VOC污染控制实用教案

1蒸气(zhn q)压与蒸发 一、蒸气压 蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据(yj) 温度越高，蒸气压越大第1页/共51页第一页，共52页。一、蒸气(zhn q)压 空气中VOCs的含量低，可视为理想气体(l xin q t)，拉乌尔定律第2页/共51页第二页，共52页。一、蒸气(zhn q)压 气液平衡：克劳休斯克拉(kl)佩龙（ClausiusClapyron）方程第3页/共51页第三页，共52页。二、挥发(huf)与溶解第4页/共51页第四页，共52页。2 VOCs污染污染(wrn)预预防防VOCs排放排放(pi fn)第5页/共51页第五页，共52页。2 VOCs污染(wrn)预防 VOCs控制技术可分为两类 防止泄漏为主的预防性措施(最佳选择) 替换原材料 改变运行条件(tiojin) 更换设备等 末端治理为主的控制性措施第6页/共51页第六页，共52页。VOCs控制技术第7页/共51页第七页，共52页。一、VOCs替代(tdi)第8页/共51页第八页，共52页。二、工艺(gngy)改革 非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术 石油及石化生产过程(guchng)：回收利用放空气体第9页/共51页第九页，共52页。三、泄漏损耗(snho)及控制 充入、呼吸(hx)和排空损耗第10页/共51页第十页，共52页。充入、呼吸(hx)和排空损耗 充入、呼吸和排空导致(dozh)的VOCs排放第11页/共51页第十一页，共52页。充入、呼吸(hx)和排空损耗 呼吸损耗 呼吸损耗温度变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗 白天呼出，夜晚吸进 可通过在容器出口附加的蒸气(zhn q)保护阀（真空压力阀）来控制第12页/共51页第十二页，共52页。汽油的转移和呼吸(hx)损耗 汽油(qyu) 50余种碳氢化物和其他痕量物质，C8H17（113）汽油已挥发汽油已挥发(huf)部分所占的百分比部分所占的百分比/%第13页/共51页第十三页，共52页。汽油的转移和呼吸(hx)损耗第14页/共51页第十四页，共52页。转移损耗控制(kngzh)方法浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免(bmin)上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封损失。第15页/共51页第十五页，共52页。3 VOCs控制方法(fngf)和工艺 燃烧法 吸收(xshu)（洗涤）法 冷凝法 吸附法 生物法第16页/共51页第十六页，共52页。燃烧(rnsho)法（Combustion） 适用于可燃或高温分解(fnji)的物质 不能回收有用物质，但可回收热量 燃烧反应，如第17页/共51页第十七页，共52页。一、VOCs燃烧(rnsho)原理及动力学 燃烧动力学 单位时间(shjin)VOCs减少量第18页/共51页第十八页，共52页。VOCs燃烧(rnsho)原理及动力学VOCsA/s-1E/4.18kJmol-1 k/s-1538oC649oC 760oC丙烯醛丙烯腈丙醇3.30E+102.13E+121.75E+0635.952.121.46.992580.019462.99528102.370.9614.83841.4720.3452.07氯丙烷苯1-丁烯氯苯环己胺1，2-二氯乙烷乙烷乙醇乙基丙稀酸酯乙烯甲酸乙酯乙硫醇3.89E+077.43E+213.74E+141.34E+175.13E+124.82E+115.65E+145.37E+112.19E+121.37E+124.39E+115.20E+0529.195.958.276.647.645.663.648.146.050.844.714.70.560340.000110.077600.000310.764670.248510.004110.058690.880940.028040.3956258.863534.930.146.020.0926.847.510.482.1427.441.2511.18170.6427.2138.59183.058.41438.42109.1119.9335.97407.9924.64154.04404.29第19页/共51页第十九页，共52页。VOCs燃烧(rnsho)原理及动力学例：试计算燃烧温度分别为538、649和760oC时，去除废气中99.9%的苯所需的时间(shjin)。解：假设燃烧反应为一级，即n=l，对式（10-8）积分，得 当T=5380C时，由表10-8，得k=0.00011/s，代入式（10-9），得 同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间(shjin)分别为49s、0.2s。第20页/共51页第二十页，共52页。VOCs燃烧(rnsho)原理及动力学 燃烧与爆炸 燃烧极限浓度范围(fnwi)爆炸极限浓度范围(fnwi) 多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围(fnwi)第21页/共51页第二十一页，共52页。二、燃烧(rnsho)工艺 直接燃烧 适用于可燃有害组分(zfn)浓度较高或热值较高的废气 设备：燃烧炉、窑、锅炉 温度1100oC左右 火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免第22页/共51页第二十二页，共52页。二、燃烧(rnsho)工艺 热力燃烧（Thermal Combustion) 适于低浓度废气的净化(jnghu)（助燃废气、旁通废气） 温度低，540820oC 必要条件：温度、停留时间、湍流混合第23页/共51页第二十三页，共52页。