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青岛爱康臭氧发生器的小编浅谈下VOCs治理臭氧应用工程技术

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青岛爱康臭氧发生器的小编浅谈下VOCs治理臭氧应用工程技术

发布日期:2019-06-05 作者:青岛爱康 点击:

    下边由青岛爱康臭氧发生器的小编浅谈下VOCs治理臭氧应用工程技术是怎样的?
VOCs是挥发性有机化合物,主要来自石化工业,印刷,涂料,电子制造,表面防腐,箱包生产,运输和其他化学生产过程。 随着社会的进步和工业的发展,人们的生活水平不断提高,有机产品的应用也在不断增加。 挥发性有机化合物排放量急剧增加,具有种类繁多,排放量大,毒性强的突出特点。常见的VOCs污染物质见表1。

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VOCs的随意排放污染了大气环境,对地球生物圈造成了破坏,伤害了人类自身。 挥发性有机化合物主要通过以下方式破坏生物圈环境:在阳光下,挥发性有机化合物,这些有机挥发物和氮氧化物会产生臭氧,导致空气中臭氧浓度的增加,引起人体不适,严重的皮肤癌症和肺气肿; 其次,上层臭氧层(如氟利昂和含氯溶剂)的耗尽,通过臭氧消耗来制造大气层的外层臭氧层。 第三,甲苯,二甲苯和甲基乙基酮等多种挥发性有机化合物对人眼和呼吸系统有刺激作用,对心,肺,肝等内,神经系统有害,导致急慢性中毒甚至(表2)。


此外,VOCs也是PM2.5及光化学雾的一个重要来源,具有难以控制的特点。随着国家对环境的愈加重视,继水环境治理及土壤环境治理之后,对VOCs的控制与治理必将列入重要议程,因此,开展VOCs治理技术研究,特别是适用性工程技术示范研究,非常迫切与必要,具有重要的现实意义。


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1.VOCs治理技术研究进展


VOCs治理技术研究一般从3个角度展开:(1)改进涉及VOCs的产品生产工艺,或使用替代材料或新的生产工艺以从源头控制VOCs的产生;(2)对生产过程产生的VOCs尽可能进行分离、回用;(3)末端治理,即对必须排放的VOCs进行独立处理。鉴于(1)、(2)类方式涉及企业生产工艺的升级改造,一般研究工作者难以触及,因此,提及VOCs的治理技术研究,通常指的是末端治理。


1.1

传统技术


1.1.1直接燃烧

鉴于VOCs富含C,H元素,在适宜的处理温度下可被空气中的氧氧化生成CO2和H2O,条件适宜其处理效率可达95%~99%[1,2]。但该方法运行条件苛刻,只适用于可燃物浓度较高的VOCs的净化处理,对于燃烧热值低于系统散失的热量时,需要补充燃料进行热力燃烧以使系统维持在持续工作状态。燃烧温度与湍流程度及停留时间都将直接影响处理效果。此外,燃烧温度通常在700~1200益,会有燃烧副产物NOx产生,形成二次污染物。

1.1.2催化燃烧

对于低浓度VOCs的处理,直接燃烧方法由于其明显的缺点而不能胜任。 催化燃烧是利用催化剂降低反应能垒,在较低温度(200-400度)下实现VOCs氧化分解并释放热量。 催化燃烧特别适用于容量大,气体浓度低的VOC,如醇类,醛类,酮类和苯类。 催化燃烧过程的反应温度低,比直接燃烧低300-500度,燃烧完成。 在高温下生成二氧化氮和二恶英等二次污染物并不容易。 它还可以回收热量,节省能源,提高污染物去除效率。

1.1.3吸附

吸附是一种通过使用多孔结构,吸附剂的巨大表面积和结构活性点来吸附VOC的方法。 它适用于处理有机废气,具有相对单一的成分,相对稳定的气流和浓度范围为300 * 10-6至5000 * 10-6 r / min。 活性炭和大孔树脂作为普通吸附剂,广泛用于吸附和回收脂肪和芳烃,大多数含氯溶剂,常用的醇类,酮类和酯类。 它们被广泛用作VOCs控制方法。

