VOC废气处理技术

VOC废气处理技术

 

VOC(VOC)是中文中VOC的全称。在现代工业生产中，它通常被用作溶剂，在使用过程中会挥发并排放到***气中。广泛应用于石油化工、印刷工业、人造革工业、电子工业、油漆工业和医药工业。一般意义上的VOC是指VOC；但环保意义上的定义是指一种活性VOC，即会造成危***的VOC。

目前，VOC废气处理技术主要有热破坏法、变压吸附分离净化技术、吸附法和氧化处理法等。

一、热损伤法

热破坏法是指直接和辅助燃烧有机气体即VOC，或者利用合适的催化剂加速VOC的化学反应，***终降低有机物浓度使其不再有***的处理方法。

热销毁是目前广泛使用和研究的一种工业废气处理方法，尤其是对低浓度有机废气。有机化合物的热损伤可分为直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧是气流中有机物直接燃烧和辅助燃料燃烧的一种方法。***多数情况下，有机物浓度太低，没有辅助燃料无法燃烧。在适当的温度和停留时间条件下，直接火焰燃烧的热处理效率可达99%。

催化燃烧是有机物在气流中受热时，加速其化学反应(或破坏效率)的方法。催化剂的存在使得有机物在受热破坏时比直接燃烧法需要的停留时间更短，温度更低。它是净化高浓度、小流量有机废气的***技术。催化剂在催化燃烧系统中起着重要的作用。有机废气净化的催化剂主要是金属和金属盐，金属包括贵金属和非贵金属。目前使用的金属催化剂主要是Pt和Pd，技术成熟，催化活性高，但价格昂贵。当处理含氮、硫、磷等元素的卤素有机化合物时，有机化合物容易氧化和失活催化剂。非金属催化剂包括过渡元素如钴和稀土。近年来，***内外对催化剂进行了***量的研究，其中***部分集中在非贵金属催化剂上，在能量提取方面也取得了很多成果。如用V2O5+MOX(M:过渡金属)+贵金属制成的催化剂处理甲硫醇废气，用Pt+Pd+Cu促进剂处理含氮有机醇废气。

由于有机废气中常出现杂质，容易引起催化剂中毒，毒物(抑制剂主要有磷、铅、铋、砷、锡、汞、亚铁离子锌、卤素等。催化剂载体可以节约催化剂，增加催化剂的有效面积，使催化剂具有一定的机械强度，减少烧结，提高催化活性和稳定性。可作为载体的材料主要有Al2O3、Fe-V、石棉、粘土、活性炭、金属等。***常用的陶瓷载体一般制成网状、球形、柱状和峰巢状。此外，近年来对丝光沸石的研究越来越成功。对于催化燃烧，未来研究的重点和热点仍将是探索高效活性的催化剂及其载体，以及催化氧化的机理。

二、吸附法

有机废气中的吸附法主要适用于低浓度、高通量的有机废气。目前，有机废气的处理方法已经相当成熟，能耗低，但处理效率高，可以彻底净化有***的有机废气。实践证明，这种处理方法值得推广应用。

但是，这种方法也存在设备体积***、工艺流程复杂等缺陷。如果废气中含有***量杂质，很容易导致工人中毒。因此，吸附剂是该方法处理废气的关键。目前采用吸附法处理有机废气，经常使用活性炭，主要是因为活性炭的孔结构更***，吸附能力更强。

此外，经过氧化铁或臭氧处理后，活性炭的吸附性能会更***，有机废气的处理也会更安全有效。

三、生物处理法

从处理的基本原理来看，有机废气的生物处理是利用微生物的生理过程将有机废气中的有***物质转化为简单的无机物，如CO2、H2O等简单的无机物。这是一种无***的处理有机废气的方法。

一般来说，有机废气的完整生物处理过程包括三个基本步骤:

1.有机废气中的有机污染物***先与水接触，并能在水中迅速溶解；

2.液膜中溶解的有机物在液体浓度较低的情况下可以逐渐扩散到生物膜中，然后被附着在生物膜上的微生物吸收；

3.微生物吸收的有机废气在其自身的生理代谢过程中会发生降解，***终转化为对环境无***的化合物。

四、变压吸附分离纯化技术

变压吸附分离纯化技术利用气体组分可以吸附在固体材料上的***点。在有机废气分离净化装置中，气体的压力会发生一定程度的变化，有机废气将通过这种压力变化得到处理。

PSA技术主要采用物理方法净化有机废气，使用的材料为沸石分子筛。沸石分子筛在吸附选择性和吸附容量方面具有一定的***势。在一定的温度和压力下，这种沸石分子筛可以吸附有机废气中的有机成分，然后将剩余的气体输送到下一个环节。吸附有机废气后，通过一定的工艺进行转化，以维持和提高吸附剂的再生能力，使吸附剂可以再次投入使用，然后重复前面的工艺，反复循环，直到有机废气得到净化。

