燃燒法控制VOCs催化燃燒法

催化燃燒法是在系統(tǒng)中使用合適的催化劑，使廢氣中的有機物質(zhì)在較低溫度下氧化分解的方法。催化燃燒技術(shù)是幾十年來對環(huán)保與節(jié)能的要求日益迫切的形勢下應(yīng)運而生的一門新型技術(shù)。

此方法主要優(yōu)點有：①起燃溫度低，能耗低；②處理效率高，無二次污染對有機物濃度和組分處理范圍寬啟動能耗低，并能回收輸出的部分熱能所需設(shè)備體積小，造價低。

催化燃燒法的主要缺點是：當有機廢氣濃度太低時，需要大量補充外加的熱量才能維持催化反應(yīng)的進行。

催化燃燒中，催化劑是關(guān)鍵因素。活性組分中，貴金屬（Pd、Pt、Ru、Rh）與非貴金屬氧化物相比，具有低溫高活性的特點；另一個特點是有明顯的“活性閥”，即在給定組成穩(wěn)定流速的條件下，當溫度到達某一溫度點時，反應(yīng)急速進行，轉(zhuǎn)化率直線上升，產(chǎn)物大多為CO₂和H₂O，很少有中間產(chǎn)物出現(xiàn)，低于該溫度點，轉(zhuǎn)化率則急劇下降。由于貴金屬價格昂貴，在反應(yīng)過程中易受到Cb和HCl毒化作用，而且在高溫區(qū)貴金屬容易流失而失活；又因為它們對Deacon反應(yīng)和氧氯反應(yīng)同樣具有很高的活性，所以往往會出現(xiàn)Cb以及高氯化合物。這些都給貴金屬催化劑在VOCs催化然燒中的應(yīng)用帶來了負面影響。

用于VOCs催化燃燒的非貴金屬催化劑一般是Cr、Mn、Fe、Co、Cu等過渡元素的氧化物。單組分過渡元素氧化物的耐熱性差，活性低，起燃溫度高，使用上受到一定的限制。一般采用多組分的混合氧化物催化劑，通過復(fù)合組分的配方和采用適當?shù)闹苽浼夹g(shù)，使其性能接近貴金屬催化劑。在催化劑活性組分中加入助劑對催化劑的性能有改性作用，它能提高催化劑的穩(wěn)定性和選擇性，使活性組分的分散度有明顯地提高。通過添加少量過渡金屬元素或稀土元素等手段來提高貴金屬催化劑的活性成為必然的選擇。 2100433B

一般用于處理廢氣中含可燃組分濃度較低的情況，由于廢氣中可燃組分的濃度很低，燃燒過程中所放出的熱量不足以滿足燃燒過程所需的熱量。因此，廢氣本身不能作為燃料，必須有輔助燃料作為助燃氣體，在輔助燃料燃燒的過程中，將廢氣中的可燃組分銷毀。與直接燃燒相比，熱力燃燒所需要的溫度一般較低，通常為540~820℃。

直接燃燒亦稱為直接火焰燃燒。由于廢氣本身含有較高濃度的可燃組分，它可以直接在空氣中燃燒，使有害物質(zhì)在高溫作用下分解為無害物質(zhì)；本法工藝簡單、投資小，適用于高濃度、小風量的廢氣。

直接燃燒設(shè)備包括一般的燃燒爐、窯，或通過某種裝置將廢氣導(dǎo)入鍋爐作為燃料氣進行燃燒，不適合處理低濃度氣體。在石油煉制廠及石油化工廠，火炬常常作為產(chǎn)氣裝置及反應(yīng)尾氣裝置在開、停工及事故處理時的安全措施，但由于物料平衡、生產(chǎn)管理和回收設(shè)備不完善等原因，有時也將加工油氣和燃料氣體排放至火炬進行燃燒?；鹁嫒紵粌H產(chǎn)生了大量有害氣體、煙塵及熱輻射而危害環(huán)境，而且造成有用燃料氣的大量損失，因此應(yīng)盡量減少和預(yù)防火炬燃燒。

