含有机化合物废气的净化方法课件.ppt
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- 有机化合物 废气 净化 方法 课件
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1、8、 含有机化合物废气的净化含有机化合物废气的净化v涉及涉及VOCs排放的工业行业包括:排放的工业行业包括: 石油化工、精细化工、喷涂、包装印刷、医药与农石油化工、精细化工、喷涂、包装印刷、医药与农药制造、半导体及电子产品制造、人造板与木制家具制药制造、半导体及电子产品制造、人造板与木制家具制造、皮革、漆包线、制鞋、涂料、油墨粘合剂生产、金造、皮革、漆包线、制鞋、涂料、油墨粘合剂生产、金属铸造等,行业众多。属铸造等,行业众多。挥发性有机物挥发性有机物VOCs: 世界卫生组织的定义世界卫生组织的定义:沸点在沸点在50-250的化合物的化合物,室室温下饱和蒸汽压超过温下饱和蒸汽压超过133.32P
2、a,在常温下以蒸汽形式存,在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。在于空气中的一类有机物。一、一、VOCs的来源及类别的来源及类别 各行业中所产生的各行业中所产生的VOCs种类繁多,组成复杂,常见种类繁多,组成复杂,常见的组分有的组分有碳氢化合物、苯系物、醇类、酮类、酚碳氢化合物、苯系物、醇类、酮类、酚类、醛类、酯类、胺类、腈(氰)类等。类、醛类、酯类、胺类、腈(氰)类等。碳氢化合物(如烷、烯、炔烃、芳香烃、多环烃);含氧有机物(醛、酚、酮、有机酸);含氯有机物(氯乙烯、氯甲烷、二氯乙烷、氯醇);含硫有机物(硫醇、噻吩、二硫化碳)。v危害:危害: 挥发性有机污染物(挥发性有机污染物(VOC
3、s)大多数有毒、有害,具有)大多数有毒、有害,具有一定的致癌性;参与光化学反应,形成光化学烟雾;部分一定的致癌性;参与光化学反应,形成光化学烟雾;部分可破坏臭氧层。可破坏臭氧层。v现状:现状: 我国一些城市空气中我国一些城市空气中VOCs的浓度是美国城市空气浓度的浓度是美国城市空气浓度515倍,工倍,工业排放有机废气已经成为城市主要污染源之一。业排放有机废气已经成为城市主要污染源之一。 目前,在我国目前,在我国VOCs污染源主要分布在全国各地城市与城市群,分污染源主要分布在全国各地城市与城市群,分布面广,其中布面广,其中90%以上尚未治理,对大气环境影响严重,应依据相关以上尚未治理,对大气环境
4、影响严重,应依据相关污染治理法规的要求进行治理。污染治理法规的要求进行治理。 根据行业内的推算,目前全国总的工业根据行业内的推算,目前全国总的工业VOCs年排放量应该在年排放量应该在2000万吨以上,达到甚至超过了全国万吨以上,达到甚至超过了全国NOx的排放水平,而且随着国民经济的排放水平,而且随着国民经济的发展呈现出不断增长的趋势。的发展呈现出不断增长的趋势。二、二、VOCs的危害及治理现状的危害及治理现状v目前的目前的VOCs的治理技术主要有两类:的治理技术主要有两类:一类是回收技术一类是回收技术,一类是一类是销毁技术。销毁技术。v回收技术回收技术是通过是通过物理的方法物理的方法,改变温度
5、、压力或采用选择性吸附,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机气相污染物的方法,主剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机气相污染物的方法,主要有要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术。v销毁技术销毁技术主要是通过主要是通过化学或生化反应化学或生化反应,用热、光、催化剂和微生,用热、光、催化剂和微生物将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机物将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物,主要有小分子化合物,主要有直接燃烧、催化燃烧、生物氧化、光催化直接燃烧、催化燃烧、生物氧化、光催化氧化、
