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石油化工行業(yè)VOCs廢氣處理工藝簡介
閱讀：1623 發(fā)布時(shí)間：2019-1-301、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(jīng)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(xué)性質(zhì)，將氣體中的污染物吸收或通過化學(xué)反應(yīng)去除,，從而達(dá)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(tuán)也參與化學(xué)反應(yīng),；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(xué)性質(zhì),。
特點(diǎn)：
（1）反應(yīng)快速,，洗滌劑與氣體接觸的時(shí)間一般不超過12秒；
（2）適用性強(qiáng),，常和其它處理工藝結(jié)合,，是有效的預(yù)處理設(shè)施；
（3）常用立式結(jié)構(gòu),，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(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人操作）,；
（5）工藝靈活,，若氣體性質(zhì)發(fā)生變化，則通過更換洗滌劑即可繼續(xù)使用,；
（6）建設(shè)成本低,。
適用條件
適用性較強(qiáng)，可起到除塵,、除油,、降溫、除臭的作用,，常作為其它工藝的預(yù)處理設(shè)施,。
應(yīng)用于石化行業(yè)
洗滌法應(yīng)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(guān)鍵核心設(shè)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(shí)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(jìn)行熱交換。
2）催化燃燒法
原理：通過引風(fēng)機(jī)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(dá)到催化反應(yīng)溫度，再通過催化床內(nèi)催化劑作用,，使有機(jī)氣體分解成二氧化碳和熱能,。
特點(diǎn)：
（1）高濃度時(shí)耗能僅為風(fēng)機(jī)功率，濃度較低時(shí)自動(dòng)間歇補(bǔ)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(jī)廢氣,，濃度2500-3000mg/m3,；
（2）主要針對(duì)烴類、苯類,、酮類,、醚類、酯類,、醇類,、酚類。
應(yīng)用于石化行業(yè)
催化燃燒法適用于處理高濃度的有機(jī)廢氣,，而且技術(shù)本身已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟,。但是該方法一次性投入和維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用都比較昂貴，因此應(yīng)用于大氣量廢氣的處理會(huì)給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),。另外如果催化劑床層溫度控制不好,，還會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。因此在選擇使用該技術(shù)的同時(shí)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(yīng)溫度，從而發(fā)生氧化分解,。
特點(diǎn)：
利用熱力法燃燒方式氧化分解廢氣中的污染物,，在適當(dāng)?shù)臏囟认拢峁┏渥愕娜紵鯕夂鸵欢v留時(shí)間,，除臭,，高凈化率。同時(shí)該設(shè)備主機(jī)工作穩(wěn)定,，不存在堵塞現(xiàn)象,。
適用條件：
中高濃度有機(jī)廢氣。例如溶劑廢氣：苯類,、酮類等,。
應(yīng)用于石化行業(yè)
直接燃燒法對(duì)廢氣的要求較高，因此還是要根據(jù)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(shù)相結(jié)合的一種有機(jī)廢氣凈化技術(shù),。
特點(diǎn)：
1）采用預(yù)熱和蓄熱交替切換技術(shù),，使之具有較高的換熱效率，效率高達(dá)90%以上,，節(jié)能性能顯著,；
2）具有催化燃燒法相同的特點(diǎn)。
適用條件：
適用與涂裝線及烘房有機(jī)廢氣處理,，化學(xué)工業(yè),、化學(xué)合成工藝（ABS合成），石油煉化工藝等各種產(chǎn)生有機(jī)廢氣的場(chǎng)所,。在氣體中含有S,、鹵素等成分時(shí)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(shù)相結(jié)合的一種有機(jī)廢氣處理技術(shù)。爐體在進(jìn)行廢氣處理之前,，先將燃燒室,、蓄熱床進(jìn)行預(yù)熱；預(yù)熱完畢后,，將廢氣源接入設(shè)備,。有機(jī)廢氣在配套風(fēng)機(jī)作用下，首先經(jīng)預(yù)熱的蓄熱陶瓷體1進(jìn)行熱交換,，廢氣經(jīng)過一次提溫后進(jìn)入加熱區(qū),，在加熱區(qū)廢氣得到第二次提溫，此時(shí)廢氣溫度達(dá)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(jīng)過蓄熱陶瓷體2進(jìn)行蓄熱由風(fēng)機(jī)排出。經(jīng)排風(fēng)機(jī)進(jìn)口測(cè)溫棒進(jìn)行溫度檢測(cè)后達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),，進(jìn)行閥門切換由蓄熱陶瓷體2進(jìn)入廢氣,、由蓄熱陶瓷體1排出，如此循環(huán)往復(fù),。
特點(diǎn)：
（1）采用預(yù)熱和蓄熱交替切換技術(shù),，使之具有較高的換熱效率，效率高達(dá)90%以上,，節(jié)能性能顯著,；
