有機(jī)廢氣處理設(shè)備

　　噴漆有機(jī)廢氣中附有大量的甲苯、苯、二甲苯等有機(jī)化合物，不但會(huì)危害人體健康，還會(huì)嚴(yán)重影響大氣環(huán)境。所以，需要加強(qiáng)噴漆有機(jī)廢氣處理，降低噴漆過(guò)程有機(jī)廢氣的排放。

　　當(dāng)前較為單一的有機(jī)廢氣處理技術(shù)很難達(dá)到噴漆有機(jī)廢氣處理的標(biāo)準(zhǔn)，所以需要使用各種技術(shù)組合工藝進(jìn)行有機(jī)廢氣處理。當(dāng)中應(yīng)用最多的組合工藝就是吸附濃縮和蓄熱燃燒的組合。

　　吸附處理技術(shù)是廢氣處理技術(shù)的主要方法，廢氣處理工藝中常使用的是活性炭與沸石分子篩兩類。

　　活性炭起到比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，適用于大部分VOCs的吸附凈化，但是當(dāng)廢氣濕度>60%時(shí)，其吸附效果會(huì)大大減少。相對(duì)于活性炭，沸石吸附劑的特性為:不可燃;耐溫1000℃，可用熱空氣炎熱的天氣再生;有較強(qiáng)的疏水性。

　　沸石轉(zhuǎn)輪催化燃燒設(shè)備安裝在客戶廠區(qū)

　　沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮催化燃燒設(shè)備以陶瓷纖維為基材，表面涂覆疏水性沸石做吸附劑，通過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪對(duì)噴漆有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附壓縮，提高濃度，再將高濃度的有機(jī)廢氣脫附后送入催化氧化爐進(jìn)行無(wú)焰燃燒，分解成二氧化碳和水，達(dá)到噴漆有機(jī)廢氣處理的目的。

　　沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮催化燃燒設(shè)備 采納吸附-脫附-濃縮焚化三項(xiàng)持續(xù)程序，非常適當(dāng)于大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣處理，過(guò)濾效果更好、有機(jī)廢氣處理能力更強(qiáng)，對(duì)當(dāng)前環(huán)保重點(diǎn)要求的笨、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等有機(jī)廢氣處理有明顯效果。
 

　　有機(jī)廢氣處理裝置
 

　　(1)催化氧化法。日前所用的催化劑主要分為貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑，貴金屬催化劑主要是鉑和鈀，以極細(xì)顆粒的形式分布在催化劑載體上，載體通常為金屬或陶瓷的蜂窩和散裝填料。典型的非貴金屬催化劑是過(guò)渡元素金屬氧化物(如二氧化錳)與粘合劑混合后制成多種形狀的催化劑。為了預(yù)防催化劑中毒后失掉催化活性，需要在處理前清除能使催化劑中毒的物質(zhì)(如Pb、Zn、As、P、Hg等)。假如舍VOC廢氣中的催化劑毒物和遮蓋催化劑的物質(zhì)得不到清除，則不可以使用催化氧化法。

　　(2)熱氧化法。熱氧化法可分為三種：熱力燃燒式、間壁式和蓄熱式。它們的主要分別在于熱量回收方法的不同。三種方法都能夠和催化法結(jié)合起來(lái)以減少反應(yīng)溫度。

　　a．熱力燃燒式熱氧化器。熱力燃燒式熱氧化器通常指的是氣體焚燒爐。它由助燃劑、混合區(qū)和燃燒室組成。助燃劑(天然氣、石油等)作為輔助燃料，燃燒產(chǎn)生的熱在混合區(qū)對(duì)VOC廢氣進(jìn)行預(yù)熱，燃燒室為預(yù)熱后的廢氣提供足夠大的空間和足夠長(zhǎng)的時(shí)間以完成最后的氧化反應(yīng)。

　　在供氧充足的前提條件下，氧化反應(yīng)的程度(影響最后的VOC去處率)取決于“三T條件”：反應(yīng)溫度(Temperature)、駐留時(shí)間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是互相聯(lián)系的，在一定范圍內(nèi)改善一個(gè)條件可使還有兩個(gè)條件減少。熱力燃燒式熱氧化器的一個(gè)缺點(diǎn)是輔助燃料價(jià)格太高，致使裝置的操作費(fèi)用很高。

　　b．間壁式熱氧化器。間壁式熱氧化是指在熱氧化裝置中加入間壁式熱交換器，熱交換器把從燃燒室排出的炎熱的天氣氣體所帶的熱量傳遞給氧化裝置進(jìn)口處的低溫氣體，預(yù)熱后發(fā)生氧化反應(yīng)。因?yàn)槿涨暗拈g壁式熱交換器可獲得85％的熱回收率，所以極大地減少了輔助燃料的耗費(fèi)。間壁式熱交換器平常設(shè)計(jì)成管式、殼式或板式。因?yàn)槠匠５臒嵫趸瘻囟纫３衷?00oC-1000oC，所以間壁式熱交換器需要由耐熱、耐腐蝕的不銹鋼或合金用料制成。這就使得間壁式熱交換器的造價(jià)很高，這是問(wèn)壁式熱氧化器的一個(gè)缺點(diǎn)。同時(shí)用料的熱應(yīng)力也不易清除，這是間壁式熱氧化器的另一個(gè)缺點(diǎn)。