1.1.4吸收

吸收法是利用液体吸收剂从气流中吸收回收VOCs的一种方法,它的本质在于VOCs增浓。其处理的VOCs浓度范围为300*10-6~5000*10-6r/min,效率可达95豫~98豫,常用的工艺装备有填料塔和喷淋塔两种。吸收法工艺对处理常温、低温及大风量、低浓度的含苯VOCs比较有效,且费用较低。吸收过程的传质阻力主要在气液表面与液膜内,其净化效果则取决于气、液两相间的接触效率和面积,因此,吸收剂与反应器的优化是该技术研究的一个主要方向。

1.1.5凝并

凝并法是根据气态污染物在不同压力和温度下的蒸气压差异,使其过饱和从而发生凝结作用,实现VOCs的净化回收的一种方法。在实际应用中,通常将该方法与吸附、焚烧及溶剂吸收等联合使用,从而降低运行成本。常用的冷凝设备有冷凝器、雾化凝结塔等。

常用的冷却剂有水、盐水(冷却温度4.4~34度)和CFC(冷却温度-34.4~68度)。也可用压缩法使气态有害物质在临界温度和临界压力下变成液态,从而净化除去或回收有害物质,但由于费用较高,目前使用较少。


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1.2

新技术

1.2.1生物法

生物反应过程类似于氧化过程,它利用微生物在有氧条件下将有机物氧化成CO2和H2O,以破坏和消除VOCs。 这是一种廉价有效的处理方法,设备简单,常用于处理低浓度VOCs气体,但对温度,pH值,水分含量,气流速度等操作条件的要求更为严格。 如果氧化不完全,它可能产生比VOC更有毒的副产物。 生物法主要用于处理低浓度的VOCs。 处理效率取决于生物活动和操作条件的控制。 不同有机物质的降解效率为40%~98%。 虽然生物法的操作成本很低,但效率低且不稳定,处理设备和面积大,微生物具有选择性,操作条件苛刻。

1.2.2蓄热式燃烧

鉴于通过直接燃烧排出的烟气带走了大量的热能,已经开发了许多节能技术来利用烟气的余热。 其中,陶瓷球等蓄热材料是吸收和释放热量最有效的材料。 再生燃烧包括陶瓷再生床,自动控制阀,燃烧室和控制系统。 再生床分为两部分,底部的自动控制阀分别与进气口和排气口连接; 换向阀由换向阀代替,以储存来自燃烧室的高温气体的热量,然后将VOCs废气预热到再生床中; 预热到一定温度的VOCs废气与燃烧室中的氧化反应以实现净化。

1.2.3等离子法

等离子体由电子、离子、自由基和中性粒子组成,是导电性流体,总体上保持电中性,被称为物质的第四种形态。低温等离子体主要是由气体放电产生的,属于非平衡等离子体,主要产生形式有辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、频射放电及微波放电。而能在常压下产生低温等离子体的只有电晕放电和介质阻挡放电。低温等离子体中存在的电子、离子、活性基与激发态分子有极高的化学活性,能使很多需要很高活化能的化学反应得以发生,使常规方法难以去除的污染物得以转化或分解。

1.2.4膜分离法

膜分离技术的原理就是利用聚合物复合膜对于有机蒸汽与空气的渗透选择性,使有机物透过膜而从废气中分离出来。在实际应用过程中,通过在膜的进料侧使用压缩机或渗透侧使用真空泵来增强膜的渗透力。含有VOCs的气流在压差作用下,VOCs优先透过膜,在膜的渗透侧形成富VOCs气流,而在膜的截留侧形成主要含有氮气、氧气、甲烷等不易渗透气体的贫VOCs气流。膜法最早源于20世纪60年代的脱盐处理和海水淡化,现已用于石油化工、制药等行业。膜法流程简单、能耗低、无二次污染,是一种非常有前途的分离方法,目前已成功地应用于回收多种VOCs。


