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石油化工行業(yè)VOCs廢氣處理工藝簡介

點擊次數(shù):1521更新時間:2019-01-30

1、高濃度廢氣處理工藝

1)洗滌法

原理:將氣體通入含噴淋系統(tǒng)的洗滌塔中,氣體經過填料床的均勻分布,與洗滌液充分接觸,利用氣體中污染物的溶解性或化學性質,將氣體中的污染物吸收或通過化學反應去除,從而達到氣體凈化的目的。除此之外,洗滌塔還有降溫、除塵、除油的作用。通常采用的方式為逆流式洗滌。常用的洗滌劑包括清水、植物液、硫酸溶液、氫氧化鈉溶液、次氯酸鈉溶液等。其中清水洗滌和植物液洗滌是利用污染物的溶解性,植物液的一些基團也參與化學反應;硫酸溶液洗滌、氫氧化鈉溶液洗滌和次氯酸鈉洗滌則是利用了污染物的化學性質。

特點:

1)反應快速,洗滌劑與氣體接觸的時間一般不超過12秒;

2)適用性強,常和其它處理工藝結合,是有效的預處理設施;

3)常用立式結構,節(jié)約占地;

4)操作簡單,除了定期更換洗滌劑外基本為無人操作(洗滌劑更換也可通過增加配套PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)無人操作);

5)工藝靈活,若氣體性質發(fā)生變化,則通過更換洗滌劑即可繼續(xù)使用;

6)建設成本低。

適用條件

適用性較強,可起到除塵、除油、降溫、除臭的作用,常作為其它工藝的預處理設施。

應用于石化行業(yè)

洗滌法應用于石化行業(yè)的具體表現(xiàn)形式為油洗塔。油洗塔是乙烯裝置熱回收區(qū)的關鍵核心設備,其作用是將來自裂解爐的裂解氣中的重油和輕油組分冷凝,并大的實現(xiàn)熱量回收。原理為將來自裂解爐的裂解氣和急冷油/水逆流接觸冷卻,裂解氣中的重油和輕油組分因此得以冷凝。冷凝的熱媒和冷媒可采用直接或間接接觸形式進行熱交換。

2)催化燃燒法

原理:通過引風機將廢氣送入凈化裝置換熱器換熱,再送入到加熱室,通過加熱裝置,使氣體達到催化反應溫度,再通過催化床內催化劑作用,使有機氣體分解成二氧化碳和熱能。

特點:

1)高濃度時耗能僅為風機功率,濃度較低時自動間歇補償加熱;

2)催化起燃溫度為300~500℃。

適用條件:

1)中、高濃度的有機廢氣,濃度2500-3000mg/m3

2)主要針對烴類、苯類、酮類、醚類、酯類、醇類、酚類。

應用于石化行業(yè)

催化燃燒法適用于處理高濃度的有機廢氣,而且技術本身已經發(fā)展的相當成熟。但是該方法一次性投入和維護運行費用都比較昂貴,因此應用于大氣量廢氣的處理會給企業(yè)帶來較大的經濟負擔。另外如果催化劑床層溫度控制不好,還會有爆炸的危險。因此在選擇使用該技術的同時要做好防爆安全措施。

3)直接燃燒法

原理:利用輔助燃料燃燒所發(fā)生熱量,把可燃的有害氣體的溫度提高到反應溫度,從而發(fā)生氧化分解。

特點:

利用熱力法燃燒方式氧化分解廢氣中的污染物,在適當?shù)臏囟认拢峁┏渥愕娜紵鯕夂鸵欢v留時間,除臭,高凈化率。同時該設備主機工作穩(wěn)定,不存在堵塞現(xiàn)象。

適用條件:

中高濃度有機廢氣。例如溶劑廢氣:苯類、酮類等。

應用于石化行業(yè)

直接燃燒法對廢氣的要求較高,因此還是要根據具體問題具體分析。

4)蓄熱式催化凈化(RCO

原理:將低溫催化氧化與蓄熱技術相結合的一種有機廢氣凈化技術。

特點:

1)采用預熱和蓄熱交替切換技術,使之具有較高的換熱效率,效率高達90%以上,節(jié)能性能顯著;