6、等离子体破坏等。氧化、等离子体破坏等。v目前使用较多的目前使用较多的VOCs的治理技术的治理技术主要有活性炭和活性炭纤维吸主要有活性炭和活性炭纤维吸附、溶剂吸收、降温冷凝等回收技术和直接燃烧、催化燃烧等销附、溶剂吸收、降温冷凝等回收技术和直接燃烧、催化燃烧等销毁技术,其中又以毁技术,其中又以吸附技术和催化燃烧技术吸附技术和催化燃烧技术的应用居多。的应用居多。三、三、VOCs的治理技术的治理技术v工业固定源工业固定源VOCs的排放的排放主要是主要是低浓度、大风量的排放污低浓度、大风量的排放污染问题。染问题。工业生产过程中通生产场所的强排风,使得所排工业生产过程中通生产场所的强排风,使得所排出的废
7、气中有机物的浓度很低(通常小于出的废气中有机物的浓度很低(通常小于1500mg/m3)风)风量很大(通常超过量很大(通常超过1万万m3/h,甚至达十几万,甚至达十几万m3/h、几十万、几十万m3/h),治理难度大,是目前城市中有机化合物污染的重),治理难度大,是目前城市中有机化合物污染的重要来源。经济高效的排放控制技术是解决大面积要来源。经济高效的排放控制技术是解决大面积VOCs污污染问题的关键。染问题的关键。v吸附法吸附法适用于适用于处理低浓度、大风量的气态污染物处理低浓度、大风量的气态污染物的治理,的治理,操作方便,易于实现自动化,并且对于有再利用价值的有操作方便,易于实现自动化,并且对于
8、有再利用价值的有机溶剂,能通过脱附进行回收,实现废物资源化。机溶剂,能通过脱附进行回收,实现废物资源化。三、三、VOCs的吸附处理的吸附处理u吸附法回顾:吸附法回顾:v1、吸附法吸附法是利用各种固体吸附剂(如活性炭、活性炭纤维是利用各种固体吸附剂(如活性炭、活性炭纤维、分子筛等)对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法、分子筛等)对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。v2、吸附净化工艺:、吸附净化工艺:吸附回收工艺吸附回收工艺(回收有机溶剂)和(回收有机溶剂)和吸附吸附氧化工艺氧化工艺(回收热量)两种;(回收热量)两种;v3、吸附设备:固定床、移动床和流化床吸附器三种。、吸附设备:固定床、移动
9、床和流化床吸附器三种。v4、吸附材料主要包括、吸附材料主要包括活性炭、活性炭纤维和分子筛活性炭、活性炭纤维和分子筛v5、吸附剂的再生通常采用、吸附剂的再生通常采用水蒸气再生水蒸气再生和和热空气流再生热空气流再生两种两种,在油气回收中则通常采用真空脱附再生。,在油气回收中则通常采用真空脱附再生。u吸附剂技术应用吸附剂技术应用v目前在我国应用范围最广吸附净化技术:目前在我国应用范围最广吸附净化技术:v1)固定床吸附)固定床吸附/水蒸气脱附水蒸气脱附/冷凝回收工艺冷凝回收工艺v2)固定床吸附)固定床吸附/热空气脱附热空气脱附/催化燃烧工艺催化燃烧工艺 国内国内目前主要是采用目前主要是采用固定床吸附回
10、收技术固定床吸附回收技术,吸附剂通常为,吸附剂通常为颗颗粒活性炭和活性炭纤维。粒活性炭和活性炭纤维。v 国外国外和我国和我国台湾地区台湾地区近年来较多地采用了近年来较多地采用了移动床和流化床移动床和流化床吸吸附回收设备,如日本多采用分子筛转轮吸附浓缩设备,利用高附回收设备,如日本多采用分子筛转轮吸附浓缩设备,利用高温空气脱附后冷凝回收。在我国有机废气净化的分子筛吸附剂温空气脱附后冷凝回收。在我国有机废气净化的分子筛吸附剂v的生产技术还没有突破,目前分子筛转轮吸附技术尚处于开发的生产技术还没有突破,目前分子筛转轮吸附技术尚处于开发阶段。阶段。当使用水蒸气置换再生时,一般采用低压水蒸气,水蒸汽温度
