VOC廢氣處理技術工藝詳解

現在，91短视频在线观看知道，揮發性（xìng）的有機化合物，簡稱為（wéi）VOC(Volatile Organic Compounds))，在工業生產中，通常作為溶劑來使（shǐ）用，使用之後便散發（fā）到大氣中。現（xiàn）階段，其應用比較廣泛的領域包括石油化工、印刷（shuā）、人造革（gé）及電子元器（qì）件、烤漆和醫藥等。本文為大家介紹十種VOC廢氣處理技術。

VOC廢氣處理技術工（gōng）藝介紹

當前，VOC廢氣處（chù）理技術主（zhǔ）要包（bāo）括熱破壞法、吸附法、生物法、低溫等（děng）離（lí）子法、UV光解法、熱力氧化（huà）法、液體吸收法、冷凝法、變壓吸附分離與淨（jìng）化法等。

1.VOC廢氣處（chù）理技術（shù）——熱破壞法（fǎ）

熱破壞法是指直接和輔助燃（rán）燒有機（jī）氣體，也就是VOC，或利用合適的催化劑加快VOC的化（huà）學反應，最（zuì）終達到降低有機物濃度，使其（qí）不再具有危害性的一種處理方（fāng）法（fǎ）。

熱破壞法對於濃度較（jiào）低的有機廢氣處理效果比較好，因此，在處理（lǐ）低濃度廢氣中得到了廣泛應用。這種方法主要分為兩種，即直接（jiē）火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對有機廢氣的熱處理效（xiào）率（lǜ）相對較高，一般情況下可達到99%。而催化燃燒指的是在催化床層的作用（yòng）下，加快有機廢氣的化學（xué）反應速度。這（zhè）種方法比直（zhí）接燃燒用時更少，是高濃度、小流量（liàng）有機廢氣淨化的首選技術。

其缺點是（shì）如果離開催化（huà）劑輔助（zhù），則（zé）無法發揮作用（yòng）。現階段，可作為催（cuī）化劑使用的（de）大都是金屬、金屬鹽。這兩種催化劑的催（cuī）化效果雖說比較好，技術也已經相（xiàng）當成熟，但是其價格卻比較高，所以處理成本也就比較高。

此外，在催化有機（jī）廢氣過程中，還需要有催化劑的載（zǎi）體，其起（qǐ）著提高催化活性和穩（wěn）定性的重要作用。當前，多（duō）以陶瓷作為催化劑載體，但（dàn）在未來的催化（huà）劑研究當中，應（yīng）加快研發高效活性催化劑及其載體。

2.VOC廢氣處理（lǐ）技術——吸附法

有機廢氣中的吸附法主要適用於低濃度、高通（tōng）量有機廢氣。現階段，這種有機廢氣的處理（lǐ）方（fāng）法已經相當成熟（shú），能量消耗比較小，但是處理效率卻非常高，而且可以徹底淨化有害有機廢氣。實（shí）踐（jiàn）證明，這種處（chù）理方法值得推廣應用。

但是這種方法也存（cún）在一（yī）定缺陷，它需（xū）要的設備體積比較龐大，而且工藝流程比較複（fù）雜;如果廢氣中有大量雜（zá）質，則容易導致工作人員中毒。所以，使用此（cǐ）方法處理廢氣的關鍵在於吸附劑。當前，采用吸附（fù）法處理有機廢氣，多使用活性炭，主要是因為活性炭細（xì）孔結構比較好，吸附性比較強。

此外，經過氧化鐵或臭（chòu）氧處理（lǐ），活性炭的吸附性能將會（huì）更好，有機廢氣的處理將（jiāng）會更加安全和有效。

3.VOC廢氣處理技術——生物處理法

從處理的基本原理上講，采用生物處理法處理有機廢氣，是使用微（wēi）生物的生理過程把有（yǒu）機（jī）廢氣中的有害物質轉化為簡單的無（wú）機物，比如CO2、H2O和其它簡單無機物等。這是一種無害的有機廢氣處理方式。