　　c．蓄熱式熱氧化器。蓄熱式熱氧化器(RegenerativeThermal Oxidizer，以下簡(jiǎn)稱RTO焚燒爐)，是在熱氧化裝置中加入蓄熱式熱交換器，預(yù)熱VOC廢氣，再進(jìn)行氧化反應(yīng)。跟隨蓄熱用料的發(fā)展，日前蓄熱式熱交換器的熱回收率已能達(dá)到95％ 以上，并且占用空間越來(lái)越小。這樣輔助燃料的耗費(fèi)很少(甚至不必輔助燃料，且當(dāng)VOC的濃度達(dá)到一定值以上時(shí)，還可從RTO焚燒爐輸出熱量)。同時(shí)，因?yàn)槿涨暗男顭嵊昧隙歼x用陶瓷填料，所以可處理腐蝕性或附有顆粒物的VOC廢氣。

　　4膜分離技術(shù)

　　有機(jī)氣體膜分離是一種高效的新型分離技術(shù)，其流程簡(jiǎn)單、回收率高、能耗低、無(wú)二次污染，是一種非常有前景的技術(shù)。

　　膜分離技術(shù)的基礎(chǔ)就是使用對(duì)有機(jī)物起到滲透挑選性的聚合物復(fù)合膜。該膜對(duì)有機(jī)蒸氣較空氣更

　　易于滲透10～100倍。當(dāng)廢氣與膜用料表面接觸時(shí)，有機(jī)物能夠透過(guò)膜，從廢氣中分離出來(lái)。為保證過(guò)程的進(jìn)行，在膜的進(jìn)料捌使用壓縮機(jī)或滲透?jìng)?cè)使用真空泵，使膜的兩側(cè)構(gòu)成壓力差，達(dá)到膜滲透所需的推動(dòng)力。

　　分離膜是由涂層和支撐層組成的復(fù)合膜，涂層提供分離性能，而多孔支撐層提供機(jī)械強(qiáng)度。

　　涂層用料通常為起到高度挑選性的聚二甲基硅烷，該層決定膜的分離性能，而支撐層也對(duì)膜的性能有重要影響。常用的支撐層用料為聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚偏氟乙烯。日前提供VOcs分離膜的廠家—— MTR 和Nitto提供卷式膜，GKSS提供板式膜。卷式膜更緊湊和更經(jīng)濟(jì)，可大大地減少設(shè)備費(fèi)用；而板式膜能夠提供很好的流動(dòng)分布和減少滲透?jìng)?cè)壓力降，MTR的研究開發(fā)取得了突破，能夠生產(chǎn)大的膜管，直徑203．2 him(8英寸)，單根膜管面積達(dá)2Orfl ，使系統(tǒng)處理能力大大地提高，有足夠的能力在大型工業(yè)裝置上使用。

　　4．1 膜分離系統(tǒng)

　　的膜分離過(guò)程為單級(jí)膜分離系統(tǒng)，直接壓縮廢氣并使其通過(guò)膜表面，來(lái)實(shí)現(xiàn)VOCs的分離；但由于分離程度很低，故單級(jí)很難達(dá)到分離要求。

　　開發(fā)了一種新型的集成膜分離系統(tǒng)。該技術(shù)結(jié)合壓縮冷凝和膜單元兩種技術(shù)的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。

　　首先，用壓縮機(jī)先將有機(jī)廢氣提高到一定壓力。壓縮的有機(jī)廢氣進(jìn)人冷凝器被冷卻，部分VOCs冷

　　凝下來(lái)，直接進(jìn)到儲(chǔ)罐，以進(jìn)行循環(huán)和再用。離開冷凝器的非凝氣體仍起到一定的壓力，用做膜滲透的驅(qū)使力，使膜分離不再需要附加的動(dòng)力；該非凝壓縮氣中，仍附有相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)物。當(dāng)壓縮氣通過(guò)有機(jī)挑選性膜的表面時(shí)，膜將氣體分成兩股物流：脫除了VOCs的未滲透?jìng)?cè)的大部分凈化氣直接排放；滲透物流為富集有機(jī)物的蒸汽，該滲透物流循環(huán)到壓縮機(jī)的進(jìn)口。因?yàn)閂OCs的循環(huán)，回路中VOCs的濃度快速上升，直到進(jìn)人冷凝器的壓縮氣達(dá)到VOCs凝聚濃度，這樣系統(tǒng)就達(dá)到穩(wěn)態(tài)。系統(tǒng)平常能夠從進(jìn)料氣中移出vOcs達(dá)到99% 以上，使排放氣中的VOCs達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　該循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)是未滲透物流的濃度獨(dú)立于進(jìn)料氣的濃度，該濃度由冷凝器的壓力和溫度決