11、高,对设备耐压当使用水蒸气置换再生时,一般采用低压水蒸气,水蒸汽温度高,对设备耐压要求高。要求高。根据经验一般考虑水蒸气的温度应低于根据经验一般考虑水蒸气的温度应低于140。对于活性炭和活性炭纤维吸附剂和一般的有机化合物,对于活性炭和活性炭纤维吸附剂和一般的有机化合物,再生热气流温度应低于再生热气流温度应低于120,否则着火的危险性非常大。分子筛的安全性要高于活性炭材料,再生热否则着火的危险性非常大。分子筛的安全性要高于活性炭材料,再生热气流温度可以提高,日本的一些企业使用温度可以达到气流温度可以提高,日本的一些企业使用温度可以达到200。 该工艺目前在国内外应用最多,主要由于低浓度、大风量、
12、该工艺目前在国内外应用最多,主要由于低浓度、大风量、无回收价值的有机废气的治理。无回收价值的有机废气的治理。v蜂窝状活性炭蜂窝状活性炭v吸附浓缩吸附浓缩-催化燃烧技术催化燃烧技术是将吸附技术和催化燃烧相结是将吸附技术和催化燃烧相结合的一种集成技术,将大风量、低浓度的有机废气经合的一种集成技术,将大风量、低浓度的有机废气经过吸附过吸附/脱附过程转换成小风量、高浓度的有机废气,脱附过程转换成小风量、高浓度的有机废气,然后经过催化燃烧净化,可以有效的利用有机物的燃然后经过催化燃烧净化,可以有效的利用有机物的燃烧热。该方法适合于大风量、低浓度或浓度不稳定的烧热。该方法适合于大风量、低浓度或浓度不稳定的
13、废气治理,通常用于低于废气治理,通常用于低于1500 mg/m3的有机废气的治的有机废气的治理。理。v喷漆废气处理:喷漆废气处理:v在喷涂、烘干、补漆等过程产生大量有组织排放的在喷涂、烘干、补漆等过程产生大量有组织排放的VOCs污染,污染物中含有二甲苯、甲苯、苯、乙苯、污染,污染物中含有二甲苯、甲苯、苯、乙苯、苯乙烯等污染物。苯乙烯等污染物。v漆雾预处理装置采用空气净化过滤专用无纺布作为过滤漆雾预处理装置采用空气净化过滤专用无纺布作为过滤材料,催化剂采用杭州凯明催化剂有限公司生产的材料,催化剂采用杭州凯明催化剂有限公司生产的KMF系列系列铂钯催化剂铂钯催化剂,吸附剂使用景德镇特种陶瓷研,吸附剂
14、使用景德镇特种陶瓷研究所生产的高性能究所生产的高性能TF型型蜂窝状活性炭。蜂窝状活性炭。v注意:注意:v预处理预处理:因喷漆废气中夹带大量的漆雾及少量的其它尘杂,若因喷漆废气中夹带大量的漆雾及少量的其它尘杂,若不予以有效去除,将堵塞蜂窝状活性炭微孔,影响吸附效果并不予以有效去除,将堵塞蜂窝状活性炭微孔,影响吸附效果并给设备造成安全隐患,因此在治理流程中设置预处理设施,以给设备造成安全隐患,因此在治理流程中设置预处理设施,以去除废气中夹带的漆雾及少量的其它尘杂,确保设施的安全及去除废气中夹带的漆雾及少量的其它尘杂,确保设施的安全及稳定。稳定。v废气预处理工艺主要有废气预处理工艺主要有干法机械过滤
15、干法机械过滤和和湿法喷淋湿法喷淋吸收两种吸收两种工艺,也可以采用干法和湿法结合的组合工艺。工艺,也可以采用干法和湿法结合的组合工艺。v注意:注意: 目前常用的吸附剂,如活性炭、活性炭纤维和分目前常用的吸附剂,如活性炭、活性炭纤维和分子筛等子筛等一般在一般在40以下对有机物具有良好的吸附效果以下对有机物具有良好的吸附效果。在某些生产工艺中,如烘烤漆工艺和干燥工艺,所在某些生产工艺中,如烘烤漆工艺和干燥工艺,所产生的废气温度较高,在进入吸附器之前应先进行降产生的废气温度较高,在进入吸附器之前应先进行降温处理。但对于一些沸点较高的化合物,如三甲苯(温处理。但对于一些沸点较高的化合物,如三甲苯(沸点沸
