有机废气处理设备

　　喷漆有机废气中附有大量的甲苯、苯、二甲苯等有机化合物，不但会危害人体健康，还会严重影响大气环境。所以，需要加强喷漆有机废气处理，降低喷漆过程有机废气的排放。

　　当前较为单一的有机废气处理技术很难达到喷漆有机废气处理的标准，所以需要使用各种技术组合工艺进行有机废气处理。当中应用最多的组合工艺就是吸附浓缩和蓄热燃烧的组合。

　　吸附处理技术是废气处理技术的主要方法，废气处理工艺中常使用的是活性炭与沸石分子筛两类。

　　活性炭起到比表面积大的优点，适用于大部分VOCs的吸附净化，但是当废气湿度>60%时，其吸附效果会大大减少。相对于活性炭，沸石吸附剂的特性为:不可燃;耐温1000℃，可用热空气炎热的天气再生;有较强的疏水性。

　　沸石转轮催化燃烧设备安装在客户厂区

　　沸石转轮吸附浓缩催化燃烧设备以陶瓷纤维为基材，表面涂覆疏水性沸石做吸附剂，通过沸石转轮对喷漆有机废气进行吸附压缩，提高浓度，再将高浓度的有机废气脱附后送入催化氧化炉进行无焰燃烧，分解成二氧化碳和水，达到喷漆有机废气处理的目的。

　　沸石转轮吸附浓缩催化燃烧设备 采纳吸附-脱附-浓缩焚化三项持续程序，非常适当于大风量、低浓度有机废气处理，过滤效果更好、有机废气处理能力更强，对当前环保重点要求的笨、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等有机废气处理有明显效果。
 

　　有机废气处理装置
 

　　(1)催化氧化法。日前所用的催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂，贵金属催化剂主要是铂和钯，以极细颗粒的形式分布在催化剂载体上，载体通常为金属或陶瓷的蜂窝和散装填料。典型的非贵金属催化剂是过渡元素金属氧化物(如二氧化锰)与粘合剂混合后制成多种形状的催化剂。为了预防催化剂中毒后失掉催化活性，需要在处理前清除能使催化剂中毒的物质(如Pb、Zn、As、P、Hg等)。假如舍VOC废气中的催化剂毒物和遮盖催化剂的物质得不到清除，则不可以使用催化氧化法。

　　(2)热氧化法。热氧化法可分为三种：热力燃烧式、间壁式和蓄热式。它们的主要分别在于热量回收方法的不同。三种方法都能够和催化法结合起来以减少反应温度。

　　a．热力燃烧式热氧化器。热力燃烧式热氧化器通常指的是气体焚烧炉。它由助燃剂、混合区和燃烧室组成。助燃剂(天然气、石油等)作为辅助燃料，燃烧产生的热在混合区对VOC废气进行预热，燃烧室为预热后的废气提供足够大的空间和足够长的时间以完成最后的氧化反应。

　　在供氧充足的前提条件下，氧化反应的程度(影响最后的VOC去处率)取决于“三T条件”：反应温度(Temperature)、驻留时间(Time)、湍流混合情况(Turbulence)。这“三T条件”是互相联系的，在一定范围内改善一个条件可使还有两个条件减少。热力燃烧式热氧化器的一个缺点是辅助燃料价格太高，致使装置的操作费用很高。

　　b．间壁式热氧化器。间壁式热氧化是指在热氧化装置中加入间壁式热交换器，热交换器把从燃烧室排出的炎热的天气气体所带的热量传递给氧化装置进口处的低温气体，预热后发生氧化反应。因为日前的间壁式热交换器可获得85％的热回收率，所以极大地减少了辅助燃料的耗费。间壁式热交换器平常设计成管式、壳式或板式。因为平常的热氧化温度要保持在800oC-1000oC，所以间壁式热交换器需要由耐热、耐腐蚀的不锈钢或合金用料制成。这就使得间壁式热交换器的造价很高，这是问壁式热氧化器的一个缺点。同时用料的热应力也不易清除，这是间壁式热氧化器的另一个缺点。

　　c．蓄热式热氧化器。蓄热式热氧化器(RegenerativeThermal Oxidizer，以下简称RTO焚烧炉)，是在热氧化装置中加入蓄热式热交换器，预热VOC废气，再进行氧化反应。跟随蓄热用料的发展，日前蓄热式热交换器的热回收率已能达到95％ 以上，并且占用空间越来越小。这样辅助燃料的耗费很少(甚至不必辅助燃料，且当VOC的浓度达到一定值以上时，还可从RTO焚烧炉输出热量)。同时，因为日前的蓄热用料都选用陶瓷填料，所以可处理腐蚀性或附有颗粒物的VOC废气。

　　4膜分离技术

　　有机气体膜分离是一种高效的新型分离技术，其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染，是一种非常有前景的技术。

　　膜分离技术的基础就是使用对有机物起到渗透挑选性的聚合物复合膜。该膜对有机蒸气较空气更

　　易于渗透10～100倍。当废气与膜用料表面接触时，有机物能够透过膜，从废气中分离出来。为保证过程的进行，在膜的进料捌使用压缩机或渗透侧使用真空泵，使膜的两侧构成压力差，达到膜渗透所需的推动力。