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1.3

技术集成

VOCs控制技术各有优缺点。考虑到经济和技术因素,多种控制技术的综合应用具有明显的优势。李泽清采用了一种新型的吸附床和活性炭纤维,结合了加热器和冷却器的功能,确定了低气流,高浓度VOCs处理的碳吸附,热解吸和冷凝回收过程。主的原始gooeiM等。 结合活性炭吸附和低温浓度来处理来自点源挥发的VOCs。它不仅可以使VOC排放达到标准,还可以回归到高质量的液体VOCs。高立新等人设计的一种新型室内空气净化器。在活性炭粉末颗粒上加载纳米二氧化钛光催化剂层,去除室内空气中的挥发性有机化合物,实现活性炭吸附与光催化氧化技术的结合。张增峰等采用低温等离子催化一体化技术去除甲醛。发现在室温和大气压下,等离子体的存在对于去除甲醛非常重要。在等离子体气氛中,二氧化钛的光催化剂可以产生活性。此外,使用陶瓷或其他高密度惰性蓄热材料作为填充床的再生燃烧技术(RTO)吸收并储存来自燃烧区废气的热量,然后将热量释放到冷入口气体(而不是使用用于两种流体之间传热的管壳式换热器)。与其他热氧化技术不同,如果提高热回收率,热回收效率可达到98%。化学燃烧与再生燃烧相结合构成了再生催化燃烧(RCO)复合技术,在热能回收利用的基础上实现了无焰燃烧和更好的运行环境。


2.VOCs治理技术选择与工艺适用性

相较于固、液污染物的排放与处置,VOCs的控制与治理难度更大,针对具体排放物质、排放量、浓度、湿度等情况,选择高效、经济、适用的处理技术与工艺设备是个颇具挑战性的工作。几种VOCs的处理工艺特点的对比分析如表3。

任何技术过程都有其局限性。对于特定企业,VOCs处理技术的选择应首先考虑废气的流量,浓度(包括浓度变化)和成分特征。其次,应考虑资本投资和运营管理要求等因素。一些先进技术对操作管理或难以维护的管理技术有严格的要求。它不适合小企业。

笔者了解到,天津的许多企业都在处理挥发性有机化合物,环保管理部门推荐的工艺是活性炭吸附。但是,它们没有配备温度变化,压力变化或组合解吸装置。企业有形式处理VOC的设备。实际上,它们根本无法可靠运行。在检查过程中更换了一批新的活性炭(废弃的活性炭也有潜在的安全隐患),其他时候。这完全没关系。

事实上,对于小企业的VOCs处理,采用成熟技术的吸收方法更为合适,操作简单,易于掌握技术和工艺维护。它不仅适用于高浓度VOC的处理,也适用于低浓度VOC的处理。当适当选择吸收剂时,还可以回收和再利用VOC,例如在喷涂过程中回收的溶剂,并且还可以返回到涂料生产中。由中国国家供销合作社天津市可再生资源研究所设计的VOCs处理系统采用新型吸附剂吸收和净化有机挥发性有机化合物,如苯,烷烃和醚类。 VOC溶剂可通过解吸 - 冷凝或燃烧获得,VOC可在适当的时间直接解吸。通过微压力传感技术,可以实现系统的自动解吸控制。此外,红外,催化再生和再生催化技术的结合可以满足不同企业和规模的VOCs处理要求。


3.结束语

VOCs的治理是一个任重道远的艰巨工作,从工程应用的角度看,一些技术目前还不成熟,难以负担起VOCs治理的重任,还需要技术人员的进一步努力。还有一些技术由于工程条件的限制,假以时日方能达到其理想目标。从目前看,吸收法及改进的蓄热催化技术相对而言具有较为确切的经济技术优势,推荐企业多加关注


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