揮發(fā)性有機(jī)物控制VOC

1、大氣污染大氣污染第十章第十章 揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制2關(guān)于VOCs（Volatile Organic Compounds）的定義有多種形式，例如美國(guó)ASTM D3960-98標(biāo)準(zhǔn)將VOC定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物；美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）將VOCs定義為除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外任何參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物；世界衛(wèi)生組織（WHO）對(duì)VOCs的定義為熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50260之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。大氣污染控制工程中的定義是：VOCs是一類有機(jī)化合物的統(tǒng)稱，在

2、常溫下它們的蒸發(fā)速度大，易揮發(fā)。什么是揮發(fā)性有機(jī)物？什么是揮發(fā)性有機(jī)物？大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制3VOCs的定義的定義VOCs的危害的危害WHO沸點(diǎn)在 50-260C之間的所有有機(jī)物, 除了殺蟲劑EU在 20 C條件下，蒸氣壓大于0.01KPa的所有有機(jī)物US EPA所有含碳的并參加大氣中光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)物Australian National Pollution Inventory澳大利亞國(guó)家污染物清單澳大利亞國(guó)家污染物清單在 25 C條件下蒸氣壓大于 0.27 kPa 的所有有機(jī)物毒性& 刺激性: 丙酮, 脂肪烴 (C6-C12), 含氯溶劑, 醋酸丁酯,

3、二氯苯, 4-苯己烯, 萜烯（松香油）, 臭氧致癌性: 苯, 1,3-丁二烯, 甲醛大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制4常見揮發(fā)性有機(jī)物種類常見揮發(fā)性有機(jī)物種類VOCs按其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步分為：烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等。目前已鑒定出的有300多種。 甲苯（Toluene） 二甲苯 (Xylene) 對(duì)-二氯苯 (para-dichlorobenzene) 乙苯 (Ethyl benzene) 苯乙烯 (Styrene) 甲醛 (Formaldehyde)（易溶于水） 乙醛 (Acetaldehyde)（除甲醛以外，絕大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物一般都不溶于水而易溶于

4、有機(jī)溶劑 ） 三氯甲烷 三氯乙烷 二異氰酸酯（TDI） 二異氰甲苯酯等。 大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制5VOCs的來源的來源運(yùn)輸燃料工業(yè)產(chǎn)品氟氯化碳其它溶劑使用大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制6含VOCs的產(chǎn)品大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制7大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制8Q&A1.什么是揮發(fā)性有機(jī)物？什么是揮發(fā)性有機(jī)物？2.VOCs對(duì)我們有哪些危害對(duì)我們有哪些危害大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制9蒸氣壓是判斷有機(jī)物是否屬于揮發(fā)性有機(jī)物的主要依據(jù)溫度越高，蒸氣壓越大一

5、、一、 蒸氣壓與蒸發(fā)蒸氣壓與蒸發(fā)大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制10空氣中VOCs的含量低，可視為理想氣體，拉烏爾定律蒸氣壓蒸氣壓iiipyxPiy氣相中組分氣相中組分i的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)液相中組分液相中組分i的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)純組分純組分i的蒸氣壓的蒸氣壓總壓總壓ixipP大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制11蒸氣壓蒸氣壓氣液平衡：克勞休斯克拉佩龍（ClausiusClapyron）方程lgBpAT平衡蒸氣壓，平衡蒸氣壓，mmHg系統(tǒng)溫度，系統(tǒng)溫度，K經(jīng)驗(yàn)常數(shù)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)pTAB、安托萬（Antoine）方程lgBpAtC溫度，溫度，oC經(jīng)驗(yàn)常數(shù)

6、，參見課本經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，參見課本P419ABC、 、t大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制12揮發(fā)與溶解揮發(fā)與溶解大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制13二、二、VOCS污染預(yù)防污染預(yù)防VOCs控制技術(shù)可分為兩類 防止泄漏為主的預(yù)防性措施 替換原材料 改變運(yùn)行條件 更換設(shè)備等 末端治理為主的控制性措施大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制14VOCS控制技術(shù)控制技術(shù)大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制15VOCS替代替代大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制16工藝改革工藝改革 非揮發(fā)性溶劑工藝取代揮發(fā)

7、性溶劑工藝，如流化床粉劑涂料和紫外平版印刷術(shù) 石油及石化生產(chǎn)過程：回收利用放空氣體由于受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素的制約，尋找VOCs代用品和革新工藝的措施并不能完全控制VOCs的排放，為此，必須采用必要的末端治理措施。大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制17蒸發(fā)散逸控制蒸發(fā)散逸控制v充入、呼吸和排空損耗大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制18充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空損耗v充入、呼吸和排空導(dǎo)致的VOCs排放iimV ,iiim gy MViiiiiiimx p Mx p MPVPRTRT組分組分i的排放量的排放量排出空氣中排出空氣中VOCs的濃度的濃度

8、imi組分組分i的摩爾質(zhì)量的摩爾質(zhì)量排出空氣中排出空氣中VOCs的摩爾分率的摩爾分率混合氣體的摩爾體積混合氣體的摩爾體積iMiy,m gV大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制19充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空損耗v 呼吸損耗 呼吸損耗溫度變化使容器產(chǎn)生“吸進(jìn)和呼出”而導(dǎo)致的有機(jī)物損耗 白天呼出，夜晚吸進(jìn) 可通過在容器出口附加的蒸氣保護(hù)閥來控制大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制20汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗v 汽油 50余種碳?xì)浠锖推渌哿课镔|(zhì)，C8H17汽油已揮發(fā)部分所占的百分比汽油已揮發(fā)部分所占的百分比/%大氣污染大氣污染揮發(fā)性

