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常用 VOCs 治理技術(shù)匯總!附優(yōu)缺點對比以及設(shè)備投資、運行成本

2020-11-02 08:55:53來源:環(huán)保365 關(guān)鍵詞:VOCs治理工業(yè)廢處理凈化設(shè)備閱讀量:32496

導(dǎo)讀:對于廢氣治理達標排放,企業(yè)該如何選用末端治理?末端治理即建設(shè)高效治理設(shè)施,推進污染設(shè)施升級改造,實行重點排放源排放濃度與去除效率雙重控制。
  對于廢氣治理達標排放,企業(yè)該如何選用末端治理?末端治理即建設(shè)高效治理設(shè)施,推進污染設(shè)施升級改造,實行重點排放源排放濃度與去除效率雙重控制。
 
  一般優(yōu)先選用回收技術(shù),可通過冷凝、吸附再生等處理,進行回收利用;難以回收的,可采用燃燒、吸附濃縮+燃燒等技術(shù)進行銷毀。
 
  常用 VOCs 末端治理技術(shù)

 
  企業(yè)在進行技術(shù)選擇時,應(yīng)結(jié)合排放廢氣的濃度、組分、風(fēng)量、溫度、濕度、壓力以及生產(chǎn)工況等,合理選擇VOCs末端治理技術(shù)。實際應(yīng)用中,企業(yè)一般采用多種技術(shù)的組合工藝,提高VOCs治理效率。
 
  對低濃度、大風(fēng)量廢氣,宜采用活性炭吸附、沸石轉(zhuǎn)輪吸附、減風(fēng)增濃等濃縮技術(shù),提高VOCs 濃度后凈化處理;
 
  對高濃度廢氣,優(yōu)先進行溶劑回收,難以回收的,宜采用高溫焚燒、催化燃燒等技術(shù)。
 
  油氣(溶劑)回收宜采用冷凝+吸附、吸附+吸收、膜分離+吸附等技術(shù)。
 
  水溶性、酸堿 VOCs 廢氣一般選用多級化學(xué)吸收等處理技術(shù),惡臭類廢氣還應(yīng)進一步加強除臭處理。
 
  低溫等離子、光催化、光氧化技術(shù)主要適用于惡臭異味等治理;
 
  生物法主要適用于低濃度 VOCs 廢氣治理和惡臭異味治理。
 
  采用一次性活性炭吸附技術(shù)的,應(yīng)定期更換活性炭,廢舊活性炭應(yīng)再生或處理處置。
 
  幾種典型 VOCs 組合處理技術(shù)介紹
 
  (1)VOCs循環(huán)脫附分流回收吸附技術(shù)該技術(shù)
 
  采用活性炭作為吸附劑,采用惰性氣體循環(huán)加熱脫附分流冷凝回收的工藝對有機氣體進行凈化和回收?;厥找和ㄟ^后續(xù)的精制工藝可實現(xiàn)有機物的循環(huán)利用。工藝原理示意圖如下:

 
  整個系統(tǒng)由來氣預(yù)處理、吸附、循環(huán)加熱脫附、冷凝回收和自動控制等主要部分構(gòu)成。含VOCs的氣體通過預(yù)處理后進入吸附段吸附后達標排放,吸附段通常并聯(lián)設(shè)置有吸附罐并通過切換閥控制實現(xiàn)氣體的連續(xù)吸附操作。吸附到設(shè)定程度的吸附罐通過切換閥切換形成再生循環(huán)回路。循環(huán)回路可通過充入惰性氣體置換系統(tǒng)內(nèi)氣體的方式減少氣相中的含氧量,從而減少再生過程中某些類型溶劑的氧化副產(chǎn)物的生成。通過循環(huán)風(fēng)機和加熱器可形成循環(huán)氣流加熱吸附罐進行脫附,同時通過分流冷凝系統(tǒng)冷凝回收溶劑。
 
  目前該技術(shù)成熟、穩(wěn)定,可實現(xiàn)自動化運行。單位投資大致為9-24萬元/千(m3/h),回收的有機物成本700-3000元/t。對有機氣體成分的凈化回收效率一般大于90%,也可達95%以上。適用于石油,化工及制藥工業(yè),涂裝、印刷、涂布,漆包線、金屬及薄膜除油,食品,煙草,種子油萃取工業(yè),及其他使用有機溶劑或C4-C12 石油烴的工藝過程。
 
  (2)高效吸附-脫附-燃燒 VOCs 治理技術(shù)
 
  該技術(shù)利用高吸附性能的活性碳纖維、顆粒炭、蜂窩炭和耐高溫高濕整體式分子篩等固體吸附材料對工業(yè)廢氣中的 VOCs 進行富集,對吸附飽和的材料進行強化脫附工藝處理,脫附出的VOCs 進入高效催化材料床層進行催化燃燒或蓄熱催化燃燒工藝處理,進而降解 VOCs。
 
