简版-2013第5章挥发性有机物污染控制

第五章挥发性有机物污染控制内容提要与学内容提要：1.蒸气压及蒸发2.VOCs（volatileorganic

compounds）污染预防3.VOCs污染控制方法和工艺学

：1.了解VOCs的性质、排放及其污染预防措施2.掌握燃烧、吸收、冷凝、吸附、生物等技术控制

VOCs污染的原理、工艺和设备3.能简单计算VOCs的蒸气压、排放量以及各类控制技术的关键参数第一节蒸气压与蒸发蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据温度越高，蒸气压越大蒸气压空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉定律p

iiiy

xPyi

－气相中组分i的摩尔分数

xi－液相中组分i的摩尔分数

pi

－纯组分i的蒸气压P

－总压挥发与溶解VOCs排放VOCs控制技术末端治理为主的控制性措施防止泄漏为主的预防性措施第二节VOCs污染预防工艺技术的改进和设备的更新是减少VOCs排放的最佳选择预防性措施替换原材料，减少引入生产过程中的VOCs总量改变运行条件，减少VOCs的形成和挥发更换设备，减少VOCs泄漏VOCs替代油漆、涂料和油墨中的醇、芳烃等溶剂，在生产与使用过程中汽化进入大气中，形成VOCs污染。从油基到水基的转变，显著减少了VOCs排放工艺非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉粉剂涂料和紫外平版印刷术减少石油及

生产工艺过程中的原料和成品的各种耗损是减少VOCs排放的重要措施：改进、改善工艺设备，减少油品的挥发损失，回收利用放空气体泄漏损耗及控制操作损耗：当VOCs溶液充入容器或从容器中导出时，由于温度和气压的变化导致VOCs气体溢出呼吸损耗－温度变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗。白天呼出，夜晚吸进。充入、呼吸和排空损耗可通过在容器出口附加的蒸气保护阀（真空压力阀）来控制。的转移损耗控制－阶段1控制：50余种碳氢化物（C3~C12）和其他痕量物质，C8H17，平均分子量113的转移损耗控制－阶段2控制第三节VOCs控制方法和工艺燃烧法吸收（洗涤）法冷凝法吸附法生物法1.燃烧法（Combustion）适用于可燃或高温分解的物质不能回收有用物质，但可回收热量燃烧反应，如C8H17

12.25O2

8CO2

8.5H2O

QC6H6

7.5O2

6CO2

3H2O

Q

H2S

1.5O2

SO2

H2O

QQ－燃烧时放出的热量VOCs燃烧原理及动力学燃烧动力学单位时间VOCs减少VOCs

O2cm

v

k

cndt

dcVOCsRT方程多数化学反应，遵循阿累k

A

exp(

E

)VOCs

kcndtv

dcVOCs氧气浓度远高于VOCs浓度VOCs燃烧原理及动力学VOCsA,

1/sE,kcal/molk,

1/s538oC649oC760oC丙烯醛3.30E+1035.96.99258102.37841.47丙烯腈2.13E+1252.10.019460.9620.34丙醇1.75E+0621.42.9952814.8352.07氯丙烷苯1-丁烯氯苯

环己胺1，2-二氯乙烷

乙烷

乙醇

Ethylacrylate乙烯3.89E+0729.10.560344.9327.217.43E+2195.90.000110.1438.593.74E+1458.20.077606.02183.051.34E+1776.60.000310.098.415.13E+1247.60.7646726.84438.424.82E+1145.60.248517.51109.115.65E+1463.60.004110.4819.935.37E+1148.10.058692.1435.972.19E+1246.00.8809427.44407.991.37E+1250.80.028041.2524.644.39E+1144.70.3956211.18154.045.20E+0514.758.86353170.64404.29VOCs燃烧原理及动力学例：试计算燃烧温度分别为538、649和760oC时，去除废气中99.9%的苯所需的时间。解：假设燃烧反应为一级，即n=l，一级反应，对式（10-8）积分，得当T=5380C时，由表10-8，得k=0.00011/s，代入式（10-9），得同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间分别为49s、0.2s。1

1t

1

ln

C0

ln

62800s

17.4hk

C

0.00011

0.0010CC

exp[k(t

t

0)]（10-9）燃烧与燃烧浓度极限范围＝

浓度极限范围多种可燃气体与空气混合，

极限范围100a

b

mcic1

c2cm－混合气体的

极限ci

－i组分的

极限mc

a,b,m

－各组分的百分含量燃烧工艺——直接燃烧适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气设备：燃烧炉、窑、锅炉温度1100oC左右火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免燃烧工艺－热力燃烧（Thermal

Combustion)适于低浓度废气的净化温度低，540～820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合燃烧工艺－热力燃烧燃烧工艺－催化燃烧燃烧工艺－催化燃烧装置具有热回收装置的催化燃烧器燃烧工艺－催化燃烧优点无火焰燃烧，安全性好温度低：300～450oC，辅助消耗少对可燃组分浓度和热值限制少不同燃烧工艺比较吸收（洗涤）法（Absorption）溶剂吸收法：采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行吸收，再利用VOCs分子和吸收剂的物理性质差异进行分离吸收剂在吸收塔吸收VOCs吸收了VOCs的吸收剂通过热交换进入汽提塔，在高于吸收温度、低于吸收压力时解吸吸收剂经过溶剂冷凝器冷凝后进入吸收塔循环使用解吸VOCs气体经过冷凝器、气液分离器后以纯VOCs气体形式回收利用适用于VOCs浓度较高、温度较低和压力较高的场合。吸收工艺——对吸收剂的要求对被去除的VOCs有较大的溶解性蒸气压低易解吸化学稳定性和无毒无害性分子量低，吸收能力最大化冷凝法（Condensation）冷凝法：利用物质在不同温度下的不同饱和蒸汽压，采用降低温度、提高压力，使VOCs冷凝并与废气分离冷凝温度处于

和泡点温度之间越接近泡点，净化程度越高接触冷凝：被冷凝气体与冷却介质直接接触表面冷凝（间接冷却冷凝气体与冷却壁接触适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气常作为其它方法的前处理吸附法（Adsorption）吸附工艺：利用多孔固体表面存在的未平衡的分子或化学键力，吸附混合气体中的VOCs组分并与废气分离适用于处理中低浓度VOCs尾气不饱和化合物吸附优于饱和化合物，环状化合物吸附优于链状化合物活性炭吸附优于极性吸附剂（硅胶、氧化物）部分VOCs不易解吸（酸、酯、酮），不宜用活性炭吸附生物法（Biological

Oxidation）微生物以VOCs作为碳源和能源，将其分解为CO2和H2O悬浮生长系统：微生物及其营养物存在于液相，气相中的VOCs转移到液相，被微生物降解附着生长系统