谈谈涂料行业有机废气治理技术分析.docx

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1、谈谈涂料行业有机废气治理技术分析涂料行业有机废气具有低浓度、大风量的特点，通过VOCs常用治理工艺的比照分析，得出活 性炭吸附-热风脱附-催化燃烧工艺具有较好的技术经济性，并通过工程案例进行论证。正文目录目录正文目录1图表目录2.工业VOC定义21 .涂料行业有机废气污染现状3. VOCs的净化方法分类33. 1. VOCs的净化方法概述33. 2.回收技术43. 2. 1.活性炭吸附法43. 2. 2.冷凝法53. 2. 3.膜别离技术53. 2. 4.变压吸附技术53. 2. 5.回收技术的适用范围63. 3.消除技术63. 3. 1.热氧化64. 3. 2.催化燃烧75. 3. 3.集成

2、技术(活性炭吸附+催化氧化)76. 3. 4.消除技术的使用范围7VOCs处理技术94. 1. VOCs膜别离回收技术94. 2. VOCs液体吸收技术104. 3. VOCs吸附技术101. 4. VOCs放电等离子体法104. 5. VOCs蓄热催化燃烧技术(RTO)10VOCs的净化方法115. 1. VOCs的净化方法概述115. 2.物理方法125. 3.化学方法12第1页共15页 和环氧乙烷等，对致冷(如电冰箱、空调等卜气雾剂、泡沫塑料等行业排放的破坏臭氧层的CFCs的 HCFC,用膜别离法即可有效地解决。膜系统用来回收从反响器出口排放的丙酮、四氢吠喃、甲醇、 乙睛、甲苯等，回收率

3、97%,有机蒸气浓度范围从0-50%。膜别离技术用于气体净化上的优点是投资费用低、别离因子大、别离效果好(即净化效果好)， 而且膜法净化操作简单、控制方便、操作弹性大。4. 2. VOCs液体吸收技术液体吸收法是利用液体吸收液与有机废气的相似相溶性原理而到达处理有机废气的目的。通常 为强化吸收效果用液体石油类物质、外表活性剂和水组成的混合液来作为吸收液。这种吸收剂具有 无毒不污染，捕集后解吸率高，回收节省能源，可反复使用的优点。5. 3. VOCs吸附技术吸附法的应用广泛，具有能耗低、工艺成熟、去除率高、净化彻底、易于推广的优点，有很好 的环境和经济效益。缺点是设备庞大，流程复杂，当废气中有胶

4、粒物质或其他杂质时，吸附剂易中 毒。吸附法主要用于低浓度，高通量可挥法性有机物(VOCs)的处理。决定吸附法处理VOCs的关键 是吸附剂，吸附剂应具有密集的细孔结构、内外表积大、吸附性能好、化学性质稳定、不易破碎、 对空气阻力小等性能，常用的有活性炭、氧化铝、硅胶、人工沸石等。目前，多数采用活性炭，其去除效率高。活性炭有粒状和纤维状两类。颗粒状活性炭结构气孔 均匀，除小孔外，还有10100nm的中孔和1.55um的大孔，处理气体从外向内扩散，吸附脱附 都较慢；而纤维活性炭孔径分布均匀，孔径小且绝大多数是1.53nm的微孔，由于小孔都向外， 气体扩散距离短，因而吸附脱附快。经过氧化铁或氢氧化钠或

5、臭氧处理的活性炭往往具有更好的吸 附性能。6. 4. VOCs放电等离子体法放电等离子处理工业尾气，是通过高电压放电形式，获得非热平衡等离子体，即产生大量的高 能电子或高能电子激励产生的0、OH、N基等活性粒子，破坏cH、cC等化学键，使尾气分子 中的H、CK F等发生置换反响，最终生成CO2和出0,即工业废气通过放电处理最终变为无害物 质。与常规技术相比具有工艺简单、流程短、可操作性好的特点，特别是在节能方面有很大的潜 力，应用范围也比拟广泛，尤其对低质量浓度的有机废气的处理效果非常好。7. 5. VOCs蓄热催化燃烧技术(RTO)有机废气是石油化工、轻工、塑料、印刷、涂料等行业排放的常见污