二、燃烧工艺(gngy)-热力燃烧第24页/共51页第二十四页，共52页。热力燃烧炉：应获得760以上的温度和0.5S左右的接触时间。主体结构：燃烧器：辅助燃料燃烧生成(shn chn)高温燃气。 燃烧室：使高温燃气与旁通废气混合达到温度和停留时间要求。配焰燃烧器系统：小火焰，废气包围进入。易熄火。 离焰燃烧器系统：燃烧与混合分开进行。废气不与火焰接触，依靠高温燃气和废气的混合，不易熄火。离焰燃烧器系统优点：可用废气助燃，也可用外来空气助燃，可适用含氧量低于16%的废气。对燃料种类适用性强，可用气体，可用液体。可根据需要调节火焰大小。第25页/共51页第二十五页，共52页。普通锅炉、生活(shnghu)用锅炉和一般加热炉可用作热力燃烧炉。注意：废气中净化组分应当全部是可燃的。所要净化的废气流量不能太大废气中的含氧量与锅炉燃烧的需氧量相适应。第26页/共51页第二十六页，共52页。二、燃烧(rnsho)工艺 催化(cu hu)燃烧（Catalytic Combustion）（预热、换热、反应-分建和合建）第27页/共51页第二十七页，共52页。二、燃烧(rnsho)工艺 催化燃烧 优点： 无火焰燃烧，安全性好 温度低：300450oC，辅助燃料消耗少 对可燃组分浓度(nngd)和热值限制少第28页/共51页第二十八页，共52页。二、燃烧(rnsho)工艺较少采用(ciyng)需辅助(fzh)燃料第29页/共51页第二十九页，共52页。4吸收（洗涤(xd)）法控制VOCS污染 一、吸收(xshu)工艺及吸收(xshu)剂吸收塔吸收塔汽提塔汽提塔第30页/共51页第三十页，共52页。一、吸收(xshu)工艺及吸收(xshu)剂 吸收剂的要求 对被去除的VOCs有较大的溶解性 蒸气压低 易解吸 化学(huxu)稳定性和无毒无害性 分子量低第31页/共51页第三十一页，共52页。二、吸收(xshu)设备 主要(zhyo)设计指标 液气比 塔径 塔高第32页/共51页第三十二页，共52页。5冷凝(lngnng)法控制VOCS污染 适于废气(fiq)体积分数10-2以上的有机蒸气 常作为其它方法的前处理第33页/共51页第三十三页，共52页。一、冷凝(lngnng)原理 冷凝(lngnng)温度处于露点和泡点温度之间 越接近泡点，净化程度越高第34页/共51页第三十四页，共52页。冷凝(lngnng)计算 压力P，温度t，进料中i组分的摩尔分率zi，计算( j sun)液化率f、冷凝后气液组成xi、yi第35页/共51页第三十五页，共52页。二、冷凝类型(lixng)和设备 接触(jich)冷凝 被冷凝气体与冷却介质直接接触(jich) 喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔第36页/共51页第三十六页，共52页。冷凝(lngnng)系统的设计 给定脱除效率、出口浓度 确定冷凝温度 冷凝温度 冷凝剂类型 计算冷凝器的热负荷 热负荷热传递系数(xsh) 冷凝器尺寸第37页/共51页第三十七页，共52页。6吸附法控制(kngzh)VOCS污染 一、吸附工艺（处理(chl)中低浓度废气）脱附第38页/共51页第三十八页，共52页。一、吸附(xf)工艺 活性炭吸附VOCs的性能最佳（不易与极性分子相结合） 亦有部分VOCs不易解吸(jix)，不宜用活性炭吸附第39页/共51页第三十九页，共52页。 二、吸附容量 利用波拉尼曲线估算 三、多组分吸附 过程(guchng) 各组分均等吸附于活性炭上 挥发性强的物质被弱的物质取代第40页/共51页第四十页，共52页。四、活性炭的吸附(xf)热 物理(wl)吸附 吸附热凝缩热+润湿热 估算式第41页/共51页第四十一页，共52页。7生物(shngw)法控制VOCS污染 一、生物(shngw)法控制VOCS污染原理 微生物(shngw)将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为CO2和H2O 二、生物(shngw)法处理VOCS工艺第42页/共51页第四十二页，共52页。生物洗涤塔（悬浮生长(shngzhng)系统）第43页/共51页第四十三页，共52页。生物(shngw)滴滤塔第44页/共51页第四十四页，共52页。生物(shngw)滴滤塔 生物膜内降解的数学模型 微元物料平衡(pnghng) 费克定律+米门公式第45页/共51页第四十五页，共52页。生物(shngw)滴滤塔 液膜内传递的数学模型 VOCs降解简化( jinhu)模型第46页/共51页第四十六页，共52页。生物(shngw)过滤塔（附着生长系统）第47页/共51页第四十七页，共52页。生物(shngw)过滤塔第48页/共51页第四十八页，共52页。三、生物(shngw)法工艺比较第49页/共51页第四十九页，共52页。第10章 挥发性有机物污染控制(kngzh)小结 1.要求了解VOCs性质和来源， 2.理解和掌握VOCs污染(wrn)的控制措施 燃烧法控制VOCs的原理 洗涤法控制VOCs的原理 冷凝法控制VOCs的原理 吸附法控制VO Cs的原理 生物法控制VOCs污染(wrn)的原理第50页/共51页第五十页，共52页。谢谢您的观看(gunkn)！第51页/共51页第五十一页，共52页。NoImage内容(nirng)总结1蒸气压与蒸发。蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据。气液平衡：克劳休斯克拉佩龙（ClausiusClapyron）方程。非挥发性溶剂工艺(gngy)取代挥发性溶剂工艺(gngy)，如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术。第10页/共51页。呼吸损耗温度变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗。例：试计算燃烧温度分别为538、649和760oC时，去除废气中99.9%的苯所需的时间。冷凝温度处于露点和泡点温度之间第五十二页，共52页。