第10章VOC污染控制课件.ppt

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1、第十章 挥发性有机物污染控制v 1.蒸气压及蒸发v 2.VOCs（volatile organic compounds）污染预防v 3.VOCs污染控制方法和工艺第一节 蒸气压与蒸发v 蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据v 温度越高，蒸气压越大蒸气压v 空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉乌尔定律蒸气压v 气液平衡：克劳休斯克拉佩龙（ClausiusClapyron）方程挥发与溶解VOCs排放第二节 VOCs污染预防v 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VOCs控制技术VOCs替代工艺改革 非

2、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：回收利用放空气体泄漏损耗及控制v 充入、呼吸和排空损耗充入、呼吸和排空损耗v 充入、呼吸和排空导致的VOCs排放充入、呼吸和排空损耗v 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保护阀来控制汽油的转移和呼吸损耗v 汽油 50余种碳氢化物和其他痕量物质，C8H17汽油已挥发部分所占的百分比/%汽油的转移和呼吸损耗转移损耗控制方法浮顶罐，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

3、下浮动，避免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。这张草图没有给出防雨雪装置和其他的细节。转移损耗控制方法阶段1控制转移损耗控制方法阶段2控制第三节 VOCs控制方法和工艺v 燃烧法v 吸收（洗涤）法v 冷凝法v 吸附法v 生物法燃烧法（Combustion）v 适用于可燃或高温分解的物质v 不能回收有用物质，但可回收热量v 燃烧反应，如VOCs燃烧原理及动力学v 燃烧动力学 单位时间VOCs 减少量VOCs燃烧原理及动力学VOCs A/s-1E/4.18kJ mol-1 k/s-1538oC 649oC 760o

4、C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+0529.195.958.276.647.645.663.648.146.050.844.714.70.560340.000110.077

5、600.000310.764670.248510.004110.058690.880940.028040.3956258.863534.930.146.020.0926.847.510.482.1427.441.2511.18170.6427.2138.59183.058.41438.42109.1119.9335.97407.9924.64154.04404.29VOCs燃烧原理及动力学例：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。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

6、，代入式（10-9），得 同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间分别为49s、0.2s。VOCs燃烧原理及动力学v 燃烧与爆炸 燃烧极限浓度范围爆炸极限浓度范围 多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围燃烧工艺v 直接燃烧 适用于可燃有害组分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，应尽量避免燃烧工艺v 热力燃烧（Thermal Combustion)适于低浓度废气的净化 温度低，540820oC 必要条件：温度、停留时间、湍流混合燃烧工艺v 热力燃烧燃烧工艺v 催化燃烧（Catalytic Combustion）

7、燃烧工艺具有热回收装置的催化燃烧器v 催化燃烧装置燃烧工艺v 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 对可燃组分浓度和热值限制少燃烧工艺吸收（洗涤）法（Absorption）v 吸收工艺吸收工艺v 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 化学稳定性和无毒无害性 分子量低吸收设备v 主要设计指标 液气比 塔径 塔高冷凝法（Condensation）v 适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气v 常作为其它方法的前处理冷凝原理v 冷凝温度处于露点和泡点温度之间v 越接近泡点，净化程度越高冷凝计算v 压力P，温度t，进料中i组分的摩尔

8、分率zi，计算液化率f、冷凝后气液组成xi、yi冷凝类型和设备v 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、筛板塔冷凝系统的设计v 给定脱除效率、出口浓度v 确定冷凝温度v 冷凝温度 冷凝剂类型v 计算冷凝器的热负荷v 热负荷热传递系数 冷凝器尺寸吸附法（Adsorption）v 吸附工艺吸附工艺v 活性炭吸附VOCs的性能最佳v 亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附吸附工艺v 吸附容量 利用波拉尼曲线估算v 多组分吸附 过程 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活性炭的吸附热v 物理吸附 吸附热凝缩热+润湿热 估算式生物法（Biological Oxidation）v 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H2Ov 工艺生物洗涤塔（悬浮生长系统）生物滴滤塔生物滴滤塔v 生物膜内降解的数学模型 微元物料平衡 费克定律+米门公式生物滴滤塔v 液膜内传递的数学模型v VOCs降解简化模型生物过滤塔（附着生长系统）生物过滤塔生物法工艺比较VOCs控制工艺的应用控制装置的基本应用VOCs控制工艺的比较环境和能源因素VOCs控制工艺的二次污染问题VOCs 控制的二次污染问题