6、染物，有机废气中常含有 煌类化合物、含氧有机化合物、含氮、硫、卤素及含磷有机化合物等。如对这些废气不加处理，直第10页共15页 接排人大气将会对环境造成严重污染，危害人体健康。传统的有机废气净化方法包括吸附法、冷凝 法和直接燃烧法等，这些方法常有易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制等缺 点。RTO(Regenerative Thermal Oxidizer,简称RTO),蓄热式氧化炉，是一种高效有机废气净化设 备。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比，具有热效率高(295%)、运行本钱低、能处理 大风量低浓度废气等特点，浓度稍高时，还可进行二次余热回收，大大降低生产运营本

7、钱。一般愿 意投入RTO净化方案的企业，都是营收过亿的企业才会考虑。优点：几乎可以处理所有含有机化合物的废气可以处理风量大、浓度低的有机废气处理有机废气流量的弹性很大(名义流量20%120%)可以适应有机废气中VOC的组成和浓度的变化、波动对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感在所有热力燃烧净化法中热效率最高(95%)在合适的废气浓度条件下无需添加辅助燃料而实现自供热操作净化效率高(三室99%)维护工作量少、操作平安可靠有机沉淀物可周期性的清楚，蓄热体可更换整个装置的压力损失较小装置使用寿命长缺点：装置重量大，因为采用陶瓷蓄热体装置体积大，只能放在室外要求尽可能连续操作一次性投资费用相对较高不能

8、彻底净化处理含硫含氮含卤素的有机物VOCs的净化方法5. 1. VOCs的净化方法概述目前，挥发性有机物处理技术主要物理方法(非破坏性方法)、化学方法(破坏性方法)、理化方第11页共15页 法（两者联合的方法）。实际工作中通常是两种技术结合。物理方法主要是回收法，主要方法有吸附法、吸收法、冷凝法以及膜别离技术，通过物理方 法，改变温度、压力或者采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集别离VOC。5. 2.物理方法吸附法，在净化工业有机废气污染方面也是常用方法，该方法主要是利用吸附剂具有密集的细 孔结构，内外表积大，对有机废气具有特殊的吸附性能，到达净化废气的目的。化学吸附材料如壳 聚糖等通常

9、通过疏水键化学吸附作用去除有机污染物质，但是化学吸附材料通常应用于水相有机污 染物质的去除，在有机废气方面的应用较少。目前在吸附法净化有机废气的实际应用过程中常用的 吸附剂为活性炭、沸石、活性氧化铝、硅胶等物理吸附材料，原因是这些吸附剂呈孔状结构，比表 面积大物理吸附作用强，适用范围宽。吸收法，是较为普遍的一种处理方法，通常采用低挥发或者不挥发的液体作为吸收剂，通过吸 收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反响特性的差异，使废气中的有害组分被吸 收剂吸收，从而到达净化废气的目的。VOCs的主要吸收方式包括物理吸收和化学吸收，通常普遍 使用的方法为物理吸收，根据有机相相似相容的原理，采

10、用沸点高蒸气压低进行解吸处理，回收 VOC,同时有机液再生。膜别离法，膜别离法的基本原理是基于气体中各组分透过膜的速度不同每种组分透过膜的速度 与该气体的性质和、膜的特性与膜两边的气体分压有关，膜别离法净化有机废气是根据空气透过膜 的能力和有机蒸汽的能力不同，从而将两者分开的。一般用于膜别离的工艺有气体膜别离和膜基吸 收法等。膜法净化的操作简单、操作弹性大，控制方便。冷凝法，是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一特点，采用降低系统温度或者提高 系统压力，使处于蒸汽状态的那些污染物冷凝并且从废气中别离出来。冷凝法回收VOCs是利用冷 凝装置产生低温来降低VOCs一空气中混合气的温度，当混合