（2）采用燃燒機(jī)供熱，可實(shí)現(xiàn)大,、小功率運(yùn)行比例調(diào)節(jié)功能,，并具有預(yù)清掃、歇火保護(hù),、超溫報(bào)警及自動(dòng)切斷燃料供應(yīng)功能,；運(yùn)行安全,、可靠、,、耐用,；
（3）采用微機(jī)自動(dòng)控制、多點(diǎn)溫控,，實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)動(dòng)作,、運(yùn)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(yùn)行,；
（4）閥門采用氣動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),，與電動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(jī)廢氣
（2）適用于涂裝線,、印刷、化學(xué)合成工藝（ABS合成）,、石油煉化工藝各種產(chǎn)生有機(jī)廢氣的場(chǎng)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(chǎn)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-184.9nm（704kJ/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(chǎn)生臭氧,；另一方面將惡臭氣體的化學(xué)鍵斷裂,，使之形成游離態(tài)的原子或基團(tuán)；同時(shí)產(chǎn)生的臭氧參與到反應(yīng)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,、H2O,、SO2、NO2,。
特點(diǎn)：
（1）裂解反應(yīng)時(shí)間極短（＜0.01s）,，氧化反應(yīng)的時(shí)間需2-3s；
（2）可以破壞惡臭物質(zhì)部分化學(xué)鍵,，從而改變其性質(zhì),，達(dá)到除臭的目的，不需耗費(fèi)大量能量將有機(jī)物全部轉(zhuǎn)化為無機(jī)物,，節(jié)約能源,；
（3）UV光解凈化長期穩(wěn)定,、。燈管使用壽命12000-15000小時(shí),，箱體通常為不銹鋼材質(zhì),，美觀大方，使用壽命可達(dá)15年以上,；
（4）條件滿足的情況下,，UV光解的凈化效率可達(dá)到99.9%以上；
（5）占地面積小,，操作靈活,，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無人操作。
適用條件
（1）反應(yīng)溫度低于70℃,，粉塵量低于100mg/m3,，相對(duì)濕度低于99%；
（2）適用于中,、低濃度有機(jī)氣體廢氣處理,，尤其在消除臭味方面得到廣泛的好評(píng)。
應(yīng)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(lǐng)域,。另外，UV光解凈化技術(shù)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(shù)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(chǎn)生的高頻電磁波激發(fā)等內(nèi)填充氣體產(chǎn)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(huì)產(chǎn)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(jià)格低廉,、能耗小和反映其簡單等優(yōu)點(diǎn)。
然而,，無極紫外燈在利用電能轉(zhuǎn)化成微波時(shí),，轉(zhuǎn)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(yīng)體系過熱,，嚴(yán)重時(shí)使無極燈不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)暫時(shí)熄滅的現(xiàn)象,，冷卻裝置也帶了一部分能量,，這些都導(dǎo)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(diǎn),，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(duì)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(qiáng)大的表面吸附能。表面吸附能把小分子（分子直徑數(shù)量級(jí)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(yīng),，使比表面積擴(kuò)大,，表面活性能增強(qiáng)。有時(shí)候,，氣體中往往摻雜一些粒徑相對(duì)較大的液相或固相物質(zhì),，即霧或煙。這些物質(zhì)直徑比活性炭微孔孔徑大,，因此氣體在通過活性炭層時(shí)它們會(huì)被活性炭阻截,，這邊是活性炭的過濾作用。
特點(diǎn)：
（1）適用性強(qiáng),，幾乎所有污染物質(zhì)都能用活性炭吸附法去除,；
（2）設(shè)備簡單，吸附過程不使用其它能源,，建設(shè)費(fèi)用低廉,；
（3）活性炭再生后可重復(fù)使用。
適用條件
（1）空氣干燥,?；钚蕴烤哂泻軓?qiáng)的吸濕性，若空氣潮濕,，活性炭很快會(huì)失去作用,；
（2）顆粒物濃度低。活性炭對(duì)顆粒物或油狀物具有阻截作用,，當(dāng)阻截物增加到一定量后,，整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)壓會(huì)特別大，對(duì)動(dòng)力設(shè)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(jīng)常更換活性炭會(huì)產(chǎn)生較大的運(yùn)行費(fèi)用，活性炭再生又會(huì)消耗大量的能源,，也是運(yùn)行費(fèi)用的組成部分,。
應(yīng)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?yàn)橄鄳?yīng)產(chǎn)生的換炭成本較高，進(jìn)而會(huì)給企業(yè)或業(yè)主造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),。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(yīng)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(jù)具體廢氣性質(zhì)來分析和選擇,。