生物淨化法實際上是利用微生物的生命活（huó）動將廢氣中的（de）有害物質轉變成簡單的（de）無機物（如二（èr）氧化碳和水）以及（jí）細胞物質等，主要工藝有生物洗滌法，生物過濾法和生物（wù）滴濾法。

不同（tóng）成分、濃度及氣（qì）量的氣（qì）態汙（wū）染物各有其（qí）有效的生（shēng）物淨化係統。生物洗（xǐ）滌塔適宜於處理淨化氣量較小、濃度大、易溶且生（shēng）物代謝速率較低的廢氣；對於氣（qì）量大、濃度低的廢氣可采用生物過濾床；而對於負荷較高以及汙染物降解後會生成酸性物（wù）質的則以生物滴濾床為好。

生物法處理有（yǒu）機廢氣是一項新的技術，由於反應器涉及到氣（qì），液，固相傳質，以及生化降解過程，影響因素多而複雜，有關的理論研究及實際應用還不夠深（shēn）入廣泛，許多（duō）問題需要進（jìn）一步探討和（hé）研究（jiū）。

一般情況下，一個完整的（de）生物處（chù）理有機廢（fèi）氣過程包括（kuò）3個基本步驟。

（1） 有機廢氣（qì）中的有機汙染物首先（xiān）與水接觸，在水中可以迅速溶解。

（2） 在液膜中溶解的有機物，在液態濃度低的情況下，可以逐步擴散到生物膜中，進而被附（fù）著在生物（wù）膜上的微生物吸收（shōu）。

（3） 被微生物吸收的有機廢氣，在其自身生理（lǐ）代（dài）謝過程（chéng）中，將會被降解，最終轉化為對（duì）環境沒有損害的化合物質（zhì）。

4.VOC廢氣（qì）處理技術——低溫等離淨化技術

利用介質阻擋放電過程中，等離子體內部產生富含極高化學（xué）活性的（de）粒（lì）子，如電子、離子、自由基和激（jī）發態分子等，廢氣（qì）中的汙（wū）染物質與這些具有較高能量的活性基團發生反應，最終轉化為CO2 和 H2O 等物質，從而達到淨（jìng）化廢氣的目的。

低溫等離子反（fǎn）應快，設備啟動、停止（zhǐ）十分迅速，隨用（yòng）隨開。低溫等（děng）離子的放電效果和空氣的濕度有極大的關係，濕度越（yuè）大能耗（hào）越大，大量能量會被水分（fèn）子吸收，從（cóng）而降低電離效果。使用低溫等離子處理廢氣，廢氣直接經過放電係統，對於易燃易爆氣體帶來很大安全隱患，容易造成（chéng）火災等重大安全事（shì）故。

5.VOC廢（fèi）氣處理技術——UV光解淨化技術

UV光解廢氣處理技術是指利用高能UV紫外（wài）線光束分解空氣中的氧分子產生遊（yóu）離氧（即活性氧），因遊離氧所攜帶正負電子不平衡所以（yǐ）需與氧分子結（jié）合，進而（ér）產（chǎn）生臭氧，臭（chòu）氧具有很（hěn）強的氧化性，通過臭氧對有機廢氣、惡臭氣體進（jìn）行協（xié）同（tóng）光解氧（yǎng）化作用，使有機廢氣、惡臭氣體物（wù）質降解轉化（huà）成低分子化合物、水和（hé）二氧化碳。

