有機(jī)廢氣中VOCs的回收和處理

 

 

 

 

 

核心提示:近30年來(lái)，隨著我***經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我***的空氣質(zhì)量嚴(yán)重受損。過(guò)去的藍(lán)天白云在很多地方都成為了美***的回憶。VOCs污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了我***可持續(xù)發(fā)展和人民生活質(zhì)量。

 

30年來(lái)，隨著我***經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我***的空氣質(zhì)量受到了嚴(yán)重的損害。過(guò)去的藍(lán)天白云在很多地方都成為了美***的回憶。VOCs污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了我***可持續(xù)發(fā)展和人民生活質(zhì)量。

有機(jī)廢氣中VOCs的回收和處理

揮發(fā)性有機(jī)化合物(揮發(fā)性有機(jī)化合物)揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放主要來(lái)自石化工業(yè)、有機(jī)化合物的氯氣系統(tǒng)和有機(jī)溶劑涂層系統(tǒng)。揮發(fā)性有機(jī)化合物釋放到***氣中會(huì)引起一系列的健康、環(huán)境和安全問(wèn)題。當(dāng)有機(jī)溶劑揮發(fā)到***氣中，它不能被環(huán)境分解，所以它對(duì)環(huán)境的危害不局限于生活在油漆中的人。以涂層為例，有機(jī)揮發(fā)性化合物(VOCs)在涂層剛剛完成時(shí)可以揮發(fā)95% - 97%左右，但后者的2% - 5%將在未來(lái)幾年內(nèi)釋放出來(lái)，使長(zhǎng)期生活在有毒環(huán)境中的人們暴露出來(lái)。這些揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)含有芳香烴(甲苯、二甲苯、二甲苯等)、乙酸乙酯、丙酮等，這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟、眼睛、鼻子、喉嚨等呼吸系統(tǒng)。

 

鑒于其危害性，西方發(fā)達(dá)***家已經(jīng)頒布了控制其排放的法律法規(guī)?！吨?*****氣污染防治法》***三十六條規(guī)定，嚴(yán)格限制向***氣排放含有毒物質(zhì)的氣體和粉塵。確有需要排放的，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行凈化處理，不得超過(guò)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。***三十七條規(guī)定工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w應(yīng)當(dāng)循環(huán)使用。這些都促進(jìn)了VOCs處理技術(shù)的發(fā)展。

 

1。揮發(fā)性污染物的類型

 

根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，可分為8類，如表1所示。

 

表1可回收的常見(jiàn)VOCs

表1可回收的常見(jiàn)VOCs

2。有機(jī)溶劑的回收和處理。

 

目前，VOCs的處理方法主要分為破壞性方法和非破壞性方法。破壞方法包括燃燒法和催化氧化法，將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。非破壞性方法包括縮合、吸收、吸附和膜分離。

 

碳的吸附和冷凝長(zhǎng)期以來(lái)一直是工業(yè)化的。碳吸附法是目前應(yīng)用***廣泛的一種方法，對(duì)苯、乙酸乙酯、氯仿和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物的回收非常有效。冷凝法主要用于回收高沸點(diǎn)和高濃度VOCs。膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子過(guò)濾等***點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于水處理化工、電子、醫(yī)藥、食品加工等***域，成為本世紀(jì)***重要的分離技術(shù)之一。

 

2.1燃燒的方法

 

燃燒法是指揮發(fā)性有機(jī)物在高溫、充足空氣下的完全燃燒，分解為CO2和H2O。對(duì)石油化工、印刷、涂料生產(chǎn)、醫(yī)藥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度VOCs氣體的處理具有較高的效率。但如果廢氣中含有氯、硫、氮等元素，燃燒后會(huì)產(chǎn)生有害氣體，造成二次污染。燃燒方法包括直接燃燒、催化燃燒和熱燃燒。熱燃燒法是指處理低濃度的廢氣，增加燃燒氣體以提高溫度，達(dá)到去除的目的。催化燃燒方法是使用催化劑減少揮發(fā)性有機(jī)化合物的儀器所需氣體燃燒溫度,并能回收燃燒所產(chǎn)生的熱量,如楊措/ CeO2 -氧化鋯/二氧化鈦催化劑,溫度達(dá)到270℃可以完全除去乙酸乙酯。催化燃燒法廣泛應(yīng)用于焦化、化工、金屬印刷等行業(yè)。近年來(lái)，***內(nèi)外研究人員一直在開(kāi)發(fā)新的催化劑，以實(shí)現(xiàn)能源安全的雙重效益

