常见VOCs治理设施工艺

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1、常见VOCs治理设施工艺(工艺介绍和成本分析)一、VOC废气处理简介(一) 来源大气中VOCs污染物是人为源和天然源排放到大气中有机化合物-非甲烷烃 类的总称，目前正受到日益广泛的关注。全世界在空气中检出的VOCs已经有约150余种，其中有毒的约80余种。 人们关注的大气中的VOCs主要来自人为污染源：即生产工艺过程排放。这些工 艺过程包括：石化厂、炼油厂及在生产过程中大量使用有机溶剂的相关行业， 如涂料生产、涂装、印刷、制药、皮革加工、树脂加工等。(二) 危害VOCs是强挥发、有特殊气味、有刺激性、有毒的有机气体，部分己被列为 致癌物，如氯乙烯、苯、多环芳烃等。其危害主要有：(1) 在阳光照

2、射下，NOx和大气中的VOCs发生光化学反应，生成臭氧、过 氧硝基酞(PAN)、醛类等光化学烟雾，造成二次污染，刺激人的眼睛和呼吸系 统，危害人的身体健康。这些污染物同时也会危害农作物的生长，甚至导致农 作物的死亡。(2) 大多数VOCs有毒、有恶臭，使人容易染上积累性呼吸道疾病。在高浓 度突然作用下，有时会造成急性中毒，甚至死亡。(3) 大多数VOCs都易燃易爆，在高浓度排放时易酿成爆炸。(4) 部分VOCs可破坏臭氧层。(三) 污染控制技术VOCs的控制技术基本分为两大类。第一类是预防性措施，以更换设备、改进工艺技术、防止泄漏乃至消除 VOCs排放为主，这是人们所期望的，但是以目前的技术水

3、平，向环境中排放和 泄露不同浓度的有机废气是不可避免的，这时就必须采用第二类技术。第二类技术为控制性措施，以末端治理为主。末端控制技术包含两类，第 一类是非破坏性方法，即采用物理方法将VOCs回收；第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为无毒或低毒物质的破坏性方法。对于比较高浓度的或比较昂贵的VOCs宜采用回收技术加以循环利用。常用 的回收技术主要有吸附、吸收、冷凝、膜技术等。挥发性有机化合物（VOCs）废气处理的控制技术包括直燃焚化法、触媒焚 化法、活性碳吸附法、吸收法、冷凝法等。有机废气的处理方法主要有两类:一类是回收法。就是通过物理方法，在一 定温度、压力下，用选择性吸附剂和选择性渗透膜

4、等方法来分离挥发性有机化 合物（VOCs），主要包括活性碳吸附、变压吸附、冷凝法和生物膜法等;另一类是 消除法。消除法是通过化学或生物反应，用光、热、催化剂和微生物等将有机 物转化为水和二氧化碳，主要包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等 离子体分解法、光分解法等。VOCs废气处理技术简介处理方法原理适用回收 技术吸附 技术吸附法是目前最广泛使用的VOCs回收法。它属于干 法工艺，是通过具有较大比表面积的吸附剂对废气 中所含的VOCs进行吸附，将净化后的气体排入大 气。常见的吸附剂有粒状活性炭、活性炭纤维、沸 石、分子筛、多孔粘土矿石、活性氧化铝、硅胶和 高聚物吸附树脂等。活性炭吸法最适于

5、处理VOCs浓 度为300-5000ppm的有机废气。主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部 分含氯溶剂、常用醇类、部分翻类和酯类等；活性炭 纤维吸附低浓度以至痕量的吸附质时更有效，可用 于回收苯乙烯和丙烯月青等，但费用较活性炭吸附法 高。该法己广泛用于喷漆行业的苯、乙醇和醋酸乙 酯，制鞋行业的三苯（苯、甲苯、二甲苯）和丙酮， 印刷行业的异丙醇、醋酸乙酯和甲苯，电子行业的二 氯甲统和三氯乙烷的吸附回收。吸收 技术吸收法是利用液体吸收液从气流中吸收气态VOCs 的一种方法，其常用方式有填料塔和喷淋塔两种吸 收法，吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸 收设备的结构特征。该法对吸收剂和吸收设