通過采用UV-D 波段（duàn）內的真空紫外線（波長範圍 170-184.9nm），破壞有機廢氣分子的化學鍵，使之裂解形成遊離狀（zhuàng）態的（de）原子或（huò）基團（C*、H*、O*等）；同時通過裂解混合空（kōng）氣中的氧氣（qì），使之形成遊離的氧原子（zǐ）並結合生成臭氧（yǎng）【UV＋O2→O-+O＊(活性氧) O+O2→O3(臭氧)】。具有強氧（yǎng）化性的臭氧（O3）與有機廢氣分子被裂解生成的原子發生氧化反應，形成 H2O 和 CO2。整個反應（yīng）過程（chéng）0.1- 0.3 秒，淨化效果與廢氣分子的鍵能、廢氣濃度以及含氧量有關。整（zhěng）個淨化過程（chéng）無（wú）需添加任何（hé）化學助劑或者特殊限製條件。

UV光（guāng）解法優點：高效除惡臭（chòu），脫臭效率（lǜ）可達到95%以上；適應性強，可適應中低濃度，大（dà）氣量，不同惡臭氣體（tǐ）物質的脫（tuō）臭淨化處理；產品性能（néng）穩定，運行穩定可靠，每天可24小時連續（xù）工作；運行成本低（dī）本，設備耗能低，無需專人管理（lǐ）與維護，隻需作定期檢查；安全可（kě）靠，因采用光解原理（lǐ），模塊采取隔爆處理，消除了安（ān）全（quán）隱患，防火、防爆、防腐（fǔ）蝕性能高，設備性能安全穩定，特別適用於采油(氣)田、石油化工、製藥等防爆要（yào）求高的行業。

6.VOC廢氣處理技術——氧化法

對於有毒、有害，而且不需要回收的VOC，熱氧化法是最適合的處理（lǐ）技術和方（fāng）法。氧化法的基本原理：VOC與（yǔ）O2發生（shēng）氧化反應，生成CO2和H2O。

從化學反應方程式上看，該（gāi）氧化反應和化學上的燃燒過程相類似，但其由於VOC濃度比較低，在化學反應中不會產生肉眼可見的火焰。一般情況下，氧化法（fǎ）通過兩種方法可確保氧化反應的順利進行：a) 加熱。使含有VOC的有機廢氣達到反應溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低，則氧化反應可在催化劑表麵進行[7]。所以，有（yǒu）機廢氣處理的氧化法分為以下兩種（zhǒng）方法：

（1）催化氧（yǎng）化法。現（xiàn）階段，催化氧（yǎng）化（huà）法（fǎ）使用的催化（huà）劑（jì）有兩種，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化（huà）劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等，它們以細顆粒形式依附在催化劑（jì）載體上，而催化劑載體通（tōng）常是金（jīn）屬或陶瓷蜂窩，或散裝（zhuāng）填（tián）料;非貴（guì）金屬催化劑主（zhǔ）要是由過渡元素（sù）金屬氧化物，比如MnO2，與粘合劑經過一定比例混合，然後製成的（de）催化劑。為有效防止催化（huà）劑中毒後喪失催化活性，在處理前必須徹底清除可使催化（huà）劑中毒的物質，比如Pb、Zn和Hg等。如果有機廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質無法清除，則不可使用這種催化氧（yǎng）化法處理VOC;

（2）熱氧化（huà）法。熱氧化法（fǎ）當前（qián）分為三種：熱力燃燒式、間壁式（shì）、蓄熱（rè）式。三種方法的主要區別在（zài）於熱量回收方式。這三種方法均能催化法結合，降低化（huà）學反應的反應溫度。

熱力（lì）燃燒式熱氧化器，一般情況下是指氣體焚燒爐。這種氣體焚燒爐（lú）由助燃劑、混（hún）合區和燃燒室三部（bù）分組成。其中，助燃劑，比如天然氣（qì）、石油等，是輔助燃料，在燃燒過程中，焚燒爐內產生的熱混合區可對（duì）VOC廢氣預熱，預熱後便可為有機廢氣的處理提供足夠（gòu）空間、時間，最終實現有機廢氣的無害化處理（lǐ）。