11、气进入冷凝装置时，VOCs中具有不同 露点温度的组分会以此被冷凝成液态而别离出来，冷凝法回收VOCs技术简单，受外界温度、压力 影响小，也不受气液比影响，回收效果稳定，可在常压下直接冷凝，工作温度皆低于VOCs各成分 的闪点，平安性好，可以直接会受到有机液体，无二次污染，适用于常温、高温、高浓度、中流量 的有机废气处理。5. 3.化学方法氧化法，也是一种消除法，有直接燃烧、热氧化、催化燃烧、生物氧化降解法、等离子体法、 紫外光化氧化法及其集成技术；消除法主要是通过化学或生物反响，用热、光、催化剂和微生物将 有机气象污染物转变为二氧化碳和水等无毒无害的小分子化合物。第12页共15页燃烧法，分为直

12、接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧是指对高浓度有机废气用燃油或者燃气作为 辅助材料，在高温下直接分解为无毒害物质。多数情况下，有机物浓度较低，缺乏以在没有辅助燃 料时燃烧。直接火焰燃烧在适当温度和保存时间条件下，可以到达99%热处理效率。此法工艺简 单，适用于小风量及高浓度废气，对平安技术和操作要求很高。催化燃烧法，是指在燃烧设备中，有机废气先被预热后，通过催化床层的作用，在较低的温度 下和较短的时间内完成化学反响过程。目前使用的金属催化剂主要是Pt、Pd,技术成熟而且催化活 性高，但价格比拟昂贵而且在处理含有NSP的卤素有机物时，有机物易发生氧化作用使催化剂失 活；非金属催化剂有过渡族元素钻、稀

13、土等。例如，V2（）5+M0x（M：过渡族金属）+贵金属制成的催 化剂用于净化甲硫醇废气；Pt+Pd+CuO催化剂用于净化含氮有机醇废气。等离子体分解法，等离子体分解氯氟燃技术已经到了试用阶段，此技术可在短时间内进行大量 的氯氟燃等气体的处理。此过程中采用两个系统，第一个系统利用高频等离子体急速加热，使温度 到达10000C利用等离子体的化学作用于水蒸气接触进行分解的超高温加水系统，第二个系统是将 高温分解的排气极冷到80C以下的排气系统，该系统是氯氟燃和水蒸气的供给装置等离子体发生装 置、反响炉、冷却管以及排水处理装置等构成。5. 4.生物处理法生物处理法的主要原理是通过筛选培养出对有机废气

14、成分具有特别降解作用的微生物，固定附 着在多孔性介质填料外表，废气再填料床层中进行生物处理，挥发性有机污染物被吸附在细孔中， 经过微生物的作用得到讲解，生成CO2、和中性盐等物质。生物处理技术包括生物吸收法，即微生物及其营养物配料存在于液体中，气体中的有机物通过 与悬浮液接触后转移到液体中而被微生物降解和生物过滤的技术。微生物附着着生长于固体介质 上，废气通过由介质构成的固定床层时被吸收、吸附，最终被微生物降解。该方法具有设备简单、 运行费用低，较少形成二次污染等优点。6 .涂料行业有机废气治理技术综合上述分析及近年来涂料行业有机废气的工程实践看，吸附.催化燃烧法具有较好的技术经济 适用性，能

15、适应涂料行业有机废气的大风量、低浓度的特点。吸附一催化燃烧技术采用活性炭吸附 一热风脱附一催化燃烧技术一余热利用的技术路线，即通过脱附浓缩解决因初始浓度低而燃烧热量 不够的问题，又通过将催化燃烧床净化后的热风通过补冷风降温到90120后用于蜂窝状活性 炭的脱附再生，余热得到回收利用，降低了运行本钱。近年来该技术路线已广泛应用于涂料行业有机废气的治理中。上海国际油漆、上海华第13页共15页谊涂料、上海正鸥实业等多家涂料公司均已采用固定床活性炭吸附一热风脱附.催 化燃烧工艺治理生产过程中产生的有机废气。净化工艺工艺流程见表6-1 o某涂料公司有机废气监 测数据见表6-1。某涂料采用该工艺，其设备主

