環(huán)保在線
技術(shù)文章
海州環(huán)保整理了有關(guān)VOC有機(jī)廢氣治理的全部處理工藝
閱讀：516 發(fā)布時(shí)間：2022-6-28 揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是包裝印刷、表面涂裝、石油化工、有機(jī)化工等需要化學(xué)反應(yīng)或使用有機(jī)溶劑的行業(yè)在生產(chǎn)過程中排放的污染物。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的定義，VOCs為熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。VOCs的主要成分為烷烴、烯炔烴、芳香烴、羰基化合物、鹵代烴等，特點(diǎn)是沸點(diǎn)較低、分子量小、常溫下易揮發(fā)，VOCs多具有刺激性氣味和毒性，且易燃易爆。由于VOCs的危險(xiǎn)性與危害性，我國針對各行業(yè)制定了廢氣排放要求。隨著我國環(huán)保意識的提升和工業(yè)升級的需要，廢氣排放的要求越來越嚴(yán)格，對于VOCs處理的需求增長迅速。
VOCs處理技術(shù)從基礎(chǔ)原理上可以分為回收法和分解法兩大類:
回收法是通過吸附、吸收、冷凝和膜分離等方法對VOCs進(jìn)行處理。吸附法是通過活性炭、沸石分子篩等具有多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)對VOCs進(jìn)行物理吸附和捕捉，然后通過升溫、減壓、提高濕度等方法對吸附的VOCs進(jìn)行解吸。吸收法分為物理吸收和化學(xué)吸收，物理吸收是根據(jù)有機(jī)物相似相溶的原理，選用弱極性、高沸點(diǎn)、低揮發(fā)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的有機(jī)溶劑對VOCs進(jìn)行吸收，再通過VOCs與有機(jī)溶劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離；化學(xué)吸收是通過酸洗、堿洗等方法酸堿與VOCs反應(yīng)進(jìn)行吸收。冷凝法是利用有機(jī)物在不同溫度下飽和蒸汽壓不同，通過冷凝器降溫或升壓，使VOCs冷凝后從氣相中分離。膜分離法是選擇對VOCs具有選擇性滲透的高分子膜，通過膜兩側(cè)的壓力差，使VOCs透過膜被收集。
分解法分為燃燒法和非燃燒法。燃燒法又稱為熱氧化法，主要分為直接熱氧化、催化熱氧化和蓄熱熱氧化，VOCs大多數(shù)是由碳、氫、氧等元素構(gòu)成的有機(jī)化合物，燃燒法是在300~900℃的高溫下，使VOCs燃燒分解為二氧化碳和水。非燃燒法包括生物處理法、光催化法和低溫等離子法等。生物處理法是將VOCs氣體通過微生物填充層，由微生物將VOCs轉(zhuǎn)化為無害的無機(jī)物。光催化法是通過光催化劑吸收光子，與表面的水反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基和活性氧物質(zhì)，羥基自由基具有120kJ·mol-1的反應(yīng)能，高于有機(jī)物中的各類化學(xué)鍵能，例如C-C鍵83kJ·mol-1、C-H鍵99kJ·mol-1、C-N鍵73kJ·mol-1、C-O鍵84kJ·mol-1、H-O鍵111kJ·mol-1、N-H鍵93kJ·mol-1，因而能迅速有效地將VOCs分解為二氧化碳和水。低溫等離子法是在外加電場作用下，通過介質(zhì)放電產(chǎn)生超高能電子對VOCs進(jìn)行輻射和電離，使VOCs氧化降解為二氧化碳和水。
VOCs處理技術(shù)中，吸附法、冷凝法和膜分離法適用于有回收價(jià)值的高濃度VOCs的處理，投資高，維護(hù)成本和耗材費(fèi)用均較高；吸收法可選溶劑種類較少，費(fèi)用高，處理量小，易造成二次污染；生物處理法設(shè)備體積大，處理效率較低；光催化法光能利用率低，對透光度要求高，處理效率受制于紫外線波長和催化劑性質(zhì)，且易產(chǎn)生二次污染；低溫等離子法易產(chǎn)生氮氧化物及其他二次生成物。以上處理技術(shù)，由于自身技術(shù)特點(diǎn)只能應(yīng)用于特定VOCs處理工況，適用范圍均較窄。
燃燒法處理技術(shù)具有處理量大、效率高、節(jié)能環(huán)保、易維護(hù)和適用于各種VOCs的優(yōu)點(diǎn)，是目前化工、涂裝、印刷包裝等行業(yè)中常用的VOCs處理方法。
直接熱氧化處理技術(shù)是將VOCs作為燃料直接燃燒的處理方法，適用于VOCs濃度和熱值均較高的廢氣。當(dāng)廢氣中VOCs濃度較低不滿足直接熱氧化條件時(shí)，可以設(shè)置轉(zhuǎn)輪濃縮等VOCs濃縮裝置，將廢氣濃縮后再進(jìn)行處理，并適當(dāng)補(bǔ)充燃料氣。
催化熱氧化處理技術(shù)是一種氣-固相催化反應(yīng)，催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能，顯著降低反應(yīng)溫度，并使反應(yīng)物富集到催化劑表面提高反應(yīng)速率。與直接熱氧化相比，催化熱氧化反應(yīng)溫度低，能耗低，可以有效降低甚至消除NOx生成。
蓄熱熱氧化處理技術(shù)是通過蓄熱陶瓷或其他高密度惰性材料床層從處理后氣體中吸收并儲存熱量，再將熱量釋放給入口的低溫廢氣，而不是采用管殼式換熱器，蓄熱陶瓷使用壽命較長，可達(dá)10a以上。常用的蓄熱熱氧化處理技術(shù)有三室蓄熱式熱氧化爐工藝和旋轉(zhuǎn)蓄熱式熱氧化爐工藝，都是通過切換蓄熱室來實(shí)現(xiàn)蓄熱陶瓷的吸熱和放熱。
綜上所述，VOCs燃燒法處理技術(shù)主要分為直接熱氧化、催化熱氧化和蓄熱熱氧化。直接熱氧化處理技術(shù)工作溫度高，對設(shè)備材料和結(jié)構(gòu)要求高，有部分NOx生成，熱回收率較低，設(shè)備操作和維護(hù)方便，適用于中小規(guī)模、較高濃度的VOCs處理；催化熱氧化處理技術(shù)工作溫度低，能耗低，可以有效降低甚至消除NOx生成，熱回收率較低，需要定期更換催化劑，適用于中小規(guī)模的VOCs處理；蓄熱熱氧化處理技術(shù)工作溫度高，廢氣處理量大，處理效率和熱回收率均較高，能耗，蓄熱陶瓷壽命長，設(shè)備易維護(hù)，適用于中大規(guī)模的VOCs處理。