6、备的有 较高的要求，而且需要定期更换吸收剂，过程较复 杂，费用较高。常用于处理高温度（50%） VOCs气流。该法的处理 浓度范围为500-50OOppm，效率高达95%-98%，但投 资较大，设计困难，应用较少。冷凝 技术冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸 汽压这一性质，采用降低温度、提高系统的压力或 者既降低温度又提高压力的方法，使处于蒸气状态 的VOCs冷凝并从废气中分离出来的过程。在给定 的温度下VOCs的初始浓度越大，VOCs的去除率越 高。冷凝法特别适用于处理VOCs浓度在lOOOOppm以上 的较高浓度的有机蒸气，VOCs的去除率与其初始浓 度和冷却温度有关。在给定的温度

7、下，VOCs的初始浓度越大，VOCs的去 除率越高。冷凝法在理论上可达到很高的净化程度， 但是当浓度低于几个ppm时，须采取进一步的冷冻 措施，使运行成本大大提高，所以冷凝法不适宜处理 低浓度的有机气体，而常作为其他方法（如吸附法、 焚烧法和使用溶剂吸收）净化高浓度废气的前处理， 以降低有机负荷，回收有机物。销毁 技术燃烧 技术热破坏是目前应用比较广泛也是研究较多的有机 废气治理方法，特别是对低浓度有机废气。有机化 合物的热破坏可分为直接火焰燃烧和催化燃烧。燃 烧时所发生的化学作用主要是燃烧氟化作用及高 温下的热分解。直接燃烧法：把废气中可燃的有警组分当作燃料直 接燃烧。因此，该方法只适用于净

8、化可燃有警组分 浓度较高的废气，或者是用于净化有害组分燃烧时 热值较高的废气。催化燃烧法：在催化剂作用下，使废气中的有害可 燃组分完全氧化为C02和史0等。由于绝大部分有 机物均具有可燃烧性，因此催化燃烧法己成为净化 含碳氢化合物废气的有效手段之一。又由于很大一 部分有机化合物具有不同程度的恶臭，因此催化燃 烧法也是消除恶臭气体的有效手段之一。这种方法只能适用于净化那些可燃的或在高温情况 下可以分解的有害物质.对化工、啧漆、绝缘材料等 行业的生产装置中所排出的有机废气，广泛采用了 燃烧净化的手段。由于VOCs燃烧氧化的最终产物是 C02、H20等，因而使用这种方法不能回收到有用的物 质:但由子

9、燃烧时放出大量的热，使排气的温度很 高，所以可以回收热量。优点：一般情况下去除率均在95%以上。光催化降解利用催化剂（如Ti02）的光催化性，氧化吸附在催 化剂表面的VOCs，最终产生C02和史0。其利用用 光照射半导体光催化剂，使半导体的电子充满的价 带跃迁到空的导带，而在价带留下带正电的空穴（h+）。光致空穴具有很强的氧化性，可夺取半导体 颗粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子，使原本不 吸收光而无法被光子直接氧化的物质，通过光催化 剂被活化氧化。光致电子还具有很强的还原性，使 得半导体表面的电子受体被还原。由于该技术还没有很完备的理论，在光催化Ti02的 产物上一直存在争论，不能确定中间产物

10、是否会造 成二次污染。而且，光催化氧化法存在着催化剂的失 活、催化剂难以固定，且催化剂固定后催化效率降 低的缺点，因此该技术吕前尚未商业化。生物 降解 技术生物降解技术最早应用于脱臭，近年来逐渐发展成 为VOCs的新型污染控制技术。该技术中，含有VOCs 的废气由湿度控制器进行加湿后透过生物滤床的 布气板，沿滤料均匀向上移动，在停留时间内，气 相物质通过平流效应、扩散效应、吸附等综合作用， 进入包围在滤料表面的活性生物层，与生物层内的 微生物发生好氧反应，进行生物降解，最终生成C02 和H0。生物降解法设备简单，运行维护费用低，无二次污染 等优点，尤其在处理低浓度、生物可降解性好的气态 污染物

