收。

 

　　冷凝工藝原理及流程

 

　　冷凝式油氣回收設備采用多級復疊或自復疊制冷技術，系統流程雖然相對復雜，但其關鍵部件壓縮機和節流機構已全部實現本土化生產，投資和運行成本較低。

 

　　根據換熱治工作原理可分為制冷劑回路和氣體回路部分，換熱治連接兩部。在氣體循環部分，低溫冷媒在換熱器中和熱的有機溶劑混合氣體進行熱交換，有機溶劑液化后回收，制冷劑流入儲液罐。

 

　　制冷劑回路，壓縮機將制冷劑壓縮成高溫高壓氣態制冷劑，通過風冷冷凝器液化，通過干燥過濾器，在冷媒-制冷劑熱交換器中冷的液態制冷劑與冷媒進行熱交換，低溫冷媒進入儲液罐，制冷劑通過吸入過濾器

 

　　進入壓縮機入口，完成整個的制冷劑冷媒換熱過程。

 

　　冷凝工藝的影響因素

 

　　冷凝分離法回收輕烴要對原料氣體冷卻降溫。根據原理可分為節流膨脹制冷，膨脹機膨脹制冷。根據工藝可分為制冷劑制冷(如丙烷制冷)，節流膨脹制冷，膨脹機膨脹制冷，混合制冷(在膨脹機膨脹制冷或工藝流體自身節流膨脹制冷的基礎上外加冷劑制冷)。

 

　　分離方法包括精餾系統精餾分離，分離器相平衡分離。這個過程一般包括脫水、增壓(低壓力氣體)、精餾和制冷。以上冷凝工藝的各個部分的選擇都會影響***終的冷凝效果。