16、要技术指标见表6-2o=4 /0匚历气冷出小万元声流图6-1固定床活性炭吸附一热风脱附一催化燃烧工艺流程图=4 /0匚历气冷出小万元声流图6-1固定床活性炭吸附一热风脱附一催化燃烧工艺流程图表6-1某公司有机废气监测数据监测日期 工程 进口浓度/出口浓度/排放速率/(mgm 3) mgm 3 (kg h)0.3350.5101262.620.2甲苯1352012-04-01 二甲苯306VOCs520颗粒物450苯0.29甲素1453.50.35二甲苯350121.2VOCs560303颗粒物42030.32013-02-01表6-2某涂料公司废气净化设备主要技术经济指标第14页共15页VOC

17、s设计浓度VOCs净化率 粉尘设计浓度 粉尘处理方式 粉尘净化率治理风量 40000m3hW 600mgzm3293%700mg/m3滤筒除尘+纤维滤料过淀N 99%、七曳W为国力i二交施排放标准大气污染物排放标准GB16297-1996二级标准控制方式PLC全自动控制，触摸屏人机界面、吸脱附时间、吸附床状态、阀门状态等 重要工作参数的实时记录、储存、下载 功能/./“位气而建宓上交流从上述案例运转状况来看，净化系统具有如下特点：(1)系统设有多重平安预警，运行平安，无平安事故发生。此外，除了常规的平安措施外，吸附 床内还配置了高压二氧化碳/氮气自动灭火系统。(2)催化燃烧床运行稳定，利用VO

18、Cs氧化产生的热能基本可维持燃烧，电加热器用电量少。(3)粉尘处理采用滤筒除尘+纤维过滤，净化彻底，对活性炭寿命影响小。(4)净化效果好。经过屡次环保验收监测及内部监测，排放浓度稳定达标。(5)PLC全自动化控制、余热回收系统等，系统操作简便、维护方便、运行本钱低。7 .结论(1)活性炭吸附.热风脱附一催化燃烧技术具有较好的技术经济适用性，能适应涂料行业有机废 气的大风量、低浓度特点，因而在涂料行业有机废气治理领域得到了广泛应用。(2)涂料行业有机废气中粉尘的处理是治理工程成败的关键，需选择合适的预处理工艺。第15页共15页5 . 4.生物处理法13.涂料行业有机废气治理技术136 .结论15

19、图表目录表1-1 VOC污染物的种类及典型污染物2表12VOC举例与沸点3表3lVOCs的净化方法优缺点汇总4图4-1膜别离技术的传统工艺9图6-1固定床活性炭吸附一热风脱附一催化燃烧工艺流程图14表6-1某公司有机废气监测数据14表6-2某涂料公司废气净化设备主要技术经济指标14.工业VOC定义1、美国联邦环保署(EPA)的定义为：挥发性有机化合物是除CO、CO2和H2cO3、金属碳化物、 金属碳酸盐和碳酸铉外，任何参加大气光化学反响的碳化合物。2、有关色漆和清漆通用术语的国际标准IS04618/1-1998和德国DIN55649-2000标准对VOC 的定义为：原那么上在常温常压下，任何能

20、自发挥发的有机液体和/或固体。德国DIN 55649-2000标 准在测定VOC含量时，又做了一个限定，即在通常压力条件下，沸点或初储点低于或等于250的 任何有机化合物。3、巴斯夫公司那么认为，最方便和最常见的方法是根据沸点来界定哪些物质属于VOC,而最普 遍的共识认为VOC是指那些沸点等于或低于250的化学物质。所以沸点超过250的那些物质不 归入VOC的范畴，往往被称为增塑剂。4、世界卫生组织(WHO, 1989),对挥发性有机物(volatileorganic compounds VOCs)的定义 为：在沸点范围在50260C之间，室温下饱和蒸气压超过133.32Pa,在常温下以蒸汽形

21、式存在于 空气中的一类有机化合物。按结构可进一步分为八类：烷烽、芳香烧、烯煌类、卤烧类、脂类、醛 类、酮类和其他化合物，目前已鉴定出300多种，VOC的特点是易挥发。VOC污染物的种类及典型污染物如表l-lo表1-1VOC污染物的种类及典型污染物一序号.种类典型污染物1烧类苯、甲苯、二甲苯、正己烷、石脑油、环己烷、甲基环己烷、二氧杂环己烷、稀释剂、 汽油第2页共15页2卤代母三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化 碳、氟利昂类3醛类甲醛、乙醛、丙烯醛、糠醛4酮类丙酮、MEK(甲乙酮)、环己酮、MIKB(甲基异丁酮)5酯类醋酸乙酯、醋酸丁酯、油酸乙酯6醛类甲醛