  主要工藝流程包括預(yù)處理、吸附、脫附-燃燒三個階段。
 
  ①預(yù)處理:含 VOCs 廢氣在吸附凈化前一般先經(jīng)高效纖維過濾器或高效干濕復(fù)合過濾器過濾,對廢氣粉塵等進行攔截凈化。
 
  ②吸附階段:去除塵雜后的廢氣,經(jīng)合理布風(fēng),使其均勻地通過固定吸附床內(nèi)的吸附材料層過流斷面,在一定停留時間內(nèi),由于吸附材料表面與有機廢氣分子間相互作用發(fā)生物理吸附,廢氣中的有機成份吸附在活性炭表面積,使廢氣得到凈化;實際應(yīng)用中,凈化裝置一般設(shè)置兩臺以上吸附床,以確保一臺處于脫附再生或備用,保證吸附過程連續(xù)性,不影響實際生產(chǎn)。
 
  ③脫附-燃燒:達到飽和狀態(tài)的吸附床應(yīng)停止吸附轉(zhuǎn)入脫附再生,脫附后的廢氣進入燃燒階段,即 RTO或 RCO廢氣處理工藝。

RTO 廢氣處理工藝原理示意圖

  

RCO 廢氣處理工藝原理示意圖
 
  催化燃燒技術(shù)(RCO)是利用催化劑做中間體,使有機氣體在較低的溫度下,變成無害的水和二氧化碳氣體,即:

 
       兩種燃燒技術(shù)的去除率、達標能力是一致的,但也存在一些不同,見下表。 

 
  總的來說,RTO技術(shù)會產(chǎn)生二次污染,同時存在投資大、運行費用高、風(fēng)險高等問題。RCO技術(shù)具有明顯優(yōu)勢。
 
  目前該技術(shù)成熟、穩(wěn)定,可實現(xiàn)自動化運行。設(shè)備投資基本上是200~300萬元(以處理風(fēng)量為50000m3/h),運行費用30~50萬元,主體設(shè)備壽命10~15年。VOCs去除效率一般大于95%,可達98%以上。在石油、化工、電子、機械、涂裝等行業(yè)大風(fēng)量、低濃度或濃度不穩(wěn)定的有機廢氣治理中得到應(yīng)用。
 
  (3)冷凝與變壓吸附聯(lián)用 VOCs治理技術(shù)
 
  該技術(shù)采用多級冷凝技術(shù),使廢氣的有機成分在常壓下凝結(jié)成液體析出,經(jīng)凈化后的廢氣進入吸附器進一步吸附富集,同時確保達標排放。吸附飽和后的吸附劑(活性炭、沸石等)等采用負壓脫附方式再生吸附劑,并將高濃度 VOCs 送回前端冷凝裝置。

冷凝與變壓吸附工藝原理示意圖
 
  工藝流程主要包括冷凝和吸附兩大單元。冷凝單元一般設(shè)置三級冷凝,第一級從常溫冷凝到3℃、第二級從3℃冷凝到-35℃、第三級從-35℃冷凝到-70℃。第三級的冷凝余氣返回第一級前面的前置換熱器,冷量回用,將進入回收處理裝置的含VOCs廢氣預(yù)冷,有節(jié)能效果。吸附單元一般配置吸附罐兩只和脫附真空泵一臺,以及用于切換吸附脫附的電動或氣動閥門若干。真空泵還需要配備冷卻系統(tǒng)。
 
  冷凝與吸附聯(lián)用技術(shù)能夠克服單純冷凝技術(shù)在應(yīng)用過程中能耗大、運行成本高的現(xiàn)象,同時彌補單純吸附技術(shù)在應(yīng)用過程中,設(shè)備體積大、吸附溫升對安全運行有影響、長期運行吸附材料易失活等問題。單位投資大致為0.4-0.8萬/m3,單位小時運行成本為0.08-0.2元/m3。凈化效率一般大于98%。主要適用于石油化工、有機化工、油氣儲運等行業(yè)。主要適用于儲油庫、煉油廠、石油化工廠等成品油/化工品裝車油氣回收;液體儲罐呼吸氣 VOCs 治理;油品、化工品碼頭裝船油氣回收。
 
  (4)沸石轉(zhuǎn)輪與蓄熱燃燒VOCs治理技術(shù)
 
  該技術(shù)采用高濃縮倍率沸石轉(zhuǎn)輪設(shè)備將廢氣濃度濃縮 5-20倍,富集的廢氣進入燃燒爐或催化爐(RTO/RCO)進行燃燒處理,VOCs 被徹底分解成 CO2 和 H2O。同時反應(yīng)后的高溫?zé)煔膺M入特殊結(jié)構(gòu)的陶瓷蓄熱體,80-95%以上的熱量被蓄熱體吸收,使得出口氣體溫度降至接近進口溫度。不同蓄熱體通過切換閥或者旋轉(zhuǎn)裝置隨時間進行轉(zhuǎn)換,分別進行吸熱和放熱,對系統(tǒng)熱量進行有效回收和利用。

