有机废气的处理工艺.ppt

挥发性有机废气的净化 挥发性有机废气的特点 有机废气的综合防治措施 治理技术 工艺流程 发展前景 1、挥发性 有机废气的 特点 Page 3 工业生产中会产生各种有机物废气，主要 包括 苯 类、各种烃类、醇 类、醛类、胺 类、 酮类和 酸类 等。挥发性 有机 废气通过呼吸道和皮肤进 入人体后，能给人的呼吸、血液、肝脏等系统 和器官造成暂时性和永久性病变，尤其是苯并 芘类多环芳烃能使人体 直接致癌 。 常见挥发性有机物（ VOCs）： 苯类有机物 多损害人的中枢神经，造成神经 系统障碍，当苯蒸气浓度过高时 (空气中含量 达 2 )，可以引起致死性的急性中毒； 多环芳烃有机物 有强烈的致癌性； 戊醇 引起头痛、呕吐、腹泻等； 丙烯醛 对粘膜有强烈的刺激； 二苯胺、联苯胺 等进入人体可以造成缺氧症。 VOCs控制技术可分为两 类： *防止泄漏为主的预防性 措施： -替换 原材料 -改变 运行条件 -更换 设备等 *末端治理为主的控制性措施 3、 VOCS治理技术 有机 废气的治理方法主要 有两类： 回收法 ：回收 法是通过物理方法，在一定温度、压力下， 用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机 化合物 (V0Cs)。 主要 包括吸附法、冷凝法、等离子体分 解法、吸收法 和生物膜 法等 。 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 。 如催化 燃烧 法。 3.1 净化方法的选择原则 一、污染物的性质 易氧化、燃烧 燃烧法 相似相容 吸收法 可被吸附 吸附法 二、污染物浓度 浓度高 直接燃烧 浓度低 催化燃烧、热力燃烧、吸附法等 三、生产的具体情况及净化要求 四、经济性 3.2常见的方法及适用范围 3.2.1 燃烧法 燃烧法：用燃烧方法销毁有害气体、蒸气或烟尘 ，使其变为无害物质的过程。最终产物主要是二 氧化碳和水，不能回收到有用物质，但由于燃烧 时放出大量的热，排气温度很高可以回收热量。 适用条件：适用于净化那些可燃有害组分浓度高 的有害气体，或是用于净化有害组分燃烧时热值 较高的废气。 一、直接燃烧法 1、定义：直接燃烧法也称直接火焰燃烧法，把废 气中可燃的有害组分当做燃料直接烧掉。 2、适用条件：一般适用于净化可燃有害组分浓度 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。 3、主要工艺：该法可采用如窑、炉等设备的直接 燃烧，或者火炬燃烧。 采用窑、炉等设备的直接燃烧 ：直接燃烧的设备可以 采用一般的燃烧炉、窑，或通过一定装置将废气导入 锅炉炉作为燃料气进行燃烧。燃烧温度一般需在 1100 左右，其最终产物为二氧化碳、水、氮气， 不适用于处理低浓度废气。 火炬燃烧 ：不仅产生了大量的有害气体、烟尘及热辐 射而危害环境，并且造成了有用燃料气的大量损失， 尽量减少和预防火炬燃烧。 直接燃烧法工艺流程图 二、热力燃烧法 1、适用条件：适用于可燃有机物质含量较低的废 气的净化处理。由于该类废气中可燃有机组分的含 量很小，因此，废气本身不能燃烧，并且其中的可 燃组分燃烧后放出的热量很低，不能维持燃烧。 2、燃料要求：在进行热力燃烧时，一般燃烧其他 的燃料，如煤气、天然气、油等，来提高废气的温 度，达到热力燃烧所需的温度，把其中气态污染物 氧化为二氧化碳、水、氮气。 热力燃烧过程 辅助燃料燃烧 提供热量。 废气与高温燃气混合 达到反应温度。 在反应温度下，保持废气有 足够的停留时间 ， 使废气中可燃的有害组分氧化分解达到净化 排气目的。 