22、、乙醛、甲乙醛、THF(四氢吠喃)7醇类甲醇、乙醇、异丙醇、止醇、异丁醇8聚合物单体氯乙烯、丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯9酰胺类二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺10月青、鼠类氢氟酸、丙烯月青注1：来源于我国工业VOCs污染与净化技术现状，栾志强表1-2VOC举例与沸点沸点名称VOC举例与沸点50高挥发性有机化合 物(W0C)甲烷(-161)、甲醛(-21)、甲硫醇(6)、乙醛(20)、二氯甲烷 (40 )50CW沸点260挥发性有机化合物 (VOC)乙酸乙酯(77)、乙醇(78)、苯(80)、甲乙酮(80)、甲苯 (110)三氯乙烷(113)、二甲苯(140)、苧烯(178)、烟碱 (247)

23、260W沸点400半挥发性有机化合 物(SVOC)毒死蟀(290)、邻苯二甲酸二丁酯(340)、邻苯二甲酸二酯(390)2400C颗粒状有机化合物 POM多氯联苯(PCB)、苯并花注2：来源于WHO分类.涂料行业有机废气污染现状目前我国涂料行业溶剂型涂料占总产量的52.1%,远高于兴旺国家溶剂型涂料平均30%的水 平。由于溶剂型涂料中大量使用有机溶剂，涂料行业成为大气VOCs产生和排放的重要工业污染 源。研究发现，2021中国涂料总产量约3800万吨，主营业务收入超4600亿，根据有关数据推 算，涂料行业溶剂用量到达700万t左右，占全国VOCs排放总量的13%左右，因此，涂料行业 VOCs贡

24、献量不容忽视。涂料行业有机废气排放具有以下特点：有害物质主要是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、丁醇等，此 外，混合、研磨工序会还产生大量的细微粉尘，有害物质含量低、VOCs浓度一般在 100-600mg/m3,粉尘浓度200680mg/m3,流量大，一般在5000lOOOOOn?/h,是典型的大 风量、低浓度废气。1 . VOCs的净化方法分类3. 1. VOCs的净化方法概述按照处理的方法，有机废气处理的方法主要有两类:第3页共15页一类是回收法，另一类是消除法。回收法主要有活性炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜别离技术；回收法是通过物理方法，用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来别离VOC的。

25、 消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术；消除法主要是通过化学或生化反响，用热、催化剂和微生物将有机物转变成为C02和水。表3-1 VOCS的净化方法优缺点汇总净化方法主要优点主要缺点热力 燃烧 法TO1 ,净化效率高2 .可净化各种有机废气，不需要预处 理，不稳定因素少，可靠性高3 .在废气浓度高、设计合理的条件 下，可回用热能L处理温度高，能耗大2 .存在二次污染3 .燃烧装置、燃烧室、热回收装置造价高，维修较难4 .处理大流量、低浓度废气能耗过大，运行费用高RTO1 .具有TO的各项优点，但对复杂的 有机废气需要预处理2,能耗远低于TO,可处理大流量低 浓度废气1 .处理温度比TO

26、低，但仍较高，因而仍有少量二次污染2 .造价较高3 占地面积大催化 燃烧 法CO1.净化效率高，无二次污染2,能耗较低，在相同条件下约比TO 低50%,因而运行费用低1 .用电能预热时，不能处理低浓度废气2,催化剂本钱高，且有使用寿命限制3 .复杂废气需预处理RCO1 .净化效率高，无二次污染2 .在各种燃烧法中能耗最低，废气浓 度在l-l.5g/m3时即能无耗运行3 ,能处理各种有机废气1 .整体式占地面积小，但维修困难2 ,分体式占地面积大3 .整体式不宜用于高浓度(4g/n?),否那么催化床会超温4 .复杂废气需预处理吸附法1 .可净化大流量低浓度废气2 .对单一品种废气可回收溶剂3 .