2)具有催化燃燒法相同的特點。

適用條件:

適用與涂裝線及烘房有機廢氣處理,化學工業(yè)、化學合成工藝(ABS合成),石油煉化工藝等各種產生有機廢氣的場所。在氣體中含有S、鹵素等成分時可使催化劑失活,該情況下不適用。

5)蓄熱式熱力氧化(RTO

原理:將高溫氧化與蓄熱技術相結合的一種有機廢氣處理技術。爐體在進行廢氣處理之前,先將燃燒室、蓄熱床進行預熱;預熱完畢后,將廢氣源接入設備。有機廢氣在配套風機作用下,首先經預熱的蓄熱陶瓷體1進行熱交換,廢氣經過一次提溫后進入加熱區(qū),在加熱區(qū)廢氣得到第二次提溫,此時廢氣溫度達到800℃左右廢氣直接燃燒,生成二氧化碳與水排出并釋放熱能;處理后的潔凈氣體再經過蓄熱陶瓷體2進行蓄熱由風機排出。經排風機進口測溫棒進行溫度檢測后達到設定溫度時,進行閥門切換由蓄熱陶瓷體2進入廢氣、由蓄熱陶瓷體1排出,如此循環(huán)往復。

特點:

1)采用預熱和蓄熱交替切換技術,使之具有較高的換熱效率,效率高達90%以上,節(jié)能性能顯著;

2)采用燃燒機供熱,可實現(xiàn)大、小功率運行比例調節(jié)功能,并具有預清掃、歇火保護、超溫報警及自動切斷燃料供應功能;運行安全、可靠、、耐用;

3)采用微機自動控制、多點溫控,實現(xiàn)多種保護動作、運行信息檢索、監(jiān)控信息反饋,使系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行;

4)閥門采用氣動傳動機構,與電動傳動機構相比較閥門切換更靈敏、更迅速;

適用條件

1)適用于中高濃度的有機廢氣

2)適用于涂裝線、印刷、化學合成工藝(ABS合成)、石油煉化工藝各種產生有機廢氣的場所。

2、中低濃度廢氣處理工藝

1)光解法

光解法以是否需要電極來激發(fā)產生臭氧分為有極紫外和無極紫外兩種,首先介紹有極紫外光解法:

原理:在波長范圍170nm-184.9nm704kJ/mol-647kJ/mol)高能紫外線的作用下,一方面空氣中的氧氣被裂解,然后組合產生臭氧;另一方面將惡臭氣體的化學鍵斷裂,使之形成游離態(tài)的原子或基團;同時產生的臭氧參與到反應過程中,使惡臭氣體被裂解、氧化生成簡單的穩(wěn)定的化合物,如CO2、H2OSO2、NO2。

特點:

1)裂解反應時間極短(<0.01s),氧化反應的時間需2-3s;

2)可以破壞惡臭物質部分化學鍵,從而改變其性質,達到除臭的目的,不需耗費大量能量將有機物全部轉化為無機物,節(jié)約能源;

3UV光解凈化長期穩(wěn)定、。燈管使用壽命12000-15000小時,箱體通常為不銹鋼材質,美觀大方,使用壽命可達15年以上;

4)條件滿足的情況下,UV光解的凈化效率可達到99.9%以上;

5)占地面積小,操作靈活,可實現(xiàn)自動無人操作。

適用條件

1)反應溫度低于70℃,粉塵量低于100mg/m3,相對濕度低于99%;

2)適用于中、低濃度有機氣體廢氣處理,尤其在消除臭味方面得到廣泛的好評。

應用于石化行業(yè)

光解法在處理烴類污染物(“三苯”、非甲烷總烴等)方面具有較高的去除率,特別適用于中低濃度石化行業(yè)廢氣處理,能廣泛使用與石油化工領域。另外,UV光解凈化技術在處理某些特定的環(huán)境和特殊工藝式,能有很好的處理效果,并能凈化絕大多數(shù)種類的廢氣,是其他技術無法替代的。

