不同濃度的VOCs有機(jī)廢氣處理工藝有哪些？
2024-11-05
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發(fā)布時(shí)間：2024-11-05 閱讀次數(shù)：52
常用的VOCs有機(jī)廢氣處理技術(shù)有吸附法、吸收法、高溫焚燒和催化燃燒、冷凝法、生物處理法和多種技術(shù)組合等，這些技術(shù)對(duì)廢氣的組分、濃度、溫度、濕度和風(fēng)量等也有不同要求，所以，我們應(yīng)從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性多個(gè)方面來(lái)考慮應(yīng)該選擇哪種合適的處理技術(shù)。本文將從VOCs有機(jī)廢氣的不同濃度來(lái)告訴大家有哪些不同的處理工藝。
對(duì)于高濃度（高于10000ppm）的VOCs有機(jī)廢氣，一般先采用冷凝技術(shù)將廢氣中大部分的有機(jī)物進(jìn)行回收，降濃后的有機(jī)物再采用其他技術(shù)進(jìn)行處理。有些廢氣中的VOCs濃度雖然很高，但沒(méi)有回收價(jià)值，或回收成本太高，利用直接燃燒法會(huì)更加適用，如煉油廠尾氣的處理等。
對(duì)于低濃度（低于1000ppm）的VOCs有機(jī)廢氣，可以選擇吸附濃縮后處理技術(shù)、吸收技術(shù)、生物技術(shù)等來(lái)處理。在多數(shù)情況下，需要采用組合工藝進(jìn)行深度凈化。近年來(lái)，吸附濃縮技術(shù)（固定床或沸石轉(zhuǎn)輪吸附）在低濃度VOCs的治理中得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際情況，既可以對(duì)廢氣中價(jià)值較高的有機(jī)物進(jìn)行冷凝回收，也可以采用催化燃燒或高溫焚燒工藝進(jìn)行銷(xiāo)毀。
在吸收技術(shù)中，采用有機(jī)溶劑為吸收劑的治理工藝由于存在安全性差和吸收液處理困難等缺點(diǎn)，目前己較少使用。采用水吸收目前主要用于廢氣的前處理，如去除漆霧和大分子高沸點(diǎn)的有機(jī)物、去除酸堿氣體等。另外，對(duì)于水溶性高的有機(jī)廢氣，可采用生物滴濾法和生物洗滌法，水溶性稍低的可采用生物濾床。
對(duì)于中等濃度的VOCs有機(jī)廢氣，當(dāng)無(wú)回收價(jià)值時(shí)，一般采用催化燃燒（CO/RCO）和高溫燃燒（TO/RTO）技術(shù)進(jìn)行治理。在該濃度范圍內(nèi)，催化燃燒和高溫燃燒技術(shù)的安全性和經(jīng)濟(jì)性是較為合理的，因此是目前應(yīng)用最為廣泛的治理技術(shù)。
蓄熱式催化燃燒（RCO）和蓄熱式高溫燃燒技術(shù)（RTO）在近幾年得到了廣泛的應(yīng)用，隨著工藝和技術(shù)的升級(jí)，這兩種技術(shù)不僅降低了投入和運(yùn)行成本，而且還可對(duì)濃度較低的VOCs進(jìn)行處理。當(dāng)廢氣中的有機(jī)物具有回收價(jià)值時(shí)，采用“活性炭/活性炭纖維吸附+水蒸氣/高溫氮?dú)庠偕?冷凝工藝”對(duì)廢氣中的有機(jī)物進(jìn)行回收，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合考慮。如果廢氣中有機(jī)物的價(jià)值較高，回收可產(chǎn)生效益，那么運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)隨之降低，吸附回收技術(shù)也常被用于廢氣中較低濃度有機(jī)物的回收。對(duì)于水溶性高的VOCs（如醇類(lèi)化合物），也可采用吸收法回收溶劑。
根據(jù)下圖所示，不同單元治理技術(shù)所適用的有機(jī)物濃度和廢氣流量的大致范圍，對(duì)于廢氣流量，圖中給出的是單套處理設(shè)備最大處理能力和比較經(jīng)濟(jì)的流量范圍。當(dāng)廢氣流量較大時(shí)，可以采用多套設(shè)備分開(kāi)進(jìn)行處理。
