工礦企業(yè)排污的VOCs成分繁雜,采用單一整治技術(shù)解決問(wèn)題時(shí),在凈化率、安全系數(shù)和合理性等方面存在一定的局限性,難以達(dá)到預(yù)期的整治實(shí)際效果,多項(xiàng)技術(shù)組合運(yùn)用能充分發(fā)揮單一整治技術(shù)的優(yōu)勢(shì),相互補(bǔ)充,提高目前的極限,達(dá)到滿負(fù)荷。
腳踏實(shí)地達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),成本控制在較大的?水平。由于具有上述優(yōu)點(diǎn),構(gòu)成技術(shù)成為當(dāng)今VOCs操縱技術(shù)科學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)中的熱點(diǎn)之一。
(1)吸附濃縮技術(shù)■催化燃燒技術(shù)。
催化燃燒技術(shù)是以蜂窩活性炭、活性炭纖維等為吸附劑,對(duì)工業(yè)尾氣進(jìn)行吸附濃縮,以融合催化燃燒技術(shù)進(jìn)行VOCs凈化解決方案。此項(xiàng)技術(shù)將空氣中大量低濃度的VOCs按吸附式吸附方式達(dá)到初級(jí)凈化的目地,在吸附式飽和狀態(tài)下進(jìn)行解析吸附再造,解決了吸附式吸附方式下的解析吸附問(wèn)題,將空氣中濃度較高的小排風(fēng)量有機(jī)廢氣進(jìn)行催化燃燒,轉(zhuǎn)化成CO2、H2O等無(wú)機(jī)小分子水化學(xué)物質(zhì),達(dá)到充分凈化的實(shí)際效果,整個(gè)生產(chǎn)流程包括自噴控制、干燥性控制、吸附控制和點(diǎn)燃控制,其生產(chǎn)流程如圖2.3所示。
圖2.3吸附濃縮催化燃燒技術(shù)流程設(shè)計(jì)流程圖。
從上世紀(jì)80年代起,中國(guó)吸附濃縮■催化燃燒技術(shù)科學(xué)研究工作開(kāi)始,到1991年我國(guó)防化研究所產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)的固定床反應(yīng)器式工業(yè)尾氣濃縮■催化燃燒設(shè)備,一九九七年才開(kāi)始資金投入工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用,福州市某制鞋行業(yè)選擇蜂窩活性炭作為吸附劑,非貴金屬作為金屬催化劑,用FCJ型工業(yè)尾氣處理裝置解決“三苯”工業(yè)尾氣,平均凈化率達(dá)到86.3%。
近年來(lái)的科研工作中,吸附劑和金屬催化劑的特性一直是影響吸附器催化燃燒技術(shù)凈化效率的重要因素??茖W(xué)研究了芳桂在不同金屬催化劑下的吸附與催化燃燒反應(yīng),發(fā)現(xiàn)以含氟陽(yáng)離子為載體,以MCM-41大面積、直徑原料為載體,制備的金屬催化劑活性最高。通過(guò)對(duì)活性碳(AC)負(fù)載Pd的高效吸附催化反應(yīng)管理系統(tǒng)的研究,在去除鄰二甲苯低濃度時(shí),高效效率可達(dá)99%O彭芬阿采用高效率耐熱吸附劑,利用吸附■催化燃燒處理工藝處理含桂VOCs和臭味汽體,凈化效率可達(dá)95%以上。催化燃燒技術(shù)是我國(guó)科技創(chuàng)新的VOCs治理技術(shù),此項(xiàng)技術(shù)雖然工藝規(guī)范嚴(yán)格,但具有效率高、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)效益好、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn),可用于氣體預(yù)處理和吸附劑吸附循環(huán)系統(tǒng)改造,完成綠色環(huán)保,平均凈化效率高達(dá)95%以上,已廣泛應(yīng)用。
(2)催化燃燒凝結(jié)■技術(shù)。
催化燃燒技術(shù)是指對(duì)含有水蒸氣的VOCs工業(yè)廢氣進(jìn)行冷凝處理,對(duì)剩余不凝氣體進(jìn)行催化燃燒處理的技術(shù)。高濃度VOCs有機(jī)廢氣通過(guò)先進(jìn)的冷凝器將有機(jī)廢氣中的易凝有機(jī)廢氣冷凝后與難以去除的小顆粒液體融合,生成更容易去除的大液體在冷凝器內(nèi)基礎(chǔ)沉降,無(wú)法利用冷凝去除的不凝氣體通過(guò)離心風(fēng)機(jī)輸送到熱交換器加熱,并加入柴油添加劑。
