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    工業企業VOCs處理現況總結

    2020-12-08 15:55:06

    隨著新《環境保護法》、《大氣污染防治法》、《揮發性有機物排污收費試點辦法》和《重點行業揮發性有機物削減行動計劃》等法規政策的頒布和實施,VOCs已被列入為“十三五”減排的主要約束性指標,使VOCs污染防治工作已經進入發展的快車道。但是,受制于相關行業眾多、管理經驗不足、治理難度較大、技術市場信息不對稱等多種因素作用,我國的VOCs污染防治工作無論對管理部門、排污行業及治理企業等,都是需要重新審視和面對的問題。我公司就行業特點、難點,VOCs處理工藝及關鍵參數做了總結。


    1、VOCs處理工藝


    目前VOCs處理的工藝主要按照VOCs濃度的不同進行選用,綜合考慮氣體中影響工藝的組分。


    工業企業VOCs處理現況總結.png


    綜合上圖,低濃度的氣體主要采用光催化、離子等高級氧化工藝以及生物處理工藝,風量小且濃度低也會選用不再生的活性炭吸附方式;中低等濃度大風量主要采用可再生的吸附方式,主要為活性炭或沸石轉輪進行吸附,然后用小風量進行脫附,并將脫附出來的小風量高濃度氣體進行燃燒或催化燃燒;高濃度具有回收利用價值的組分,一般通過吸收、冷凝等物理方式進行回收;不具備回收價值的一般通過燃燒方式進行處理。


    目前VOCs治理以“各類預處理+高溫氧化” 治理工藝為主,治理方案按照“一廠一策”的方針。


    2、VOCs產生特點


    同一廠區VOCs氣體排放的環節多,組分復雜,風量和濃度波動幅度大、 多含S、 N、 Cl等雜原子等特征;大多數VOCs具有資源屬性。以制藥行業為例:


    1)化學原料和提取過程中產生的各類揮發性有機物氣體和酸性氣體, 濃度相對較高、風量中等;


    2)部分高含濕, 低濃度但帶有異味且風量較大的發酵、干燥過程排氣;


    3)各類無組織排放,包括未采取收集措施的原料儲運、進出料及各類管道、容器的泄漏;


    4)各企業廢水、固廢處置過程的排氣,其濃度、風量取決于廢水和固廢的性質及加蓋、 密封的形式。


    3、VOCs處理行業難點


    1)非連續性氣體排放


    氣體濃度和產生量均不穩定,采用燃燒方式不容易穩定程序化,系統運行不穩定,狀況頻出。


    濃度過高,容易催化劑和催化后溫度飛升,造成催化劑和設備燒壞的風險。


    濃度過低,導致溫度低,熱交換不充分,影響燃燒效率。


    2)油煙處理


    油煙處理問題在我國尤其突出,其主要組分為顆粒物、油滴、VOCs,而且餐飲行業以及家庭排油煙量,相對比較穩定,目前行業最常用的工藝為靜電吸附、離子除油等方式,效果不佳,設備均被油滴糊死,不易清理。


    北京市2018年將把餐飲油煙治理列為工作重點,引導餐飲單位達標排放,以幫助餐飲企業適應即將于2019年施行的北京市《餐飲業大氣污染物排放標準》(DB11/ 1488-2018)。所以該行業廢氣的處理,是一大難題,也是一大機遇。


    (標準規定了餐飲服務單位排放的油煙、顆粒物和非甲烷總烴三項污染物的排放限值,其中餐飲企業油煙高排放濃度為1mg/m2,高于現行國家標準的2mg/m2;標準還對顆粒物以及非甲烷總烴的高排放濃度做了相應限定,這兩項目前還未被列入國家標準。標準將于2019年1月1日起實施,其中油煙和顆粒物限值自標準實施之日起執行,非甲烷總烴限值自2020年1月1日起執行。)


    3)催化劑中毒


    Cl、S、NOx等容易引起催化劑中毒,使其失活或催化反應受到抑制,可以通過以下措施進行避免:


    ①按操作規程正確控制反應條件;


    ②當催化劑表面結炭時,應吹入新鮮空氣,以提高燃燒溫度,燒去表面結炭;


    ③將廢氣進行預處理,以除去毒物,防止催化劑中毒;


    ④改進催化劑的制備工藝,提高催化劑的耐熱性和抗毒能力。


    4、RTO處理VOCs工藝設計


    1)箱式結構與旋轉式結構區別:箱式結構適合狹長區域,但整體對比,旋轉式結構占地更??;


    2)設計停留時間:>1s;


    3)設計風速:1-2m/s,大做過7m/s,溫度壓力均對其有影響;


    4)燒嘴選型:升溫慢、開機長,選小燒嘴;升溫快、開極端,對陶瓷沖擊大,選大燒嘴;同時考慮是否頻繁開啟;


    5)RTO目前做過的濃度范圍1g-10+g/m3,低到幾百mg/m3;2-3g/m3的濃度可以不用點火。


    6)進氣常溫,出氣溫度可以根據需要進行控制;


    7)整套系統可配備自診斷系統,每個環節運行狀態良好與否一目了然。


    5、RCO的催化劑選擇


    1)不同有機物對應的催化溫度不同。


    2)T99.5溫度越低催化劑活性越高。


    3)難氧化的有機物代表:苯、乙酸乙酯、正己烷等。


    4)催化劑種類:顆粒催化劑(氧化鋁小球為載體)、蜂窩催化劑


    選擇催化劑:氣流再分布、線速度、床層阻力、床層活動性、催化劑裝填難易程度。


    5)催化劑的用量及裝填:


    ?空速:單位體積催化劑在單位時間(h),通過反應氣體的體積,(h-1)


    目前常用數據:催化劑空速15000h-1,即1m3催化劑1h處理15000m3的氣體。


    ?催化劑裝填高度:300mm;規格:100*100*50;


    ?停留時間:3600/空速 s,常用0.24s


    6)催化反應床設計關鍵問題:


    ?催化劑床層的溫度分布均勻;


    ?氣流分布均勻。


    7)催化劑的不同狀態裝填方式


    ?全部貴金屬催化劑:成分復雜,含有苯、烷烴、乙酸乙酯等,建議選用貴金屬含量高的催化劑,如Pt-Pd催化劑。


    缺點:價格昂貴。


    ?非貴金屬、貴金屬催化劑組合:節約費用,適用于含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等的氣體,建議比例:5:5或4:6。


    ?全部非貴金屬催化劑:費用低,適用于含乙酸乙酯(酯)、丙酮(酮)、DMF等含氧或含氮的有機廢氣的處理。


    ?貴金屬蜂窩、小球催化劑:可以適當彌補催化反應床布氣不均勻的缺陷。


    …全部顆粒催化劑:催化反應床體形狀多樣化,同體積催化劑,價格上有優勢。


    缺點:阻力大,催化劑活動易磨損。有機溶劑回收 


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