由圖可知，“吸附濃縮+脫附排氣高溫焚燒/催化燃燒組合”適合大風(fēng)量低濃度VOCs廢氣處理；“生物法”適合中等風(fēng)量較低濃度VOCs廢氣處理；“吸附法”適用于小風(fēng)量低濃度的VOCs廢氣處理；“活性炭/活性炭纖維吸附溶劑回收”適用于中大風(fēng)量中低濃度VOCs廢氣處理；“催化燃燒法、高溫燃燒治理技術(shù)”適用于中小風(fēng)量中高濃度VOCs廢氣處理；“冷凝回收法”適用于中低風(fēng)量高濃度VOCs廢氣處理。
高濃度VOCs廢氣一般都不能只靠單一的技術(shù)來(lái)進(jìn)行治理，都是利用組合技術(shù)來(lái)進(jìn)行有效的治理，如采用冷凝回收+活性炭纖維吸附回收技術(shù)等。廢氣溫度也是考慮的因素之一，吸附法要求氣體溫度一般低于40℃，如果廢氣溫度比較高時(shí)，吸附效果會(huì)顯著降低，因此應(yīng)該首先對(duì)廢氣進(jìn)行降溫處理或不采用此技術(shù)。
燃燒法中當(dāng)氣體溫度比較高，接近或達(dá)到催化劑的起燃溫度時(shí)，由于不再需要對(duì)廢氣進(jìn)行加熱，即使有機(jī)物濃度較低，采用催化燃燒技術(shù)是最為經(jīng)濟(jì)的（當(dāng)廢氣溫度達(dá)到或超過(guò)催化劑的起燃溫度時(shí)，可以采用直接催化燃燒技術(shù)進(jìn)行治理，如漆包線生產(chǎn)尾氣的治理等）。
廢氣的濕度對(duì)某些技術(shù)的治理效果的影響也是非常大的，如吸附回收技術(shù)，活性炭、沸石和活性炭纖維在高濕度條件下（如高于70%）對(duì)有機(jī)物的吸附效果會(huì)明顯降低，因此應(yīng)該首先對(duì)廢氣進(jìn)行除濕處理或不采用此技術(shù)。
常見(jiàn)VOCs控制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較：
| 控制技術(shù)設(shè)備 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | |
| 吸附技術(shù) | 固定床吸附系統(tǒng) | 初設(shè)成本低、能源要求低、適合各種污染物、去除臭味效率高 | 無(wú)再生系統(tǒng)時(shí)吸附劑需經(jīng)常更換、不適合高濃度廢氣、廢氣濕度大時(shí)吸附效率低、不適合含顆粒物狀廢氣，對(duì)廢氣預(yù)處理要求高、熱空氣再生時(shí)有可能發(fā)生火災(zāi)、對(duì)某些化合物（如酮類(lèi)、苯乙烯）吸附時(shí)受限 |
| 旋轉(zhuǎn)式吸附系統(tǒng) | 結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積?。贿B續(xù)操作，運(yùn)行穩(wěn)定；床層阻力?。贿m用于低濃度、大風(fēng)量的廢氣處理；脫附后廢氣濃度浮動(dòng)范圍小 | 對(duì)密封件要求高，設(shè)備制造難度大、成本高；無(wú)法獨(dú)立完成處理廢氣，需要與其它廢氣處理裝置組合使用；不適用于含顆粒物狀廢氣，對(duì)廢氣預(yù)處理要求高 | |
| 吸收技術(shù) | 吸收塔 | 工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用低；對(duì)水溶性有機(jī)廢氣處理效果佳；不受高沸點(diǎn)物質(zhì)影響；無(wú)耗材處理問(wèn)題 | 凈化效率較低；耗水量大，排放大量廢水，造成二次污染；填料吸收塔易阻塞；存在設(shè)備腐蝕問(wèn)題 |
| 燃燒技術(shù) | TO | 適用范圍廣；處理效率高，可達(dá)95%以上；設(shè)備簡(jiǎn)單 | 操作溫度高，處理低濃度時(shí)運(yùn)行成本高；處理含氮化合物時(shí)可能造成煙氣中氮氧化物超標(biāo)；不適合含硫、鹵素等化合物的治理；處理低濃度VOCs時(shí)燃料費(fèi)較高 |