無極紫外

無極紫外光解法所采取的發(fā)光原理與有極法不同:利用微波發(fā)生器產生的高頻電磁波激發(fā)等內填充氣體產生紫外光。同普通紫外相比,微波無極紫外光源由于沒有電極,不會產生由于電極氧化、損耗和密封問題引起的發(fā)黑現(xiàn)象,而且具有制造容易、價格低廉、能耗小和反映其簡單等優(yōu)點。

然而,無極紫外燈在利用電能轉化成微波時,轉化率只有70%,這些微波也不能全部作用于燈的激發(fā),一部分用于加熱作用,使得反應體系過熱,嚴重時使無極燈不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)暫時熄滅的現(xiàn)象,冷卻裝置也帶了一部分能量,這些都導致了微波無極燈能量利用率不高。

2)活性炭法

原理:活性炭是常用的吸附劑之一,它具有孔隙率高的特點,其孔徑分布為:大孔半徑>20000nm,過渡孔半徑150~20000nm,微孔半徑<150nm。孔徑相對越小且孔數(shù)越多的活性炭,其比表面積就越大。巨大的比表面積就有強大的表面吸附能。表面吸附能把小分子(分子直徑數(shù)量級通常在10-10m)污染物捕捉并固定在微孔中,通過的氣體即為干凈氣體。

此外,活性炭顆粒散裝放置可形成堆疊效應,使比表面積擴大,表面活性能增強。有時候,氣體中往往摻雜一些粒徑相對較大的液相或固相物質,即霧或煙。這些物質直徑比活性炭微孔孔徑大,因此氣體在通過活性炭層時它們會被活性炭阻截,這邊是活性炭的過濾作用。

特點:

1)適用性強,幾乎所有污染物質都能用活性炭吸附法去除;

2)設備簡單,吸附過程不使用其它能源,建設費用低廉;

3)活性炭再生后可重復使用。

適用條件

1)空氣干燥。活性炭具有很強的吸濕性,若空氣潮濕,活性炭很快會失去作用;

2)顆粒物濃度低?;钚蕴繉︻w粒物或油狀物具有阻截作用,當阻截物增加到一定量后,整個系統(tǒng)的風壓會特別大,對動力設備的使用壽命有很大影響;

3)污染物濃度較低。污染物濃度高的話,活性炭很快吸附飽和,降低或

失去吸附作用。經常更換活性炭會產生較大的運行費用,活性炭再生又會消耗大量的能源,也是運行費用的組成部分。

應用于石化行業(yè)

石化行業(yè)廢氣普遍存在氣量偏大的情況,在此情況下,活性炭法并不適合該類廢氣凈化。因為相應產生的換炭成本較高,進而會給企業(yè)或業(yè)主造成經濟負擔。另外,某些情況下石化廢氣的氣溫較高,高于80℃就不太適合應用活性炭吸附法。因此是否要采用此法處理石化行業(yè)廢氣還要根據具體廢氣性質來分析和選擇。

此外,活性炭對其他直連的烷烴吸附效果較差。對于低濃度、大氣量的廢氣,通常是將活性炭吸附和催化燃燒結合起來使用。先采用活性炭進行吸附提濃,然后在再生過程將含有高濃度有機物的解析器進行催化燃燒,這樣可以避免產生大量的活性炭二次污染物。

3)活性炭吸附—蒸汽脫附—催化燃燒(VOC-XC

原理:根據吸附(效率高)和催化燃燒(節(jié)能)兩個基本原理設計的,即吸附濃縮—催化燃燒法。

特點:

1)采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝,整個系統(tǒng)實現(xiàn)了凈化、脫附過程閉循環(huán),與回收類有機廢氣凈化裝置相比,無需備壓縮空氣和蒸汽等附加能源,運行過程不產生二次污染,設備運行費用較低,但是一次性投資較高;

2)設計時在活性炭達到94%飽和之前即開始脫附。可自動/手動切換閥門?;钚蕴扛鼡Q周期3-5年;