此項(xiàng)技術(shù)于1984年已投資于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用,石家莊燃?xì)鈴S選用凝結(jié)■催化燃燒二步法處理甲酸、室內(nèi)甲醛凈化率均高于97%阿。劉忠生等阿選用凝結(jié)和催化燃燒組合技術(shù)解決含水氣惡臭的汽體,經(jīng)過(guò)凝結(jié)除聯(lián)苯、聯(lián)苯酥后,再經(jīng)裝入由日本國(guó)JICA提供的蜂巢狀Pt、Pd、Ce金屬催化劑的管式反應(yīng)器進(jìn)行催化燃燒解決,桂的總樹(shù)脂吸附率高于90%,廢氣可達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。山東雙成環(huán)??萍加邢薰緦?duì)劉忠生等人的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了認(rèn)證,并將該項(xiàng)技術(shù)投入生產(chǎn)應(yīng)用。
催化燃燒整修技術(shù)中的冷凝降低了系統(tǒng)軟件的溫度,對(duì)易燃物品VOCs的解決方法提高了極限濃度值?,催化反應(yīng)的燃燒量降低了,安全性可靠性提高了?,但傳熱方式導(dǎo)致?能耗提高,成本上升,而綜合使用冷凝液也是目前尚未解決的關(guān)鍵難題,由此導(dǎo)致?其在工業(yè)生產(chǎn)中的小類(lèi)應(yīng)用,尚未完成大規(guī)模生產(chǎn)。
(3)吸附■凝結(jié)工藝。
吸收式凝結(jié)技術(shù)是指利用凝結(jié)技術(shù)先對(duì)高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)行凝結(jié)收集,對(duì)低濃度不凝氣進(jìn)行吸收式后端開(kāi)發(fā)的方法。其主要優(yōu)點(diǎn)在于凝結(jié)法對(duì)中高濃度有機(jī)廢氣具有平滑、高效的凈化實(shí)際效果,但對(duì)多組分、低濃度的有機(jī)廢氣凈化率較低,與吸附法融合可使尾氣濃度值范疇合理擴(kuò)大。另外,在凝結(jié)后,降低有機(jī)廢氣中的殘留量,從而減少殘留量對(duì)活性碳結(jié)構(gòu)的破壞,從而提高了其使用壽命。此外,采用凝結(jié)技術(shù)可以解決由于活性碳吸附的整個(gè)過(guò)程溫度高而引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。所涉及的關(guān)鍵設(shè)備包括:過(guò)濾裝置、離心風(fēng)機(jī)、冷卻塔和活性炭纖維吸附器,其生產(chǎn)流程如圖2.5所示。
圖2.5吸附式冷凝工藝設(shè)計(jì)流程。
中國(guó)吸附■冷凝技術(shù)的關(guān)鍵應(yīng)用是對(duì)天然氣的收集,石莉等[1°2]根據(jù)AspenPlus手機(jī)軟件仿真模擬剖析了吸附■冷凝收集天然氣的加工工藝,并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,油氣回收裝置凈化率測(cè)試值與模擬結(jié)果一致,最大可達(dá)99%O單曉雯[a]詳細(xì)介紹了利用吸附?冷凝工藝收集石化企業(yè)工業(yè)廢氣的設(shè)備,該設(shè)備擺脫了單獨(dú)應(yīng)用冷凝技術(shù)所造成的凝結(jié)阻塞機(jī)器設(shè)備的難題,解決了非甲烷氣總桂凈化率高于97%的問(wèn)題。吸氣凝結(jié)技術(shù)在江蘇省南京市、蘇州市等燃?xì)馄髽I(yè)的具體應(yīng)用表明,燃?xì)鈨艋Ч@著,并具有很好的經(jīng)濟(jì)收益,如蘇州市某石化廠項(xiàng)目投資產(chǎn)出達(dá)900M3/h,用該技術(shù)解決設(shè)備兩年內(nèi)就可收回投資成本104[104]。
吸收式冷凝技術(shù)對(duì)其它多組分VOCs汽體的處理,仍處于探索階段。經(jīng)Gupta等[105]鑒定,凝結(jié)總流量大,冷凝機(jī)設(shè)備體積大,對(duì)吸附收集二甲苯和二氯甲烷的效率影響較大,即冷卻液總流量大,溫度低,冷凝效果非常好,但會(huì)使VOC起霜,對(duì)經(jīng)過(guò)冷凝管的機(jī)器設(shè)備危害較大,降低其凈化率。通過(guò)Fournel等的驗(yàn)證,當(dāng)活性炭纖維在吸附-凝結(jié)-整理過(guò)程中的純凈率高于傳統(tǒng)型活性碳時(shí),吸附-凝結(jié)-整理的濃度等級(jí)可以提高?到1500Mg/m3以上。然而,對(duì)于不同成分和濃度值的氣體整治,該技術(shù)還需要在吸附劑、冷凝劑的選擇和機(jī)械設(shè)備構(gòu)造改進(jìn)等方面進(jìn)行進(jìn)一步的科學(xué)研究。