27、运行费用较低1 ,吸附剂需补充和再生2 ,对温度较高废气需先行冷却3 ,复杂废气需预处理4 .管理不便5 .存在二次污染6 .平安性差吸收法1 .对亲水性溶剂蒸汽用水作吸附剂 时，设备费用低，运行费低，平安2 .可用油、酯等吸收苯类废气，净化 率高3 .适用于大流量低浓度废气1 .用水作吸附剂时，需要对产生的废水进行处理2 .吸收、脱吸控制管理复杂3. 2.回收技术3. 2.1.活性炭吸附法活性炭吸附是目前最广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂(粒状活性炭和活性炭纤维)的 多孔结构，将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气通过活性炭床，其中的VOC被吸附剂吸 附，废气得到净化，而排入大气。

28、当活性炭吸附到达饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VOC被吹脱放 出，并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开活性炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混合物，使蒸汽冷凝 为液体。假设VOC为水溶性的，那么用精镭将液体混合物提纯；假设为水不溶性，那么用沉析器直接回收第4页共15页VOCo因涂料中所用的“三苯”与水互不相溶，故可以直接回收。活性炭吸附技术主要用于废气中组分比拟简单、有机物回收利用价值较高的情况，其废气处理 设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量，却相对独立于废气流量；因此，活性炭吸附床更倾向 于稀的大气量物流，一般用于VOC浓度小于5000ppM的情况。适于喷漆、印刷和粘合剂

29、等温度不 高，湿度不大，排气量较大的场合，尤其对含卤化物的净化回收更为有效。3. 2. 2.冷凝法冷凝法是最简单的回收技术，将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变成 液滴，从废气中别离出来，直接回收。但这种情况下，离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓度的 VOC,不能满足环境排放标准。要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设备费用 显著地增加。冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOC回收，适用的浓度范围为5%（体积）。3. 2. 3.膜别离技术膜别离系统是一种高效的新型别离技术，其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染。膜别离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合

30、物膜，该膜对有机蒸气较空气更易 于渗透10-100倍，从而实现有机物的别离。最简单的膜别离为单级膜别离系统，直接使压缩气体通过膜外表，实现VOC的别离，但单级膜 因别离程度很低，难以到达别离要求，而多级膜别离系统那么会大大增加设备投资。MTR开发了一种新型的集成膜系统，仅使用单级膜，就可以大大提高回收率，并降低系统的费 用。该技术结合压缩冷凝和膜别离两种技术的特点，来集成实现别离。用压缩机先将进料气提高到 一定压力，然后将进料气送到冷却器冷凝，使局部VOC冷凝下来，冷凝液直接放入储罐。离开冷凝 器的非凝气体仍含相当数量的有机物，并具有很高的压力，可以作为膜渗透的驱动力，使膜别离不 再需要附加的

31、动力。将非凝气送到膜系统，有机选择渗透膜将气体分成两股物流，脱除了 VOC的未 渗透侧的净化气被排放；渗透物流为富集了有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的进口。系统 通常可以从进料气中移出VOC达99%以上，并使排放气中的VOC到达环保排放标准。该系统的特点是末渗透物流的浓度独立于进料气的浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决定。3. 2. 4.变压吸附技术该技术利用吸附剂在一定压力下，先吸附有机物。当吸附剂吸附饱和后，进行吸附剂的再生。 再生不是利用蒸汽，而是通过压力变换来将有机物脱附。当压力降低时，有机物从吸附剂外表脱附 放出。其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反响性有机物。但是该技术操

32、作费用较高，吸附第5页共15页需要加压，脱附需要减压，环保中应用较少。3. 2. 5.回收技术的适用范围粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大局部含氯溶剂、常用醇类、局部酮类和酯类 等的回收。常见的有：苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯 等，活性炭纤维吸附那么可回收苯乙烯和丙烯晴等反响性单体，但费用较粒状活性炭吸附要高的多。 吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯”、醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”，印刷行业的甲苯、醋酸 乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。活性炭吸附法要求废气中的VOC不能超过 5000ppM,并且湿度不能50%；当浓度5000ppM时，那么