16、点164.7)等,由于其易于吸附,在较高的温度)等,由于其易于吸附,在较高的温度下也可以进行吸附净化,因此其吸附温度可以适当地下也可以进行吸附净化,因此其吸附温度可以适当地提高一些。提高一些。燃烧法(燃烧法(Combustion)v适用于可燃或高温分解的物质适用于可燃或高温分解的物质v不能回收有用物质,但可回收热量不能回收有用物质,但可回收热量气体燃烧净化多用于治理有机废气的场合,广泛应用于石气体燃烧净化多用于治理有机废气的场合,广泛应用于石油炼制、石油化工、食品、喷漆、绝缘材料等主要含有碳氢油炼制、石油化工、食品、喷漆、绝缘材料等主要含有碳氢化合物废气的净化。燃烧法还可用于化合物废气的净化。
17、燃烧法还可用于CO、沥青烟、黑烟、恶、沥青烟、黑烟、恶臭等可燃有害组分的净化。臭等可燃有害组分的净化。四、四、VOCs的催化燃烧处理的催化燃烧处理燃烧法分类燃烧法分类根据燃烧控制条件的不同,可以把燃根据燃烧控制条件的不同,可以把燃烧分为三种类型:烧分为三种类型:直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。v直接燃烧特点:直接燃烧特点:v(1)直接燃烧不需要预热,燃烧温度在)直接燃烧不需要预热,燃烧温度在1100左右,左右,可烧掉废气中的碳粒,燃烧完全的最终产物是可烧掉废气中的碳粒,燃烧完全的最终产物是CO2、H2O和和N2等;等;v(2)燃烧状态是在高温下滞留短时间的有火焰燃烧
18、,)燃烧状态是在高温下滞留短时间的有火焰燃烧,能回收热能;能回收热能;v(3)适用于净化可燃性的、有害组分浓度高或燃烧值)适用于净化可燃性的、有害组分浓度高或燃烧值较高、气体量不大的气体较高、气体量不大的气体。 一、直接燃烧一、直接燃烧 直接燃烧也称为直接火焰燃烧,是把废气中可燃的直接燃烧也称为直接火焰燃烧,是把废气中可燃的有害组分当作燃料直接燃烧,从而达到净化的目的。有害组分当作燃料直接燃烧,从而达到净化的目的。v直接燃烧常用直接燃烧常用一般窑炉或火炬燃烧器一般窑炉或火炬燃烧器。v在石油和化学工业中,主要靠在石油和化学工业中,主要靠火炬火炬来完成尾气的净化。来完成尾气的净化。将废气直接通入烟
19、囱,在烟囱末端进行燃烧。将废气直接通入烟囱,在烟囱末端进行燃烧。v火炬燃烧的优点是安全简单、成本低。其主要缺点是火炬燃烧的优点是安全简单、成本低。其主要缺点是燃烧后产生大量的烟尘对环境造成二次污染,且不能燃烧后产生大量的烟尘对环境造成二次污染,且不能回收热能而造成热辐射。回收热能而造成热辐射。在实际操作中应尽量减少火在实际操作中应尽量减少火炬燃烧。炬燃烧。v二、热力燃烧二、热力燃烧v当废气中可燃烧的有害组分浓度低、热值低时,不能当废气中可燃烧的有害组分浓度低、热值低时,不能靠自身维持燃烧,必须采用辅助燃烧来提供热量,使靠自身维持燃烧,必须采用辅助燃烧来提供热量,使废气中可燃物达到着火温度而销毁
20、。废气中可燃物达到着火温度而销毁。v热力燃烧热力燃烧就是利用辅助燃料燃烧放出的热量将混合气就是利用辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到要求的温度,使可燃有害组分在高温下分解体加热到要求的温度,使可燃有害组分在高温下分解成为无害物质,以达到净目的。成为无害物质,以达到净目的。热力燃烧所使用的燃料一般为天然气、煤气、油等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v热力燃烧过程包括三个步骤:热力燃烧过程包括三个步骤:v(1)燃料辅助燃烧提供预热能量;)燃料辅助燃烧提供预热能量;v(2)高温燃气与废气混和以达到反应温度;)高温燃气与废气混和以达到反应温度;v(3)
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