工業(yè)廢氣治理VOCs工藝原理

 

　　隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速,VOCs的污染有進(jìn)一步擴(kuò)***的趨勢(shì)。而隨著***近環(huán)保政策的愈加嚴(yán)厲，對(duì)有機(jī)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(fā)性有機(jī)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(shù)，主要是由化學(xué)或生化反應(yīng)，用光，熱，微生物和催化劑將VOCs轉(zhuǎn)化成CO2和H2O等無毒無機(jī)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(shù)，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(fā)性有機(jī)化合物。

 

　　傳統(tǒng)的揮發(fā)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(dǎo)體光催化劑的技術(shù)體，低溫等離子得到了迅速發(fā)展。

 

　　處理工藝

 

　　一、吸附工藝

 

　　吸附工藝簡(jiǎn)介

 

　　吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的凈化，對(duì)于高濃度的有機(jī)氣體，通常需要***先經(jīng)過冷凝等工藝將濃度降低后再進(jìn)行吸附凈化。吸附技術(shù)是***為經(jīng)典和常用的氣體凈化技術(shù)，也是目前工業(yè)VOCs治理的主流技術(shù)之一。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑、吸附設(shè)備和工藝、再生介質(zhì)、后處理工藝等。

 

　　活性炭因其具有***比表面積和微孔結(jié)構(gòu)而廣泛應(yīng)用于吸附回收有機(jī)氣體。目前，對(duì)活性炭吸附有機(jī)氣體的研究主要集中在吸附平衡的預(yù)測(cè)、活性炭材料的改性及有機(jī)物的物化性質(zhì)對(duì)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(jī)廢氣是當(dāng)今世界上***為先進(jìn)的技術(shù)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(dòng)力學(xué)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?jī)艋諝獾奈锢砦?，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(qiáng)，非常適合低濃度吸附;

 

　　3.分子直徑小于孔的直徑，孔內(nèi)發(fā)生毛細(xì)治冷凝，吸附容量***;

 

　　4.分子直徑遠(yuǎn)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(diǎn)

 

　　***點(diǎn)：

 

　　(1)適用于低濃度的各種污染物;

 

　　(2)活性炭?jī)r(jià)格不高，能源消耗低，應(yīng)用起來比較經(jīng)濟(jì);

 

　　(3)通過脫附冷凝可回收溶劑有機(jī)物;

 

　　(4)應(yīng)用方便，只與同空氣相接觸就可以發(fā)揮作用;

 

　　(5)活性炭具有******的耐酸堿和耐熱性，化學(xué)穩(wěn)定性較高。

 

　　2.缺點(diǎn)：

 

　　(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?nèi)?，使用一段時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)吸附量小或失去吸附功能;

 

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

 

　　(3)活性炭吸附只是將有毒害氣體轉(zhuǎn)移，并沒有達(dá)到分解有害氣體的功效，可能會(huì)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(jiǎn)介

 

　　用溶液、溶劑或清水吸收工業(yè)廢氣中的揮發(fā)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(shè)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(yīng)包括煉油廠，化工廠，石油和天然氣站裝卸、產(chǎn)生的油氣。石油和天然氣出廠到銷售終端是一個(gè)完整的系統(tǒng)。

 

　　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(chǔ)罐內(nèi)油氣返回油罐車，在加油時(shí)使用真空輔助裝置或油箱內(nèi)壓返回儲(chǔ)罐。在油庫(kù)，煉油廠和其他石油制品經(jīng)銷地設(shè)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(shí)產(chǎn)生的油氣進(jìn)入吸收塔，從出口排出貧油空氣，解吸塔內(nèi)進(jìn)行吸收液的真空解吸，解吸的吸收液再循環(huán)利用，回收塔用汽油將進(jìn)入的解吸氣進(jìn)行回收，尾氣返回吸收塔重復(fù)該過程。用溶液吸收法回收揮發(fā)性有機(jī)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(diǎn)

 

　　1.***點(diǎn)：

 

　　吸收法工藝比較簡(jiǎn)單，設(shè)備投資較低，操作和維修費(fèi)用基本與碳吸附法相當(dāng)，由于吸收介質(zhì)是采用煤油和吸收液，因此沒有二次污染問題。

 

　　2.缺點(diǎn)：

 

　　此工藝方法回收效率低，對(duì)于環(huán)保要求較高時(shí)，很難達(dá)到允許的油氣排放標(biāo)準(zhǔn);設(shè)備占地空間***;能耗高;吸收劑消耗較***，需不斷補(bǔ)充。

 

　　三、冷凝工藝

 

　　冷凝工藝簡(jiǎn)介

 

　　油品在儲(chǔ)運(yùn)和銷售過程中部分輕烴組分揮發(fā)進(jìn)入***氣，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境危害。同時(shí)有機(jī)溶劑廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，每年都有***量的有機(jī)溶劑揮發(fā)到空氣中，危害人類健康，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。采取合適的方法回收這些揮發(fā)性有機(jī)物不但可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本，而且具有巨***的環(huán)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(tài)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(jī)物凝結(jié)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(shè)備采用多級(jí)復(fù)疊或自復(fù)疊制冷技術(shù)，系統(tǒng)流程雖然相對(duì)復(fù)雜，但其關(guān)鍵部件壓縮機(jī)和節(jié)流機(jī)構(gòu)已全部實(shí)現(xiàn)本土化生產(chǎn)，投資和運(yùn)行成本較低。

 

　　根據(jù)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(huán)部分，低溫冷媒在換熱器中和熱的有機(jī)溶劑混合氣體進(jìn)行熱交換，有機(jī)溶劑液化后回收，制冷劑流入儲(chǔ)液罐。

 

　　制冷劑回路，壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，通過風(fēng)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(tài)制冷劑與冷媒進(jìn)行熱交換，低溫冷媒進(jìn)入儲(chǔ)液罐，制冷劑通過吸入過濾器

 

　　進(jìn)入壓縮機(jī)入口，完成整個(gè)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(duì)原料氣體冷卻降溫。根據(jù)原理可分為節(jié)流膨脹制冷，膨脹機(jī)膨脹制冷。根據(jù)工藝可分為制冷劑制冷(如丙烷制冷)，節(jié)流膨脹制冷，膨脹機(jī)膨脹制冷，混合制冷(在膨脹機(jī)膨脹制冷或工藝流體自身節(jié)流膨脹制冷的基礎(chǔ)上外加冷劑制冷)。

 

　　分離方法包括精餾系統(tǒng)精餾分離，分離器相平衡分離。這個(gè)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(gè)部分的選擇都會(huì)影響***終的冷凝效果。