3)爐內正常溫度400℃,500℃將報警,并通過補冷風進行降溫,溫度達600℃時停機,同時設計泄壓閥保證安全。

適用條件

適用于常溫、大風量、中低濃度,易揮發(fā)的有機廢氣,主要包括一些有機溶劑如苯類、酮類、醛類、醚類、烷烴及其混合類等。濃度小于1000mg/m3

4)凈化回收法

原理:吸附過程:廢氣經空氣過濾器除去微小懸浮顆粒后進入罐內,通過填裝在罐內的顆粒狀活性炭(或活性炭纖維)吸附過濾后再由后置風機排空(如氣體的濃度較高時可采用多節(jié)吸附裝置,保證氣體達標排放)。

脫附過程:活性炭使用一段時間后活性炭處于飽和狀態(tài),此時需對活性炭進行再生處理,脫附再生選用加溫解析法,將0.5MPa高溫蒸汽自塔底噴入罐內將有機物從活性炭中剝離,剝離后的氣體通過配套的冷凝器降溫后進入分離桶,分離回收有機溶劑,殘液進入曝氣桶經曝氣后排出(如需回收高精度溶劑,可在分離桶后置一套精餾設備)。

特點:

1)有機溶劑回收,不需要對脫附氣體進行處理,降低了建設成本和運行成本;

2)有機溶劑回收,杜絕資源浪費,回收產品價值抵消部分運行費用;

3)在線脫附,使活性炭可以重復使用,降低了活性炭更換費用。

適用條件

1)適用于中低溫度有機氣體;

2)適用需要回收揮發(fā)分有機溶劑的行業(yè)。

應用于石化行業(yè)

由于石化行業(yè)廢氣普遍具有大風量、含有中高濃度有機廢氣的特點,回收法廣泛適用于石化行業(yè)各領域。然而回收法如果不與活性炭吸附裝置串聯(lián)使用的話,處理效率并不理想;而與活性炭串聯(lián),無形中又增加了一部分運行和換炭的費用。

5)生物法

原理:生物過濾工藝采用了液體吸收和生物處理的組合作用。廢氣首先被液體(吸收劑)有選擇地吸收形成混合污水,再通過微生物的作用將其中的污染物降解。具體過程是:先將人工篩選的特種微生物菌群固定于填料上,當污染氣體經過填料表面初期,可從污染氣體中獲得營養(yǎng)源的那些微生物菌群,在適宜的溫度、濕度、pH值等條件下,將會得到快速生長、繁殖,并在填料表面形成生物膜,當臭氣通過其間,有機物被生物膜表面的水層吸收后被微生物吸附和降解,得到凈化再生的水被重復使用。

污染物去除的實質是以廢氣作為營養(yǎng)物質被微生物吸收、代謝及利用。這一過程是微生物的相互協(xié)調的過程,比較復雜,它由物理、化學、物理化學以及生物化學反應所組成。

生物凈化法可以表達為:

污染物+O2→細胞代謝物+CO2+H2O

具體過程分為三步:

1)廢氣同水接觸并溶解到水中;

2)水溶液中的污染物成分被微生物吸附、吸收,從水中轉移至微生物體內;

3)進入微生物細胞的污染物成分作為營養(yǎng)物質為微生物所分解、利用,從而使污染物得以去除。

特點:

1)不產生二次污染物,后的產物是良性的;

2)全自動控制,全天候工作,運行穩(wěn)定可靠,適應不同條件的運行狀況;

3)處理效率高、去除效果明顯;

4)運行費用低,前期微生物馴化期間需要添加些營養(yǎng)物質,微生物掛膜后無需添加任何物質。

適用條件:

適用于溶解性好,污染物濃度較低,可生化性較好的氣體。在污水處理廠、垃圾填埋場、污泥處理場等場合應用較為廣泛,且效果受到認可。

應用于石化行業(yè):

采用經過專門培養(yǎng)、馴化的微生物菌種處理含有“三苯”的石化有機廢氣是可行的。微生物菌種同事對“三苯”之外的其他烴類物質也有一定的去除效果。另外,生物膜填料塔在停止運行期間,生物膜填料應該保持濕潤狀態(tài),以維持微生物菌種的活性。在循環(huán)液流量過低或無流量的情況下,應停止廢氣進入填料塔,防止生物膜的干化、失效。

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