33、需在吸附前稀释，对局部酮、醛、酯等 含活性的物质不适用，该类VOC会与活性炭或在活性炭外表发生反响，堵塞炭孔，使活性炭失活。冷凝法对高沸点的有机物效果较好，对中等和高挥发的有机物回收效果不好，该法适合VOC浓 度5%的情况，回收率不高。而大局部废气中均存在水分，温度低于时会结冰，降低系统的可 靠性，故很少单独使用。膜别离方法适合于处理较浓的物流，即0.1%voc浓度10%,膜系统的费用与进口流速成正 比，与浓度那么关系不大。它适于高浓度、高价值的有机物回收，其设备费用较高。工业上已经从聚烯煌装置的冲洗气中回收烯煌单体和氯气。在环保领域，从加油站回收碳氢化 合物；从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的生

34、产和使用过程中回收CFC,从PVC加工中回收氯乙烯单 体。此技术非常有前途，随着新高效膜的出现和系统造价的降低，它会成为一种重要的回收手段。 3. 3.消除技术3. 3. 1.热氧化热氧化系统就是火焰氧化器，通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达700C-1, 000o 这样不可防止地具有高的燃料费用，为降低燃料费用，需要回收离开氧化器的排放气中的热量。回 收热量有两种方式，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量，它可以回收40%-70%的 热能，并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。预热后的废气再通过火焰来到达氧化温 度，进

35、行净化，间壁换热的缺点是热回收效率不高。蓄热式热氧化（简称RTO）回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是：有机废气和 净化后的排放气交替循环，通过屡次不断地改变流向，来最大限度地捕获热量，蓄热系统提供了极 高的热能回收。在某个循环周期内，含VOC的有机废气进入RTO系统，首先进入耐火蓄热床层1（该床层已被 前一个循环的净化气加热），废气从床层1吸收热能使温度升高，然后进入氧化室；VOC在氧化室第6页共15页 内被氧化成C02和出0,废气得到净化；氧化后的高温净化气离开燃烧室，进入另一个冷的蓄热床 层2,该床从净化排放气中吸收热量，并储存起来（用来预热下一个循环的进入系统的有机废气），

36、 并使净化排放气的温度降低。此过程进行到一定时间，气体流动方向被逆转、有机废气从床层2进 入系统。此循环不断地吸收和放出热量，作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方式改 变，产生了高效热能回收，热回收率可高达95%, VOC的消除率可达99%。3. 3. 2.催化燃烧催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOC的，它净化有机物是用伯、钿等贵金属催化剂及 过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为250-500。由于温度降 低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大大地降低设备费用和操作费用。与热氧化相似， 系统仍可分为间壁式和蓄热式两类热量回收方式。间壁式催化燃烧是在

37、催化床后设一个换热器，该换热器在降低排放气温度的同时，也预热含 VOC的有机废气，其热回收达60%75%。该类氧化器早已用于工业过程。蓄热催化燃烧（简称为RCO）是一种新的催化技术。它具有RTO高效回收能量的特点和催化反响 的低温操作及能量有效性的优点，将催化剂置于蓄热材料的顶部，来使净化到达最优，其热回收率 高达 95%-98%。RCO系统性能的关键是使用专用的催化剂，浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属 催化剂，允许氧化发生在RTO系统温度的一半，既降低了燃料消耗，又降低了设备造价。现在，有的国家已经开始使用RCO技术进行有机废气的消除处理，很多RTO设备已开始转变 成RCO,这样

38、可以削减操作费用达33%-75%,并增加排放气流量达20%-40%。3. 3. 3.集成技术（活性炭吸附+催化氧化）对于大流量、低浓度的有机废气，单一使用上述方法处理费用太高，不经济。利用活性炭吸附 具有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用小得多流量的热空气来 脱附，这样可使VOC富集1015倍，大大地减少了处理废气的体积，使后处理设备的规模也大幅 度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧装置中，利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消除 VOCo催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器，来预热进入活性炭吸附床的脱附气，降低系统的 能量需要量。该技术利用活性炭吸附处理低浓度和大