近年来，该技术已应用于工业生产，在气体分离方面取得了******的效果。该技术的主要***点是:能耗少、成本低、工艺操作自动化、分离提纯后混合物纯度高、环境污染小等。该技术在回收和处理有价气体方面效果******，具有广阔的市场前景，将成为未来有机废气处理技术的发展方向。

五、氧化法

热氧化是有毒有***且不需要回收的VOC***适合的处理技术和方法。氧化法基本原理:VOC与O2反应生成CO2和H2O，化学方程式如下:

aCxHyOz+bO2—> CCO 2+dH2O

从化学反应方程来看，氧化反应类似于化学燃烧过程，但由于其VOC浓度较低，在化学反应中不会产生可见的火焰。一般来说，氧化法可以通过两种方法保证氧化反应的顺利进行:***种是加热。使含有VOC的有机废气达到反应温度；***二种使用催化剂。如果温度相对较低，氧化反应可以在催化剂表面进行。因此，有机废气处理的氧化法分为以下两种方法:

1.催化氧化法。目前，催化氧化中使用的催化剂有两种，即贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要包括铂、钯等。，它们以细颗粒的形式附着在催化剂载体上，催化剂载体通常是金属或陶瓷蜂窝体或散装填料；非贵金属催化剂主要是通过将过渡元素金属氧化物如二氧化锰与粘结剂按一定比例混合而制备的。为了有效防止催化剂中毒后失去催化活性，在处理前必须彻底去除能使催化剂中毒的物质，如铅、锌、汞等。如果不能去除有机废气中的催化剂毒物和掩蔽物质，这种催化氧化法不能用于处理VOC。

2.热氧化法。目前热氧化方法有三种:热燃烧法、分区法和蓄热法。三种方法的主要区别在于热量回收的方式。这三种方法都可以与催化方法相结合，降低化学反应的反应温度。

热燃烧热氧化器一般指气体焚烧炉。气体焚烧炉由助燃剂、混合区和燃烧室组成。其中，助燃剂如天然气、石油等是辅助燃料。在燃烧过程中，焚烧炉产生的热混合区可以预热VOC废气，为有机废气的处理提供足够的空间和时间，***终实现有机废气的无***化处理。

在供氧充足的条件下，氧化反应的反应程度——VOC去除率——主要取决于“三个条件”:反应温度、时间和湍流。这“三个T条件”是相互关联的。在一定程度上，一个条件的改善可以减少另外两个条件。热燃烧热氧化器的缺点在于辅助燃料价格高，导致装置运行成本高。

分区热氧化器是指在热氧化器中增加分区换热器，然后将燃烧室排出的废气热量传递给氧化装置入口处温度较低的气体，预热后可以促进氧化反应。目前，分区换热器的热回收率可达85%，******降低了辅助燃料的消耗。一般来说，有三种类型的分区换热器:管，壳和板。因为热氧化温度必须控制在800℃ ~ 1000℃范围内，所以墙与墙之间的热交换必须采用不锈钢或合金材料。因此，隔板换热器的成本相当高，这也是它的缺点。此外，很难消除材料的热应力，这是壁之间热交换的另一个缺点。

蓄热式热氧化器，简称RTO，包括热氧化器中的蓄热式换热器，氧化反应可在VOC预热后进行。目前蓄热式热氧化器热回收率达到95%，占用空间小，消耗辅助燃料少。由于目前的蓄热材料可以使用陶瓷填料，它们可以处理腐蚀性或含有颗粒物的VOC气体。

目前RTO装置分为旋转式和阀切换式，其中***常见的是阀切换式，由两个或两个以上的陶瓷填充床组成，通过切换阀门来达到改变气流方向的目的。

六、液体吸收法

液体吸收是指有机废气中的有***分子通过与有机废气接触转移到吸收剂中，从而实现分离有机废气的目的。这种处理方法是典型的物理和化学过程。有机废气转移到吸附剂后，通过分析方法去除吸附剂中的有***分子，然后回收，实现吸附剂的再利用和利用。

根据作用原理，这种方法可分为化学方法和物理方法。物理方法是指利用物质之间的溶解度原理，以水为吸收剂，去除有机废气中的有***分子，但不溶于水的废气，如苯，只能通过化学方法去除，即有机废气与溶剂反应后被去除。

七、冷凝回收方法

在不同的温度下，有机物的饱和度是不同的。冷凝回收法利用有机物的***性，通过降低或增加系统压力，通过冷凝提取蒸汽环境中的有机物。有机废气经冷凝提取后，可以得到高度净化。其缺点是操作困难，常温下不易使用冷却水，需要对冷凝水进行冷却，因此需要更多的费用。这种处理方法主要适用于高浓度低温有机废气的处理。