　　定。

　　4．2 膜分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作參數(shù)

　　膜分離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮膜用料和操作條件兩方面原因，主要設(shè)計(jì)參數(shù)有膜的挑選性、壓力比、凈化率。主要操作參數(shù)有：①有機(jī)廢氣進(jìn)料濃度；②進(jìn)料側(cè)和滲透?jìng)?cè)的壓力；③溫度和爆炸極限；④操作方法(間歇或持續(xù))；⑤凈化率。

　　4．2．1 膜的挑選性

　　膜的挑選性為待分離兩組分的滲透性之比，它為兩組分的擴(kuò)散系數(shù)之比(稱為移動(dòng)挑選性)與吸著

　　系數(shù)之比(稱為吸著挑選性)的乘積。移動(dòng)挑選性反映分子在膜用料中的不同平均速度，分子尺寸增大，則速度減少了吸著挑選性反映溶解在膜中的分子數(shù)。它正比于兩種氣體的相對(duì)凝聚性。

　　吸著系數(shù)隨滲透物凝聚性增加而增加，即跟隨分子直徑的增大而增加，這樣易凝聚的大分子，其吸著系數(shù)大，碳?xì)浠衔镙^非凝性氣體的吸著系數(shù)更大。

　　橡膠態(tài)聚合物吸著挑選性占主導(dǎo)，滲透性隨滲透物尺寸增大而增加。硅橡膠對(duì)芳烴、酮和鹵化碳?xì)浠衔锏臐B透挑選性均較高，通常為30—60。

　　4．2．2 壓力比

　　由于壓力是膜分離的動(dòng)力，故另一個(gè)非常重要的參數(shù)是壓力比(定義為總的進(jìn)料壓力／總的滲透?jìng)?cè)

　　壓力)。壓力比與挑選性一起確定通過(guò)膜所得到的富集溶劑的情況。

　　對(duì)實(shí)際情況，可達(dá)到的壓力比有一定的限制，壓縮進(jìn)料到非常高的壓力，或在滲透?jìng)?cè)有一個(gè)非常高的真空，需要大量的能量和昂貴的泵。故平常的壓力比為10—30。

　　通過(guò)調(diào)整膜面積、冷凝器的溫度及通過(guò)膜的壓力比，MTR的循環(huán)膜分離設(shè)計(jì)能夠很容易操縱最后排放氣中有機(jī)物濃度。

　　排放氣中有機(jī)物濃度隨膜面積增大而快速降低?；蚋S膜面積降低而快速增大；當(dāng)面積降低到一

　　定程度．則不產(chǎn)生分離，排放氣濃度等于進(jìn)料氣的濃度。

　　冷凝器的溫度減少，濃縮所需要的露點(diǎn)溫度也減少，更多的VOCs在冷凝器中拎凝，能夠明顯地減少進(jìn)入膜單元的有機(jī)物濃度。然而其實(shí)，因?yàn)闅怏w中的水蒸氣會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰問(wèn)題，低于O C的拎凝溫

　　度很少使用。

　　壓力比對(duì)排放氣濃度的影響也與膜面積相似，增大壓力比．排放氣濃度明顯減少，但壓力比不可以小于某個(gè)值，否則不會(huì)產(chǎn)生分離。

　　4.3膜分離技術(shù)的使甩范圍

　　現(xiàn)在世界上已有近60套膜分離VO 的裝置。在美國(guó)大部分裝置用來(lái)回收VOCs、HCFCs、氯乙烯等高價(jià)值產(chǎn)品；在歐洲和日本主要從石油運(yùn)輸操作中回收碳?xì)浠衔铩?/p>

　　膜技術(shù)差不多能夠用來(lái)回收多種高沸點(diǎn)的揮發(fā)有機(jī)物，如三苯、丁烷以上的烷烴、氯化有機(jī)物、氟氯碳?xì)浠_(tái)物、酮、酯等 它可用于多種行業(yè)．如PVC加工中回收VCM，聚烯烴裝置中回收乙烯、丙烯單體制冷設(shè)備、氣霧刺及泡辣生產(chǎn)中產(chǎn)生的CFCs和HCFCs的回收，印刷中產(chǎn)生的甲苯等的回收。

　　工業(yè)有機(jī)廢氣的管理在環(huán)保管理工程領(lǐng)域發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，日前多種管理技術(shù)、工藝仍然不夠成熟，或多或少地存在一些缺陷，如運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定、能耗高、治理維護(hù)工作量大等。跟隨環(huán)保技術(shù)的接連不斷發(fā)展，工業(yè)有機(jī)廢氣管理的新技術(shù)新成果將接連不斷出現(xiàn)，近些年以來(lái)出現(xiàn)了電暈法、臭氧分解法、等離子體法等。今后，工業(yè)有機(jī)廢氣管理技術(shù)將朝著設(shè)備創(chuàng)造成本低、能耗低、治理維護(hù)簡(jiǎn)單等方向發(fā)展。