在供氧充足條件（jiàn）下，氧化（huà）反應（yīng）的反（fǎn）應（yīng）程（chéng）度——VOC去除率——主（zhǔ）要取決於“三T條件”：反應溫度(Temperat)、時間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯係的，在一定範圍內，一個條件的改善可使另（lìng）外兩個條件降低（dī）。熱力燃燒式（shì）熱氧化器的缺點在於：輔助燃料（liào）價格高，導致裝置操作費用比較（jiào）高（gāo）。

間壁式熱氧化器指的是在（zài）熱氧化裝置（zhì）中（zhōng），加入間壁式熱交換器，進而把燃（rán）燒室排出（chū）氣體的熱量傳送給氧化裝置進（jìn）口處溫度比較低的（de）氣體，預熱完成後便可（kě）促成（chéng）氧化（huà）反應。現階段，間壁式熱交換器的熱回收率最高可達85%，因此大幅降低了輔助（zhù）燃料的消耗。

一般情況下，間（jiān）壁式熱交換器有三種（zhǒng）形式：管式、殼（ké）式和（hé）板式。由於熱（rè）氧化溫度必須控製在800 ℃～1 000 ℃範圍內，因此，間壁式熱交換必須由不鏽鋼或（huò）合（hé）金材料（liào）製成。所以間（jiān）壁式熱交換器的造價相當高，而這（zhè）也是其缺點所（suǒ）在。此外，材（cái）料的熱應力也（yě）很難消除，這是間壁式熱（rè）交換的另外一個缺點。

蓄熱（rè）式熱氧化器，簡稱為RTO，在熱氧化裝置中計入蓄熱式熱交換（huàn）器，在完成（chéng）VOC預熱（rè）後便可進行氧化反應（yīng）。現階段，蓄熱式熱氧化器的熱回收率已經達到了95%，且其占（zhàn）用（yòng）空間比較小，輔助燃料的消耗也比較少（shǎo）。由於（yú）當前的（de）蓄熱材料可（kě）使用陶瓷填料（liào），其可處理腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。

現階段，RTO裝置分為旋轉式和（hé）閥門切換式兩種，其中（zhōng），閥門切換式是最常見的一種，由（yóu）2個或多個陶瓷填充床組成，通過切換閥門來達到改變氣流（liú）方向的目的。

7.VOC廢氣處理技術——回收式熱力焚燒法

回（huí）收式熱力焚燒係統（簡稱TNV）是利用燃氣或燃油直接燃燒加熱含有機（jī）溶劑（jì）的廢氣，在高溫作用下，有機（jī）溶劑分子被氧化分解為CO2和（hé）水（shuǐ），產（chǎn）生的高溫煙氣通過配套的多級換熱裝置加熱生產過程需要的（de）空氣或熱水，充分回收利用氧化分解有機廢（fèi）氣時產生的熱能，降低整個係統的能耗。因此，TNV係統是生產過程需要大量熱量時（shí），處理含有（yǒu）機溶劑廢氣高效、理想的處（chù）理方式，對於新建塗裝生產（chǎn）線（xiàn），一般采用TNV回收式熱力焚燒係（xì）統。

TNV係統由三大部分組成：廢氣預熱及焚燒係統、循環風供熱係（xì）統、新風換熱係（xì）統

廢氣焚燒集中供熱裝置的特（tè）點包括：有機廢氣在燃燒（shāo）室的逗留時間為1～2s；有機廢氣分解率大於99％；熱回收率（lǜ）可達76％；燃燒器輸出的調節比可（kě）達26∶1，最高可（kě）達40∶1。

缺點：在（zài）處理低濃度有機廢氣（qì）時，運行成本較高；管式熱交換器（qì）隻是在連續運行時，才有較長的壽命。

8.VOC廢氣處理技術——液體吸收法

液體吸收法指的是（shì）通過吸收劑與有（yǒu）機廢氣接觸，把有機廢氣中的有害分子轉移到吸（xī）收劑中，從而實現分離有機廢氣的目的。這種處理方法是一種典（diǎn）型的物（wù）理化學作用過程。有機廢氣轉移到吸收劑中後，采用解析方法把吸收劑（jì）中有害分子去除掉，然後回收，實現吸收劑的重（chóng）複使（shǐ）用和利用。