此外，活性炭對(duì)其他直連的烷烴吸附效果較差,。對(duì)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(jié)合起來使用,。先采用活性炭進(jìn)行吸附提濃,，然后在再生過程將含有高濃度有機(jī)物的解析器進(jìn)行催化燃燒,，這樣可以避免產(chǎn)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(jù)吸附（效率高）和催化燃燒（節(jié)能）兩個(gè)基本原理設(shè)計(jì)的，即吸附濃縮—催化燃燒法,。
特點(diǎn):
（1）采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝,，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了凈化、脫附過程閉循環(huán),，與回收類有機(jī)廢氣凈化裝置相比,，無需備壓縮空氣和蒸汽等附加能源，運(yùn)行過程不產(chǎn)生二次污染,，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用較低,，但是一次性投資較高；
（2）設(shè)計(jì)時(shí)在活性炭達(dá)到94%飽和之前即開始脫附?？勺詣?dòng)/手動(dòng)切換閥門,。活性炭更換周期3-5年,；
（3）爐內(nèi)正常溫度400℃,，500℃將報(bào)警，并通過補(bǔ)冷風(fēng)進(jìn)行降溫,，溫度達(dá)600℃時(shí)停機(jī),，同時(shí)設(shè)計(jì)泄壓閥保證安全。
適用條件
適用于常溫,、大風(fēng)量,、中低濃度，易揮發(fā)的有機(jī)廢氣,，主要包括一些有機(jī)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(jīng)空氣過濾器除去微小懸浮顆粒后進(jìn)入罐內(nèi),，通過填裝在罐內(nèi)的顆粒狀活性炭（或活性炭纖維）吸附過濾后再由后置風(fēng)機(jī)排空（如氣體的濃度較高時(shí)可采用多節(jié)吸附裝置，保證氣體達(dá)標(biāo)排放）,。
脫附過程：活性炭使用一段時(shí)間后活性炭處于飽和狀態(tài),，此時(shí)需對(duì)活性炭進(jìn)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(nèi)將有機(jī)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(jìn)入分離桶，分離回收有機(jī)溶劑,，殘液進(jìn)入曝氣桶經(jīng)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(shè)備）。
特點(diǎn)：
（1）有機(jī)溶劑回收,，不需要對(duì)脫附氣體進(jìn)行處理,，降低了建設(shè)成本和運(yùn)行成本；
（2）有機(jī)溶劑回收,，杜絕資源浪費(fèi),，回收產(chǎn)品價(jià)值抵消部分運(yùn)行費(fèi)用；
（3）在線脫附,，使活性炭可以重復(fù)使用,，降低了活性炭更換費(fèi)用。
適用條件
（1）適用于中低溫度有機(jī)氣體；
（2）適用需要回收揮發(fā)分有機(jī)溶劑的行業(yè),。
應(yīng)用于石化行業(yè)
由于石化行業(yè)廢氣普遍具有大風(fēng)量,、含有中高濃度有機(jī)廢氣的特點(diǎn)，回收法廣泛適用于石化行業(yè)各領(lǐng)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(yùn)行和換炭的費(fèi)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(dāng)污染氣體經(jīng)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(huì)得到快速生長、繁殖,，并在填料表面形成生物膜,，當(dāng)臭氣通過其間，有機(jī)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(fù)使用,。
污染物去除的實(shí)質(zhì)是以廢氣作為營養(yǎng)物質(zhì)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(diào)的過程,，比較復(fù)雜，它由物理,、化學(xué),、物理化學(xué)以及生物化學(xué)反應(yīng)所組成。
生物凈化法可以表達(dá)為：
污染物+O2→細(xì)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(zhuǎn)移至微生物體內(nèi),；
（3）進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物成分作為營養(yǎng)物質(zhì)為微生物所分解、利用,，從而使污染物得以去除,。
特點(diǎn)：
（1）不產(chǎn)生二次污染物，后的產(chǎn)物是良性的；
（2）全自動(dòng)控制,，全天候工作,，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適應(yīng)不同條件的運(yùn)行狀況,；
（3）處理效率高,、去除效果明顯；
（4）運(yùn)行費(fèi)用低,，前期微生物馴化期間需要添加些營養(yǎng)物質(zhì),，微生物掛膜后無需添加任何物質(zhì)。
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(chǎng),、污泥處理場(chǎng)等場(chǎng)合應(yīng)用較為廣泛，且效果受到認(rèn)可,。
應(yīng)用于石化行業(yè)：
采用經(jīng)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(jī)廢氣是可行的。微生物菌種同事對(duì)“三苯”之外的其他烴類物質(zhì)也有一定的去除效果,。另外,，生物膜填料塔在停止運(yùn)行期間，生物膜填料應(yīng)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(yīng)停止廢氣進(jìn)入填料塔,，防止生物膜的干化,、失效。