过程图解 工艺示意图 三、催化燃烧法 1、定义：在催化剂的作用下，将废气中的有害可燃 组分完全氧化为二氧化碳和水 2、适用条件：用于金属印刷、绝缘材料、漆包线、 炼焦、化工等行业中有机废气净化。 3、 优缺点：催化燃烧器净化率高、工作温度低、能 量消耗少、对可燃组分浓度和热值限制少，操作简便和 安全性好。有的气体燃烧条件苛刻，需高温、高空和高 水蒸气分压，因此催化剂必须具备较高的活性、高热稳 定性和较高的水热稳定性， 以及一定 的抗中毒能力。 具有热回收装置的催化燃烧器 催化燃烧常见的流程示意图 主要催化剂：较多的是 Pd、 Pt、 Rh、 Au等贵金属催 化剂和金属氧化物催化剂。 3.2.2 吸附法 吸附法净化过程是将有机废气由排气风机送人吸 附床，有机废气在吸附床被吸附剂吸附而使气体 得到净化，净化后的气体排向大气即完成净化过 程；当吸附床内吸附剂所吸附的有机物达到允许 的吸附时该吸附床已经不能再进行吸附操作而 转入脱附再生。 *可以较彻底地净化废气，即可进行深度净化， 尤其是对于低浓度废气的净化，比其它方法表现 出更大的优势。 *在不使用深冷、高压等的手段下，可以有效地 回收有价值的有机物组分。 *由于吸附剂对被吸附组分吸附容量的限制，吸 附法最适于净化低浓度的有机溶剂废气，且效果 好，工艺成熟。 *吸附剂常用活性炭、硅胶、分子筛等，其中 应用最广泛的、效果最好的吸附剂是 活性炭 : 可吸附的有机物种类很多，吸附容量较大， 尤其是存在有机废气的情况下可对混合气体 中的有机组分进行选择性吸附。但有部分 VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附。 *适用条件 ：活性炭吸附法适用于大风量，低浓度、温度不 高的有机废气治理。 *吸附剂种类 ：有多孔炭材料、蜂窝状活性炭、球状活性炭、 活性炭纤维、新型活性炭以及分子筛、沸石、多孔粘土矿 石、活性氧化铝和硅胶等。 *吸附剂特点 ：活性炭多呈粉末状或颗粒状，大部分情况下 不能直接用于各种净化设备中，经过特殊的工艺处理后。 能产生丰富的微孔结构，这些微孔能够依靠分子力，吸附 各种有害的气体和液体分子，从而达到净化的目的。 11/17/2020 *优点： 易于回收有机 溶剂，因此被广泛地 应用于化工、喷漆、 印刷、轻工等行业的 有执废气如苯类、酮 类的治理。 *缺点 ：不耐高温，在 湿润的条件下不能保 持很好的吸附能力； 易燃，较快达到饱和 吸附而失去效用，吸 跗刺需定期更换；其 次，吸附法会产生二 次固体或液体污染物。 常用有机废气净化回收系统，包括： *预处理部分 ：预先除去进气中的固体颗粒物及液滴，并 降低进气温度 *吸附部分 ：一般用吸附器并联或串联 *吸附剂再生部分 ：常用水蒸气脱附法使活性炭再生 *溶剂回收部分 ：不溶水的溶剂可与水分层，易于回收， 水溶性溶剂需采用精馏法回收，对处理量小的水溶性溶 剂也可与水一起掺入煤炭中送入锅炉烧掉。 3.2.3 吸收法 原理 ：利用液体吸收液与有机废气的相似相溶性原理而达 到处理有机废气的目的。 适用条件 ：一般用于净化水溶性有机物。 优缺点 ：该处理方法投资费用较少，运行成本也较低，因 而在一些中小型企业中的应用比较广泛。但与催化燃烧法 、吸附法相比，在治理碳氢化合物废气的方法中它没有后 两者用途广泛。 影响吸收法应用范围的主要因素 ：对有机蒸气吸收一般为 物理吸收，吸收剂的吸收容量有限。 *在吸收法的运用过程中，废气中的固体颗粒物和胶黏物， 在气液接触时能被捕集，且胶黏物在油中呈稀胶状， 不会 堵塞设备和管道。 *颗粒物和胶黏物能通过沉淀从油中分离，由于有机溶剂在 柴油中的溶解度大，吸收过程的控制因素是气膜阻力，所 以 采用液相分散型吸收设备 。 *填料塔 用于处理有机溶剂废气，具有设备简单、分离效果 好、油雾带出少等优点。而且对含有有机蒸气的浓度不高， 并含有少量的颗粒物的废气。 *保持正常的塔速、供液量。若塔速过高，会引起带 雾量增大甚至造成液泛；当供液量过小时，影响吸 收效率；供液量过大时，填料层阻力过大，也会引 起液泛； *应及时解析或更换吸收剂； *经常排出沉淀物，保持吸收剂的清洁； *定时清洗填料。 3.2.4 生物法 生物法处理 VOCs原理：微生物将有机成分作为碳源 和能源，并将其分解为 CO2和 H2O。 生物法处理 VOCs工艺：生物洗涤塔（悬浮生长系统 ）、生物滴滤塔（附着生长系统）、生物过滤塔（附 着生长系统）。 优缺点：设备简单、投资少、运行费用低、无二次污 染，但反应装置占地面积大、反应时间较长。 废气中的有机污染物首先与水接触，并溶解于水中； 溶解于液膜中的有机污染物成分在浓度差的推动下 进一步扩散到生物膜，进而被微生物捕获并吸收； 微生物以有机物为能源或碳源进行生长代谢，从而 将其分解为简单无毒的无机物 (如 C02和 H20)和低毒的有 机物； 生物代谢产物一部分重新回到液相，一部分气态物 质脱离生物膜，通过扩散进入大气。 生物洗涤塔 生物滴滤塔 3.2.5 等离子体分解法 等离子体分解氯氟烃的技术可在短时间内进行大量的氯氟 烃等气体的处理。 此过程采用两个系统，第一个系统利用高频等离子体急速 加热，使温度达 10000 利用等离子体的化学作用与水蒸 汽接触进行分解的超高温加水系统； 第二个系统是将高温分解的排气急冷到 80 下的排气系统 。该系统是由氯氟烃和水蒸汽的供给装置、等离子体发生 装置、反应炉、冷却罐以及排水处理装置等构成。 3.2.6 冷凝法 特点 ：适于废气体积分数 10-2以上的有机蒸气 常作为其它方法的前处理 *冷凝原理 ：冷凝温度处于露点和泡点温度之间； 越接近泡点，净化程度越高。 *冷凝类型和设备 ：接触冷凝、被冷凝气体与冷却介 质直接接触、喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔、 表面冷凝（间接冷却）、冷凝气体与冷却壁接触、 列管式、翅管空冷、淋洒式、螺旋板。 4、 VOCS处理技术前景展望 随着人类对环境越来越重视，对有机废气处 理技术的研究开发力度不断加大。除上述传 统的处理工艺技术外，一些新的技术也逐步 被开发应用，为有机废气的治理提供了更广 阔的途径。下面介绍几种具有发展前景的技 术。 4.1变压吸附分离与净化的技术 PSA技术是一种物理吸附法。利用气体组分在固体 吸附材料上吸附特性的差异，通过周期性的压力变化 过程实现气体的分离与净化。 PSA技术特点 1 低能耗 ：本工艺所采用的压力在 O 1 2.5MPa 2 纯度高 ：回收有机产品纯度可到达 97 99 3 工艺流程简单 ：可实现多种气体的分离，此工 艺对杂质有较强的承受能力，无须复杂的预处理 工序 4 自动化程度高 ：装置的运行有计算机控制，操 作方便，启动后短时间内便可得到合格的产品 5 适应性强 ：变压吸附装置稍加调节就可以变 换生产能力，改变原料中的杂质含量和进口压力 等工艺条件。 6 吸附剂使用周期长 ：一般使用 10 a以上，且 稍加新的吸附剂就可以延长使用，检修时间少， 开工率高 7 设备适应性强 ：可在室外常温下运行，不需 绝热保温或加热及冷却。 8 工艺周期短 ：操作周期小于 10 min。 4.2光催化降解技术 工作原理：是通过光催化氧化反应净化消除挥发性有机气 体。 光催化氧化反应：就是让特定波长的光照射纳米 TiO2半导 体材料，可以激发出“电子一空穴”对 (一种高能粒子 )， 这种“电子一空穴”和周围的水、氧气发生反应后，就产 生了具有极强氧化能力的自由基活性物质，可将气体中的 甲醛、苯、氨气、硫化氢等有害污染物氧化、分解成 CO2 、 H2O等无毒无味的物质。 谢谢观赏！