燃燒法分為直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒等幾類，其中直接燃燒法是使VOCs在較高溫度下迅速轉(zhuǎn)化為CO₂和H₂O，直接燃燒法溫度一般在1100℃以上，適合于治理高濃度的有機廢氣，處理VOCs濃度范圍在5000~10000mg/m³。熱力燃燒一般用于處理有機廢氣的濃度為500-5000mg/m³，廢氣本身不作為燃料，只是當做輔助燃料燃燒過程中的助燃氣體，反應(yīng)所需溫度較低，通常維持在540~820℃。催化燃燒也稱為無火焰燃燒催化氧化溫度在370~480℃，可適用濃度范圍較廣，在2000-6000mg/m³范圍內(nèi)。

冷凝法是將冷凝溫度設(shè)置在VOCs的沸點以下，利用低溫將VOCs冷凝下來，達到凈化有機廢氣的目的。常用的冷凝法主要分為：表面冷凝，即VOCs蒸汽與冷凝管的外壁進行接觸冷凝，形成的VOCs液體進入收集槽儲存或處理；接觸冷凝，VOCs蒸汽與冷凝液直接接觸，VOCs蒸汽被冷凝為液體后與冷凝液以廢液的形式排出。

冷凝法控制VOCs接觸冷凝

接觸冷凝是指在接觸冷凝器中，被冷凝氣體和冷卻介質(zhì)（通常采用冷水）直接接觸而使氣體中的VOCs組分得以冷凝，冷凝液與冷卻介質(zhì)以廢液的形式排出冷凝器。接觸冷凝有利于強化傳熱，但冷凝液須進一步處理。常用的接觸冷凝設(shè)備有噴射器、噴淋塔、填料塔和篩板塔。

冷凝法控制VOCs表面冷凝

表面冷凝也稱間接冷卻，冷卻壁把冷凝氣與冷凝液分開，因而冷凝液組分較為單一，可以直接回收利用。常用的間接冷凝設(shè)備有列管冷凝器、翅管空冷冷凝器、淋灑式冷凝器以及螺旋板冷凝器等。2100433B

含VOCs的氣體由底部進入吸收塔，在上升的過程中與來自塔頂?shù)奈談┠媪鹘佑|而被吸收，被凈化后的氣體由塔頂排出。吸收了VOCs的吸收劑通過熱交換器后，進入汽提塔頂部，在溫度高于吸收溫度或壓力低于吸收壓力時得以解吸，吸收劑再經(jīng)過溶劑冷凝器冷凝后進入吸收塔循環(huán)使用。解吸出的VOCs氣體經(jīng)過冷凝器、氣液分離器后以純VOCs氣體的形式離開汽提塔，被進一步回收利用。該工藝適用于VOCs濃度較高、溫度較低和壓力較高的場合。

吸收法是利用VOCs的物理和化學性質(zhì)，使用液體吸收劑與廢氣直接接觸而將VOCs轉(zhuǎn)移到吸收劑中。通常對VOCs的吸收為物理吸收，使用的吸收劑主要為柴油、煤油水等。任何可溶解于吸附劑的有機物均可以從氣相轉(zhuǎn)移到液相中，然后對吸收液進行處理。吸收效果主要取決于吸收劑的性能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。吸收劑選取的原則是：對VOCs溶解度大、選擇性強、蒸氣壓低、無毒、化學穩(wěn)定性好等，吸收裝置有噴淋塔、填充塔、各類洗滌器、氣泡塔、篩板塔等。根據(jù)吸收效率，設(shè)備本身阻力以及操作難易程度來選擇塔器種類，有時可選擇多級聯(lián)合吸收。此方法的不足之處在于吸收劑后處理投資大，對有機成分選擇性大，易出現(xiàn)二次污染。

吸收法適于處理大氣量（3000~150000m³/h）、中等濃度（500~5000mg/m³）有機廢氣。它是利用其能與大部分油類物質(zhì)互溶的特點，常用高沸點，低蒸汽壓的油類等有機溶劑作為吸收劑分離含高濃度有機物。這在天然氣中VOCs的凈化、焦油副產(chǎn)物回收等領(lǐng)城都有較廣泛的應(yīng)用，并在處理的同時，又可將其回收利用。