從作用原理的角度劃分，此方法可分為化學方法和物理方法。物理方法是指利用物質之（zhī）間相溶的（de）原理，把水看作吸（xī）收劑（jì），把（bǎ）有機廢氣中的有害分子去除掉，但是對於不溶於水（shuǐ）的廢氣（qì），比如（rú）苯，則隻能通過化學方法清除，也就是通過有（yǒu）機廢（fèi）氣與溶劑發（fā）生（shēng）化學反應，然後予以去除（chú）。

9.VOC廢氣（qì）處理技術——冷凝回收法

在不同溫度下，有機物質的飽和度不同，冷凝回收（shōu）法便是利用有機物這一（yī）特點來發揮作用（yòng），通過降低或提高係統壓力，把處於蒸汽環境中的有（yǒu）機物質通過冷（lěng）凝方式提取出來。冷凝提取後，有機廢（fèi）氣便可得（dé）到比較高的淨化。

其缺點是操作難度比較大，在常溫下也不容易用冷卻水來完成（chéng），需要給冷凝水降溫，所以需要（yào）較多（duō）費用。這種處理方法主要適用於（yú）濃度高且溫度比較低的有機廢氣處理。通常適用於（yú）VOC含量高（gāo）（百分之幾），氣體量較小的有機（jī）廢氣的回收處理，由於大部分VOC是易燃易（yì）爆氣體（tǐ），受到爆炸極限的限製，氣體中的（de）VOC含（hán）量不會太（tài）高，所以要達到較高的回收率，需采用很低（dī）溫度的（de）冷（lěng）凝介質或高壓措施，這勢必會增加（jiā）設備投資和處理成本，因此，該技術一般是作為一級處（chù）理技術並與其它技術結合使用。

10.VOC廢氣處理技術——變壓吸附分離與淨化技術

變壓吸附分離與淨化（huà）技術是利用氣體組分可吸附在固體材料上的特性（xìng），在有機廢氣與分離淨化裝置中，氣體的壓力會（huì）出現一（yī）定的變化，通過（guò）這種壓力變化來處理有機廢氣[6]。

PSA 技術主要應用的是物（wù）理法，通過物理法來實現有機廢氣的淨化，使用材料（liào）主要是沸石分子篩。沸石分子篩，在吸附選擇性和吸附量兩方麵有一定優勢（shì）。在一定溫度和壓力下，這種沸石分子篩可以吸附有機廢氣中的有機（jī）成分，然後把剩餘氣體輸送到下（xià）個環節中。在吸附有機廢氣後，通（tōng）過（guò）一定工（gōng）序將其轉化，保持並提高吸附劑的再生能力，進而可讓吸附劑再次投入使用，然後重複上步驟工序（xù），循環反複，直到有機廢氣得到淨化（huà）。

近年來，該技術開始（shǐ）在工業（yè）生產中應用（yòng），對於氣體（tǐ）分離有良好效果。該技術的主要優（yōu）勢有：能源消（xiāo）耗少、成本比較低、工序操作自動化（huà）及分離（lí）淨化（huà）後混合物純度比較高、環（huán）境汙染小等。使用該技術對於回收和處理有一定價值的氣體效果良好，市場發展前景廣闊，成為未來有機廢氣處理技術的發展方向。

小（xiǎo）編總結：有（yǒu）機廢氣（qì）處理除（chú）上述處理方法之外，還包括高溫及觸媒燃燒法、活性炭吸附法（fǎ）、臭氧分解法和電化學（xué）氧化法等。這些方法均適用於有機廢氣處理，但具體采用何種方法（fǎ），則取（qǔ）決（jué）於廢氣（qì）濃（nóng）度、設備裝置和環境溫度等（děng）條件。此外，還需要考慮操作人（rén）員（yuán）的操作水平（píng）。