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石油化工行业VOCs废气处理主要工艺

日期:2019-03-25 16:01浏览次数:

       一、中低浓度废气化工行业废气处理工艺
       1、生物法
       生物法原理:生物过滤工艺采用了液体吸收和生物处理的组合作用。废气首先被液体(吸收剂)有选择地吸收形成混合污水,再通过微生物的作用将其中的污染物降解。具体过程是:
       先将人工筛选的特种微生物菌群固定于填料(常见的填料有松树皮、火山岩、竹炭、木片、木块等)上,当污染气体经过填料表面初期,可从污染气体中获得营养源的那些微生物菌群,在适宜的温度、湿度、pH值等条件下,将会得到快速生长、繁殖,并在填料表面形成生物膜,当臭气通过其间,有机物被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解,得到净化再生的水被重复使用。
       污染物去除的实质是以废气作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是微生物的相互协调的过程,比较复杂,它由物理、化学、物理化学以及生物化学反应所组成。
       生物净化法可以表达为:
污染物+O2→细胞代谢物+CO2+H2O
       具体过程分为三步:
              (1)废气同水接触并溶解到H2O中;
              (2)水溶液中的污染物成分被微生物吸附、吸收,从H2O中转移至微生物体内;
              (3)进入微生物细胞的污染物成分作为营养物质为微生物所分解、利用,从而使污染物得以去除。
       生物法特点:
              (1)不产生二次污染物,最后的产物是良性的;
              (2)全自动控制,全天候工作,只需巡视,运行稳定可靠,适应不同条件的运行状况;
              (3)处理效率高、去除效果明显;
              (4)运行费用低,前期微生物驯化期间需要添加些营养物质,微生物挂膜后无需添加任何物质。
       生物法适用条件:
       适用于溶解性好,污染物浓度较低,可生化性较好的气体。在污水处理厂、垃圾填埋场、污泥处理场等场合应用较为广泛,且效果受到认可。
       生物法应用于石化行业:
       采用经过专门培养、驯化的微生物菌种处理含有“三苯”的石化有机废气是可行的。微生物菌种同事对“三苯”之外的其他烃类物质也有一定的去除效果。另外,生物膜填料塔在停止运行期间,生物膜填料应该保持湿润状态,以维持微生物菌种的活性。在循环液流量过低或无流量的情况下,应停止废气进入填料塔,防止生物膜的干化、失效。
       2、活性炭吸附法
       活性炭法原理:活性炭是最常用的吸附剂之一,它具有孔隙率高的特点,其孔径分布为:大孔半径>20000nm,过渡孔半径150~20000nm,微孔半径<150nm。孔径相对越小且孔数越多的活性炭,其比表面积就越大。巨大的比表面积就有强大的表面吸附能。表面吸附能把小分子污染物捕捉并固定在微孔中,通过的气体即为干净气体。此外,活性炭颗粒散装放置可形成堆叠效应,使比表面积扩大,表面活性能增强。有时候,气体中往往掺杂一些粒径相对较大的液相或固相物质,即雾或烟。这些物质直径比活性炭微孔孔径大,因此气体在通过活性炭层时它们会被活性炭阻截,这边是活性炭的过滤作用。
       活性炭吸附法特点:
              (1)适用性强,几乎所有污染物质都能用活性炭吸附法去除;
              (2)设备简单,吸附过程不使用其它能源,建设费用低廉;
              (3)活性炭再生后可重复使用。
       活性炭吸附法适用条件:
              (1)空气干燥。活性炭具有很强的吸湿性,若空气潮湿,活性炭很快会失去作用;
              (2)颗粒物浓度低。活性炭对颗粒物或油状物具有阻截作用,当阻截物增加到一定量后,整个系统的风压会特别大,对动力设备的使用寿命有很大影响;