2.4.2流化床吸附法

移動(dòng)床吸附系統(tǒng)由吸附單元和解吸單元組成。廢氣從吸附床底部流出，從底部流向***部，流動(dòng)吸附劑，吸附劑與吸附劑接觸后被吸附。凈化后的廢氣從***部排出，VOCs的吸附劑從底部排出并進(jìn)入解吸單元。在解吸單元中，將吸附劑加熱以釋放有機(jī)物質(zhì)，并將氣體引入冷凝單元以回收有機(jī)溶劑。再生后，將吸附劑送回吸附單元***部，繼續(xù)吸附操作。

2.4.3濃縮輪法

濃縮輪是一個(gè)充滿吸附劑的旋轉(zhuǎn)輪。廢氣從轉(zhuǎn)輪的上游側(cè)進(jìn)入濃縮輪的吸附區(qū)域，吸附的廢氣從轉(zhuǎn)輪的下游排出；同時(shí)，較小的氣流的解吸氣體的較高溫度I。NTO在廢氣流的相反方向上的濃縮輪的解吸區(qū)域，并且吸附的VOC被去除。濃縮輪以一定的速度緩慢旋轉(zhuǎn)，從而可以在系統(tǒng)中完成吸附和解吸，從而可以濃縮VOC，******降低設(shè)備投資。

2.5膜分離法

2.5.1氣膜分離原理

膜法氣體分離的基本原理是根據(jù)壓力下混合氣體中各組分的不同傳輸速率來(lái)達(dá)到分離目的。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的膜，氣體的傳輸和擴(kuò)散模式不同，因此分離機(jī)理不同。目前，氣體通過(guò)膜分離的機(jī)理有兩種：一是氣體通過(guò)多孔膜的擴(kuò)散機(jī)理；二是氣體通過(guò)非多孔膜的溶解和擴(kuò)散機(jī)制。膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)污水處理、氣體分離、食品加工、石化產(chǎn)品等***域。由于膜分離操作溫度為室溫，且材料不發(fā)生相變，具有節(jié)能、高效的***點(diǎn)。

2.5.2膜法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物的工藝

在VOCs的分離過(guò)程中，通常使用硅橡膠膜等橡膠聚合物膜。分離過(guò)程如圖1所示。

有機(jī)蒸氣分離膜示意圖

VOCs的空氣流動(dòng)，在一定的壓差下，VOCs***先滲透膜，并在膜的可滲透?jìng)?cè)形成富VOCs流動(dòng)，并在膜的截留側(cè)形成較差的VOCs氣流，主要包含不易滲透W的氣體。氮、氧和甲烷。

2.5.3膜法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物的工藝

1）冷凝一膜分離

對(duì)于高濃度VOCs，2%～40%（V%）的氣流主要由壓縮冷凝和膜系統(tǒng)組成。流程圖如2所示。這種集成技術(shù)可以使VOCs的回收率達(dá)到95%～99%，而非低溫壓縮和冷凝過(guò)程只能回收約60%的VOCs。同時(shí)，該工藝可將原來(lái)的低溫冷凝回收改為常溫冷凝回收，如PVC工業(yè)中氯乙烯VCM單體的回收。目前的工藝是采用20℃下深冷回收，保證冷凝器出口流量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如果使用圖2的流程，冷凝可以在常溫下冷凝。濃縮后的VCM在膜系統(tǒng)濃縮后進(jìn)一步濃縮，通過(guò)調(diào)節(jié)膜面積和操作參數(shù)可以調(diào)節(jié)膜的濃度和操作參數(shù)。滿足排放要求。這避免了冷凝器的周期解凍和維持低冷凝溫度的高運(yùn)行成本。

壓縮冷凝膜系統(tǒng)

2）膜分離真空冷凝

空氣中有一些廢氣，如苯、甲苯、二甲苯，VOCs含量可達(dá)到幾萬(wàn)上萬(wàn)ppm，直接壓縮冷凝，往往得不到液態(tài)VOCs，此時(shí)使用的技術(shù)如圖3所示。鼓風(fēng)機(jī)將含VOCs的空氣運(yùn)載到膜表面，利用真空泵在膜的可滲透?jìng)?cè)產(chǎn)生一定的真空，提供氣體滲透的驅(qū)動(dòng)力，使VOCs富集在滲透?jìng)?cè)，然后回收富集VOCs。以液體的形式凝結(jié)。膜的捕獲側(cè)的VOCs含量很低，可以是DIR。