　　分离膜是由涂层和支撑层组成的复合膜，涂层提供分离性能，而多孔支撑层提供机械强度。

　　涂层用料通常为起到高度挑选性的聚二甲基硅烷，该层决定膜的分离性能，而支撑层也对膜的性能有重要影响。常用的支撑层用料为聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯。日前提供VOcs分离膜的厂家—— MTR 和Nitto提供卷式膜，GKSS提供板式膜。卷式膜更紧凑和更经济，可大大地减少设备费用；而板式膜能够提供很好的流动分布和减少渗透侧压力降，MTR的研究开发取得了突破，能够生产大的膜管，直径203．2 him(8英寸)，单根膜管面积达2Orfl ，使系统处理能力大大地提高，有足够的能力在大型工业装置上使用。

　　4．1 膜分离系统

　　的膜分离过程为单级膜分离系统，直接压缩废气并使其通过膜表面，来实现VOCs的分离；但由于分离程度很低，故单级很难达到分离要求。

　　开发了一种新型的集成膜分离系统。该技术结合压缩冷凝和膜单元两种技术的特点来实现分离。

　　首先，用压缩机先将有机废气提高到一定压力。压缩的有机废气进人冷凝器被冷却，部分VOCs冷

　　凝下来，直接进到储罐，以进行循环和再用。离开冷凝器的非凝气体仍起到一定的压力，用做膜渗透的驱使力，使膜分离不再需要附加的动力；该非凝压缩气中，仍附有相当数量的有机物。当压缩气通过有机挑选性膜的表面时，膜将气体分成两股物流：脱除了VOCs的未渗透侧的大部分净化气直接排放；渗透物流为富集有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的进口。因为VOCs的循环，回路中VOCs的浓度快速上升，直到进人冷凝器的压缩气达到VOCs凝聚浓度，这样系统就达到稳态。系统平常能够从进料气中移出vOcs达到99% 以上，使排放气中的VOCs达到环保排放标准。

　　该循环系统的特点是未渗透物流的浓度独立于进料气的浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决

　　定。

　　4．2 膜分离系统设计和操作参数

　　膜分离系统的设计主要考虑膜用料和操作条件两方面原因，主要设计参数有膜的挑选性、压力比、净化率。主要操作参数有：①有机废气进料浓度；②进料侧和渗透侧的压力；③温度和爆炸极限；④操作方法(间歇或持续)；⑤净化率。

　　4．2．1 膜的挑选性

　　膜的挑选性为待分离两组分的渗透性之比，它为两组分的扩散系数之比(称为移动挑选性)与吸着

　　系数之比(称为吸着挑选性)的乘积。移动挑选性反映分子在膜用料中的不同平均速度，分子尺寸增大，则速度减少了吸着挑选性反映溶解在膜中的分子数。它正比于两种气体的相对凝聚性。

　　吸着系数随渗透物凝聚性增加而增加，即跟随分子直径的增大而增加，这样易凝聚的大分子，其吸着系数大，碳氢化合物较非凝性气体的吸着系数更大。

　　橡胶态聚合物吸着挑选性占主导，渗透性随渗透物尺寸增大而增加。硅橡胶对芳烃、酮和卤化碳氢化合物的渗透挑选性均较高，通常为30—60。

　　4．2．2 压力比

　　由于压力是膜分离的动力，故另一个非常重要的参数是压力比(定义为总的进料压力／总的渗透侧

　　压力)。压力比与挑选性一起确定通过膜所得到的富集溶剂的情况。

　　对实际情况，可达到的压力比有一定的限制，压缩进料到非常高的压力，或在渗透侧有一个非常高的真空，需要大量的能量和昂贵的泵。故平常的压力比为10—30。

　　通过调整膜面积、冷凝器的温度及通过膜的压力比，MTR的循环膜分离设计能够很容易操纵最后排放气中有机物浓度。

　　排放气中有机物浓度随膜面积增大而快速降低。或跟随膜面积降低而快速增大；当面积降低到一

　　定程度．则不产生分离，排放气浓度等于进料气的浓度。

　　冷凝器的温度减少，浓缩所需要的露点温度也减少，更多的VOCs在冷凝器中拎凝，能够明显地减少进入膜单元的有机物浓度。然而其实，因为气体中的水蒸气会产生结冰问题，低于O C的拎凝温

　　度很少使用。

　　压力比对排放气浓度的影响也与膜面积相似，增大压力比．排放气浓度明显减少，但压力比不可以小于某个值，否则不会产生分离。

　　4.3膜分离技术的使甩范围

　　现在世界上已有近60套膜分离VO 的装置。在美国大部分装置用来回收VOCs、HCFCs、氯乙烯等高价值产品；在欧洲和日本主要从石油运输操作中回收碳氢化合物。

　　膜技术差不多能够用来回收多种高沸点的挥发有机物，如三苯、丁烷以上的烷烃、氯化有机物、氟氯碳氢化台物、酮、酯等 它可用于多种行业．如PVC加工中回收VCM，聚烯烃装置中回收乙烯、丙烯单体制冷设备、气雾刺及泡辣生产中产生的CFCs和HCFCs的回收，印刷中产生的甲苯等的回收。

　　工业有机废气的管理在环保管理工程领域发展时间不长，日前多种管理技术、工艺仍然不够成熟，或多或少地存在一些缺陷，如运动不稳定、能耗高、治理维护工作量大等。跟随环保技术的接连不断发展，工业有机废气管理的新技术新成果将接连不断出现，近些年以来出现了电晕法、臭氧分解法、等离子体法等。今后，工业有机废气管理技术将朝着设备创造成本低、能耗低、治理维护简单等方向发展。