              (3)污染物浓度较低。污染物浓度高的话,活性炭很快吸附饱和,降低或失去吸附作用。经常更换活性炭会产生较大的运行费用,活性炭再生又会消耗大量的能源,也是运行费用的组成部分。
       活性炭吸附法应用于石化行业:
       石化行业废气普遍存在气量偏大的情况,在此情况下,活性炭法并不适合该类废气净化。因为相应产生的换炭成本较高,进而会给企业或业主造成经济负担。另外,某些情况下石化废气的气温较高,高于80℃就不太适合应用活性炭吸附法。因此是否要采用此法处理石化行业废气还要根据具体废气性质来分析和选择。
       此外,活性炭对其他直连的烷烃吸附效果较差。对于低浓度、大气量的废气,通常是将活性炭吸附和催化燃烧结合起来使用。先采用活性炭进行吸附提浓,然后在再生过程将含有高浓度有机物的解析器进行催化燃烧,这样可以避免产生大量的活性炭二次污染物。
       二、高浓度化工废气处理工艺
       1、洗涤法
       洗涤法原理:将气体通入含喷淋系统的洗涤塔中,气体经过填料床的均匀分布,与洗涤液充分接触,利用气体中污染物的溶解性或化学性质,将气体中的污染物吸收或通过化学反应去除,从而达到气体净化的目的。除此之外,洗涤塔还有降温、除尘、除油的作用。通常采用的方式为逆流式洗涤。常用的洗涤剂包括清水、植物液、氢氧化钠溶液等。其中清水洗涤和植物液洗涤是利用污染物的溶解性,植物液的一些基团也参与化学反应;氢氧化钠溶液洗涤则是利用了污染物的化学性质。
       洗涤法特点:
              (1)反应快速,洗涤剂与气体接触的时间一般不超过12s;
              (2)适用性强,常和其它处理工艺结合,是有效的预处理设施;
              (3)操作简单,除了定期更换洗涤剂外基本为无人操作(洗涤剂更换也可通过增加配套PLC自动控制系统实现无人操作);
              (4)工艺灵活,若气体性质发生变化,则通过更换洗涤剂即可继续使用;
       洗涤法适用条件:
       适用性较强,可起到除尘、除油、降温、除臭的作用,常作为其它工艺的预处理设施。
       2、催化燃烧法
       催化燃烧法原理:通过引风机将废气送入净化装置换热器换热,再送入到加热室,通过加热装置,使气体达到催化反应温度,再通过催化床内催化剂作用,使有机气体分解成CO2和热能。
       催化燃烧法特点:
       高浓度时耗能仅为风机功率,浓度较低时自动间歇补偿加热。
       催化燃烧法适用条件:
       中、高浓度的有机废气,最佳浓度2500-3000mg/m3
       3、蓄热式热力氧化法(RTO)
       蓄热式热力氧化法原理:将高温氧化与蓄热技术相结合的一种有机废气处理技术。
       炉体在进行废气处理之前,先将燃烧室、蓄热床进行预热;预热完毕后,将废气源接入设备。有机废气在配套风机作用下,首先经预热的蓄热陶瓷体1进行热交换,废气经过一次提温后进入加热区,在加热区废气得到第二次升温,此时废气温度达到800℃左右废气直接燃烧,生成CO2H2O排出并释放热能;处理后的洁净气体再经过蓄热陶瓷体2进行蓄热由风机排出。经排风机进口测温棒进行温度检测后达到设定温度时,进行阀门切换由蓄热陶瓷体2进入废气、由蓄热陶瓷体1排出,如此循环往复。
       蓄热式热力氧化法特点:
              (1)采用预热和蓄热交替切换技术,使之具有较高的换热效率,效率高达90%以上,节能性能显著;
              (2)采用燃烧机供热,可实现大、小功率运行比例调节功能,并具有预清扫、歇火保护、超温报警及自动切断燃料供应功能;运行安全、可靠、高效、耐用;
       蓄热式热力氧化法适用条件:
              (1)适用于中高浓度的有机废气;
              (2)适用于涂装线、印刷、化学合成工艺(ABS合成)、石油炼化工艺各种产生有机废气的场所。