| CO | 操作溫度較直接燃燒低，運(yùn)行費(fèi)用低；相較于TO，燃料消耗量少；處理效率高（可達(dá)95%以上） | 催化劑易失去活性（燒結(jié)、中毒、結(jié)焦），不適合含有硫、鹵素等化合物的凈化；常用貴金屬催化劑價(jià)格高；有廢棄的催化劑處理問(wèn)題；處理低濃度VOCs時(shí)燃料費(fèi)用高 | |
| RTO | 熱回收效率高（>90%），運(yùn)行費(fèi)用低；凈化效率高，可達(dá)95%-99%以上；適用于高溫氣體 | 陶瓷蓄熱體床層壓損大且易阻塞；低濃度VOCs處理時(shí)燃料費(fèi)用高；處理含氮化合物時(shí)可能造成煙氣中的氮氧化物超標(biāo)；不適合處理易自聚化合物（苯乙烯等），其會(huì)發(fā)生自聚現(xiàn)象，產(chǎn)生高沸點(diǎn)交聯(lián)物質(zhì)，造成蓄熱體堵塞；不適合處理硅烷類(lèi)物質(zhì)，燃燒生成固體塵灰會(huì)堵塞蓄熱陶瓷或切換閥密封面 | |
| RCO | 操作溫度低，熱回收效率高（>90%），運(yùn)行成本較RTO低；高效去除率，可達(dá)95%-99%以上 | 催化劑易失去活性（燒結(jié)、中毒、結(jié)焦），不適合含有硫、鹵素等化合物的凈化；陶瓷蓄熱體床層壓損大且易堵塞；處理含氮化合物時(shí)可能造成煙氣中的氮氧化物超標(biāo)；常用貴金屬催化劑成本高；有廢棄催化劑處理問(wèn)題；不適合處理易自聚、易反應(yīng)等物質(zhì)（苯乙烯等），其會(huì)發(fā)生自聚現(xiàn)象，產(chǎn)生高沸點(diǎn)交聯(lián)物質(zhì)，造成蓄熱體堵塞；不適合處理硅烷類(lèi)物質(zhì)，燃燒生成固體塵灰會(huì)堵塞蓄熱陶瓷或切換閥密封面 | |
| 生物技術(shù) | 生物處理系統(tǒng)（生物濾床、生物滴濾塔、生物洗滌塔等） | 設(shè)備成本低，操作簡(jiǎn)單；除更換填料外不產(chǎn)生二次污染；對(duì)低濃度惡臭異味去除率高 | 不適合處理高濃度廢氣；普適性差，處理混合廢氣時(shí)菌種不宜選擇或馴化；對(duì)PH控制要求高；占地面積大，滯留時(shí)間長(zhǎng)，處理負(fù)荷低 |
| 其它組合技術(shù) | 沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+RTO/CO/RCO | 去除效率高；適用于大風(fēng)量低濃度廢氣；比較節(jié)省燃料費(fèi)用；運(yùn)行費(fèi)用低 | 處理含高沸點(diǎn)或易聚合化合物時(shí)，轉(zhuǎn)輪需定期處理和維護(hù)，轉(zhuǎn)輪壽命短；處理極低濃度的惡臭異味廢氣，運(yùn)行費(fèi)用較高 |
| 活性炭+CO | 適用于低濃度廢氣處理；一次性投資費(fèi)用低，運(yùn)行費(fèi)用低；凈化效率可達(dá)90%以上 | 活性炭或催化劑需定期更換；不適合處理含顆粒物狀、含硫、鹵素、重金屬、油霧以及高沸點(diǎn)、易聚合化合物的廢氣；若采用熱空氣再生，不適合環(huán)己酮等酮類(lèi)化合物的處理 | |
| 冷凝+吸附回收 | 回收率高，有經(jīng)濟(jì)效益；適用于高沸點(diǎn)、高濃度廢氣處理；低溫下吸附處理廢氣安全性高 | 單一冷凝要達(dá)標(biāo)需要到很低的溫度，能耗高；凈化程度受冷凝溫度限制，運(yùn)行成本高；需要有附設(shè)的冷凍設(shè)備，投資大、能耗高，運(yùn)行成本高 | |
由此可見(jiàn)，采用多技術(shù)組合可以處理成分更復(fù)雜的廢氣，但無(wú)論是采用單一的VOCs處理工藝或采用多種技術(shù)組合，都要根據(jù)實(shí)際工況、能耗和運(yùn)行成本來(lái)作對(duì)比分析。