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+蓄熱式燃燒工藝流程示意圖
 
  工藝流程主要由沸石轉(zhuǎn)輪濃縮(吸附區(qū)域、脫附區(qū)域、冷卻區(qū)域)、脫附系統(tǒng)、蓄熱式燃燒系統(tǒng)(RTO爐體、陶瓷蓄熱體、燃燒系統(tǒng)等)及控制系統(tǒng)等部分組成。
 
  ①吸附脫附:沸石分子篩轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)三個功能區(qū)域,沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮系統(tǒng)利用吸附-脫附-冷卻這一連續(xù)性過程,對VOCs廢氣進行吸附濃縮。首先,廢氣進入沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū),VOCs被沸石分子篩吸附除去,被凈化后排出。吸附在分子篩轉(zhuǎn)輪中的VOCs,在脫附區(qū)經(jīng)過約200℃小風(fēng)量的熱風(fēng)處理而被脫附、濃縮。再生后的沸石分子篩轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻,如此反復(fù)。
 
  ②蓄熱式燃燒:脫附后的高濃度小風(fēng)量廢氣進入蓄熱式燃燒處理系統(tǒng),首先進入蓄熱室 A 的陶瓷介質(zhì)層,陶瓷釋放熱量,溫度降低,而有機廢氣吸收熱量,溫度升高,廢氣離開蓄熱室后以較高的溫度進入氧化室。在氧化室中,有機廢氣由燃燒器加熱升溫至設(shè)定的氧化溫度800℃以上,使其中的VOCs分解成二氧化碳和水后排放。
 
  ③廢氣流經(jīng)蓄熱室A升溫后進入氧化室氧化,凈化后的高溫氣體離開氧化室,進入蓄熱室B,釋放熱量,降溫排出,而蓄熱室B吸收大量熱量后升溫,同時清掃蓄熱室C。循環(huán)完成后,進氣與出氣閥門進行一次切換,進入下一個循環(huán),廢氣由蓄熱室B進入,蓄熱室C排出,清掃蓄熱室A。如此交替。由于廢氣已在蓄熱室內(nèi)預(yù)熱,燃料耗量大為減少,運行成本大大降低。
 
  目前技術(shù)成熟、穩(wěn)定,可實現(xiàn)自動化運行。單位投資大致為9-24萬元/千(m3/h),回收的有機物成本700-3000元/t。熱回收效率可達90-95%,處理效率可達95-99%。主要適用于有機化工、石油化工、涂裝、印刷等行業(yè)及大風(fēng)量低濃度行業(yè)。
 
  (5)低濃度多組分工業(yè)廢氣生物凈化技術(shù)
 
  該技術(shù)利用高效復(fù)合功能菌劑與擴培技術(shù),強化廢氣生物凈化的反應(yīng)過程,針對不同類型廢氣應(yīng)用新型的生物凈化工藝,強化廢氣生物凈化的傳質(zhì)過程,裝填具有高比表面積和生物固著力的生物填料,解決微生物附著難、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的問題。

低濃度多組分工業(yè)廢氣生物凈化技術(shù)
 
  工藝流程以生物氧化為主、化學(xué)吸收為輔,主要通過生物處理去除廢氣中的絕大部分污染物,化學(xué)吸收單元則可在進氣濃度發(fā)生異常時,為系統(tǒng)的穩(wěn)定達標排放提供進一步保證。主體技術(shù)生物滴濾箱由濾床、營養(yǎng)液循環(huán)噴淋系統(tǒng)、參數(shù)控制系統(tǒng)等組成。廢氣進入生物箱體后,通過附著在填料上的微生物的代謝作用,廢氣中的污染物被降解為簡單的無機物。其中,VOCs分解為CO2、H2O以及其他簡單的無機物;含氮污染物中的氮元素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或氮氣;含硫惡臭污染物中的硫元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。
 
  此項技術(shù)適用范圍廣,適用于低濃度多組分工業(yè)廢氣排放控制,與傳統(tǒng)生物技術(shù)相比,拓寬了生物處理法的應(yīng)用范圍。運行管理方便,二次污染少。工程主體設(shè)備投資約為250萬元,年運行費用約35萬元。VOCs的去除率可達80-90%,對H2S的去除率可達95%以上。主要用于低濃度多組分工業(yè)廢氣的處理。
 
  原標題:常用 VOCs 治理技術(shù)匯總!附優(yōu)缺點對比以及設(shè)備投資、運行成本
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