11、时更显其经济性。体积大和停留时间长是生 物法的主要问题，同时该法对成分复杂的废气或难 以降解的VOCs去除效果较差。等离 子体 技术2等离子体被称为物质的第四种形态，自电子、离子、 自由基和中性粒子组成，是导电性流体，总体上保 持电中性。发展前景比较广阔的等离子体技术是电 晕放电技术，用其处理VOCs具有效率高、能量利 用率高、设备维护简单、费用低等优点.电晕放 电是指在非均匀电场中，用较高的电场强度使气体 产生“电子雪崩”，出现大量的自由电子，这些电 子在电场力的作用下做加速运动并获得能量。当这 些电子具有的能量与C-H、C=C或C-C键的键能相 同或相近时，就可以打破这些键，从而破坏有机物

12、 的结构。电晕放电可以产生以臭氧为代表的具有强 氧化能为的物质，可以氧化有机物。所以电晕法处 理VOCs理论上是上述两种机理共同作用的结果。电晕放电技术对VOCs的处理效率很高，应用范围广， 基本上各类VOCs都能有效处理，对低浓度VOCs处 理效果显著。运行工艺简单，维护方便、能耗低，比 传统方法更经济有效。存在的问题是，该技术还处于 实验室研究阶段，处理量较小；该技术对电源的要求 很高，在分解VOCs分子的同时，还有一些有害副产 物产生，如NOx、CO、O3等。衰LEWVtJ处理技木能力比快工艺魅款廉岐终产物适用葩田不是r M贵用兹革费用回位技术中中匿育忙物饪浓弟汽国广咀附剂而再生及理X中

13、高用堂.与云范回唳归利涯以透择中低+树g单这衡高沌虔招定研-低中中身机卷高浓度，mSt作为冷倏K3i!理工呼始S技术Z高匚如，asD基谖底再向广易卢生毫玄中间声易光最化W中中中COg, liQ高抵宣.表围广催化剂虚也无.失任生物值低R低COgi BjgQ此浓度，mSt时沮度隹度装位兄辱等高子摭中中COj HjO些馆度SttHir电靠整求朦，盲毒产SSVOCs处理工艺对比（不考虑进风风机运行成本）处理工艺名称工艺处理原理适用范围去除效率使用寿命进风量及浓度投资运行成本（电按1元/度，天 然气按3.5元/ 方计）维护与安全备注活性炭吸附利用活性炭吸 附性能对有机 物进行吸附90%W20mg/m3活

14、性炭一 般设计使 用寿命为 15-60 天10000m3/hVOC200mg/m36万 元左 右根据活性炭6000元/吨，60天更换计算，每天工作8h，每天运行成本480元/天更换活性 炭操作繁 琐；安全 性能高。需活性炭4.8吨，定期更换活性 炭即为成本费用，活性炭直接吸 附工艺目前已被淘汰。低温等离子利用电子束，瞬间产生的能量对有机分子进行分解适用于大风 量VOC小于 300mg/m3废 气处理50%W100mg/m33-5年100000m3/hVOC200mg/m38万 元左 右按照每天工作8h计算，每天 运行成本12.8 元/天定期清理 简单；安 全性能高装机功率2-6kw，实际使用效

15、能 80%计，1.6kw，可按风量叠加成 本UV光 催化 氧化利用紫外光特 定波段产生能 量对有机分子 进行分解适用于大风 量VOC小于 300mg/m3废 气处理50%W100mg/m31-3年灯管使用 寿命 800012000 小100000m3/hVOC200mg/m39万 元左 右按照每天工作 8小时计算，6 元/h。每天运 行费用48元/ 天更换紫外 灯操作繁 琐；安全 性能高桩基功率6-15kw，可按照风量叠 加成本RCO 活性 炭吸 附脱 附催 化燃 烧利用活性炭吸 附后，解析活 性炭中的有机 物，并引到催 化燃烧室，在 280-370C 于催 化剂的作用对 有机物分子进 行降解