39、气量的持点，又利用催化床处理适中流量、高浓度的优 势，形成一种非常有效的集成技术。国内也已开始利用此技术，用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流 量、低浓度有机废气行业的净化。3. 3. 4.消除技术的使用范围第7页共15页3. 3. 4. 1.热氧化热氧化系统在7001000C下操作，适于流量为200050000m3/h, VOC浓度为 100-2000ppM 的情况。间壁式较蓄热式的优点是，用简单的金属换热器来捕获热量，仅在几分钟即到达所需的操作条 件，最适于循环操作。蓄热热氧化具有非常高的氧化温度，可以处理难以热分解的有机物，该系统98%-99%的VOC 消除率是很常见的。热回收效率为85%-9

40、5%。仅需少量或不需燃料即可运行，特别是对具有相对 低VOC含量的气体，它们比间壁热氧化费用更低。热氧化的缺点是：在高温燃烧中产生了 NOx，它也为危险排放物，需要进一步净化；较慢的热反响；不能满意地处理卤化物，必需加后处理装置洗涤塔，来处理酸性气体；进气浓度不能25%LEL；高的设备投资费用。4. 3. 4. 2.催化氧化催化氧化是在比热氧化低的温度下进行，通常为250-500,其处理能力为2000-20000 n? /h,适于VOC浓度为100-2000 ppM,其消除效率高达95%以上。低的操作温度结合间壁换热器， 可以降低启动所需的燃料。催化燃烧较热氧化有几个优点：反响温度较热氧化低一

41、半，节省了燃料；停留时间短，降低了设备尺寸；由于燃料减少，生成的CO也少，CO和VOC 一起被转 换；较热氧化系统需更少的启动和冷却时间；低的操作温度，排除了 NOx的生成；因温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，RCO系统的整个机械寿命将增加。催化氧化也有缺乏：催化剂易被重金属或颗粒覆盖而失活；处理卤化物和硫化物时，会产生酸性气体，需用洗涤塔进一步处理；废催化剂如不能循环使用，也要处理；进气浓度不能25%。第8页共15页5. 3. 4. 3.集成技术（活性炭吸附+催化燃烧）活性炭吸附进行VOC回收已广泛用于喷漆、印刷和电子工业等行业，消除率可达90%95%, 但对低浓度废气，从经济

42、上考虑，回收不经济，故采用消除技术。集成技术的优点就是用较低的费用来处理低浓度、大气量的废气，通过浓缩废气，降低了需处 理废气的体积，用较小体积的催化燃烧氧化器来处理大流量的废气，降低设备费用和操作费用。该法也有缺乏，此技术均不适合废气中含有高活性、易反响的VOC和相对湿度大于50%的情 况，对含卤化合物的废气仍需使用后处理设备。6. VOCs处理技术6.1. VOCs膜别离回收技术膜别离是选用人工合成的或天然的膜材料为隔障，来别离混合气体或液体的过程。该法是一种 新的高效别离方法。用膜别离法可回收的有机物包括脂肪族和芳香族化合物，卤代燃、醛、酮、 月青、酚、醇、胺、酯等。该法最适合处理有机物

43、浓度较高的废气，回收效率可以到达97%以上。膜 别离技术的传统工艺如图4-1所示。有机废气进入压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝，其中冷凝下来的有机物可以回收，余下未冷凝 的局部通过膜别离单元分成两股，一局部回流至压缩机，另一局部直接从系统中排出。为保证渗透 过程的进行，膜的进料侧压力需高于渗透后气流的侧压力。用膜法可回收的常见VOC有脂肪和芳香族碳氢化合物、含氯溶剂、酮、醛、睛、酚、醇、胺、 酸等大局部VOC,如丁烷、正丁烷、辛烷、三氯乙烯、二氯乙烯、苯乙烯、丙酮、乙醛、乙睛、甲 基漠、甲基氯、甲基异丁基酮、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、甲醇、环氧乙烷、环氧丙烷、CFC- 11、CFC-12、CFC-13、HCFC-12 等。膜别离技术已成功地用于许多领域，用其他方法难以回收的有机物用膜别离技术那么可有效地解 决。该技术已实现工业化，世界上现已有数十套装置建成并已运行多年，如PVC聚合中的致癌物 VCM的回收再用、聚烯燃聚合中己烷的回收、喷漆过程中回收HCFC-123、医院消毒中回收CFC-12第9页共15页