16、适用于小风 量VOC小于 300-500mg/m3 废 气处理95%W10mg/m活性炭2-3 年， 催化剂 14400 小时100000m3/hVOC200mg/m350万 左右4-8 元/h 实际运行中加 热过程要考虑 余热回用，因 此实际运行费 用要低一些。每天运行费用 64元/天更换活性 炭和催化 剂操作繁 琐，设备 多，维护 费用高。 安全存在 风险活性炭工艺衣服后，脱附时产生 费用，活性炭填充量3.6t，一般 脱附时间为1h，燃烧室装机功率 在17.2kw左右，预热到280- 370C左右后，填充量0.3-1.5万 面，14400小试更换，按照每天 正常脱附1-4次，按照脱附时间2

17、 次计算，活性炭更换费用不考虑 计算成木不需叠加RTO燃烧利用天然气在 800C高温对有 机物进行燃烧 降解适用于小风 量 VOC300- 2000mg/m3 废气处理98%W4mg/m3-10 年100000m3/hVOC200mg/m3200 万左 右100 元/h 根据废气浓度 低需需天然气 一直补充，一 般按照空塔燃 烧100元/h计 算，每天工作 8h，每天运行 费用为800元/-天设备多，维护费用高，安全存在风险根据废气浓度计算，一般采用天 然气空燃，每小试运行成本在100 元，废气浓度居中一般天然气运 行费用在30-50元/小时，浓度高 经过预热到800摄氏度后可自行 燃烧时，无

18、需添加天然气，运行 成本很低，只需考虑燃烧后气体 降温小循环泵2.2kw费用，一般 起燃升温时大概1h内，运行成本 -较高火炬燃烧利用天然气直接燃烧降解用于小风量VOC300- 2000mg/m3 废气处理96%W8mg/m5-10 年100000m3/hVOC200mg/m350万 左右100 元/h每天工作8h, 每天运行费用 为800元/天设备多，维护费用高，安全存在风险采用天然气直接燃烧，成本不需 叠加。VQCftftiS普延有成卒1不常庞避凶凡枇成本P风量运行成本天蜓气割i? q元计鼻各注恨童高子IOQCFOb1K6ji/h装机聃率珏Wr羞际使用效能闻计1 就W可按照.区；整旬成本t

19、v光电化鱼化loaow/jh后7元，h装机功宰&外*+可按照风登拍成本ruTTvUIr/Tl实际运行中加慈过程虽考右琼热回寿，因此实际运行辑 目碧临一些，应 DlCL ik pH 归 r 晚 Fu J 1 =员 UJ .一段技咐町间为rb小时，燃便萱装机功军生1LWKW左右受附风机.7.5kw. ir挡功宰7一51出.冷担昆机A2k w? F预热土ZfiO-3戏藁氐宣左右乓 .垣五MCI ”5万m； 144口0小珂至 换，蒸SS冬无正华脱内1-4次，按蜂 院附时向上次+1尊.活仕宾更整堂月不强计算.成本不耳立加.lOOOOm/h2.2-100S/h眼据废气浓度御出运行成本，浓堂琵住用无然气,检大.忍行成本越高.说度越巫，运行成左冠匠，行业一氏水平mo即与/小隹，空塔或铳】。0云Fh框陶匿气浓度计富，一报灸用无豁气 箜恍，粤小时之行成本在100元，妾气波佥弓中一垠天然气近千胃用在叫 -50元辨时，袱度渴蝗过顼热到助。括氏度后可自行怫燧时，无言密加关 秘气.运行成二电饪，只需考更蜡燧言弓LS M年扣专”皿当E 6=T X IT E- ULL IN - 1 Gi* 皿PJA.起坤升瓦时大螺1小时内-运行成韦临糖此址丑浓哽地定天磨，拒司宣辛溟诡透行院慕.火爆燃堤lOQOOa/hloojtfh采用天然二且搂匹块.醛幸不霸登M-