9、有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制21轉(zhuǎn)移損耗控制方法階段1控制大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制22轉(zhuǎn)移損耗控制方法階段2控制大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制23三、三、VOCS控制方法和工藝控制方法和工藝v 燃燒法v 吸收（洗滌）法v 冷凝法v 吸附法v 生物法大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制241.1.燃燒法燃燒法（Combustion）用燃燒方法將有害氣體、蒸氣、液體或煙塵轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的過程稱為燃燒凈化，亦稱焚燒法大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制25燃燒法燃燒法v 燃燒氧化作用及高溫下的熱分

10、解v 適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)v 不能回收有用物質(zhì)，但可回收熱量v 燃燒反應(yīng)，如81722266222222212.2588.57.5631.5C HOCOH OQC HOCOH OQH SOSOH OQ燃燒時(shí)放出的熱量燃燒時(shí)放出的熱量Q大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制26VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒原理及動(dòng)力學(xué)v燃燒動(dòng)力學(xué)燃燒動(dòng)力學(xué) 單位時(shí)間VOCs減少2nmVOCsVOCsOdcvk ccdtexp()EkART多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，遵循阿累尼烏斯方程nVOCsVOCsdcvkcdt 氧氣濃度遠(yuǎn)高于VOCs濃度大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制27V

11、OCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒原理及動(dòng)力學(xué)v燃燒與爆炸燃燒與爆炸 燃燒濃度極限范圍爆炸濃度極限范圍 多種可燃?xì)怏w與空氣混合，爆炸極限范圍12100micabmccc混合氣體的爆炸極限混合氣體的爆炸極限i組分的爆炸極限組分的爆炸極限各組分的百分含量各組分的百分含量mcic, ,a b m大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制28燃燒工藝燃燒工藝v直接燃燒直接燃燒 適用于可燃有害組分濃度較高或熱值較高的廢氣 設(shè)備：燃燒爐、窯、鍋爐 溫度1100左右 火炬燃燒：產(chǎn)生大量有害氣體、煙塵和熱輻射，應(yīng)盡量避免 直接燃燒法不適于處理低濃度廢氣。大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污

12、染控制29燃燒工藝燃燒工藝v 熱力燃燒（熱力燃燒（Thermal Combustion)適于低濃度廢氣的凈化溫度低，540820oC必要條件：溫度、停留時(shí)間、湍流混合大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制30燃燒工藝燃燒工藝v 熱力燃燒（熱力燃燒（Thermal Combustion)大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制31燃燒工藝燃燒工藝v 催化燃燒（催化燃燒（Catalytic Combustion）大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制32燃燒工藝燃燒工藝v 催化燃燒裝置催化燃燒裝置 優(yōu)點(diǎn)： 無火焰燃燒，安全性好 溫度低：30045

13、0oC，輔助燃料消耗少 對(duì)可燃組分濃度和熱值限制少大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制33燃燒工藝燃燒工藝問題：?jiǎn)栴}：不完全燃燒不完全燃燒。過程會(huì)產(chǎn)生。過程會(huì)產(chǎn)生有害的中間產(chǎn)物有害的中間產(chǎn)物，如乙醛，二噁英，呋喃。，如乙醛，二噁英，呋喃。大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制342.2.吸收（洗滌）法（吸收（洗滌）法（Absorption）v吸收工藝：吸收工藝： 溶劑吸收法采用低揮發(fā)或不揮發(fā)性溶劑對(duì)溶劑吸收法采用低揮發(fā)或不揮發(fā)性溶劑對(duì)VOCs進(jìn)行吸收，再利用進(jìn)行吸收，再利用VOCs分子和分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離。吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能

14、和吸收設(shè)備吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離。吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。的結(jié)構(gòu)特征。VOCs吸收工藝吸收工藝大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制35該工藝適用于該工藝適用于VOCs濃度比較高，溫度較低和壓力較高的場(chǎng)合。濃度比較高，溫度較低和壓力較高的場(chǎng)合。吸收裝置多為氣液相反應(yīng)器。吸收裝置多為氣液相反應(yīng)器。吸收工藝吸收工藝大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制36吸收工藝吸收工藝v 吸收劑的要求吸收劑的要求 對(duì)被去除的VOCs有較大的溶解性 蒸氣壓低 易解吸 化學(xué)穩(wěn)定性和無毒無害性 分子量低大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性

15、有機(jī)物污染控制37吸收設(shè)備吸收設(shè)備v 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)主要設(shè)計(jì)指標(biāo) 液氣比 塔徑 塔高大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制383.3.冷凝法冷凝法（Condensation）v適于廢氣體積分?jǐn)?shù)適于廢氣體積分?jǐn)?shù)10-2以上的有機(jī)蒸氣以上的有機(jī)蒸氣v常作為其它方法的前處理常作為其它方法的前處理冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一物理性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力的方法，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制39冷凝系統(tǒng)流程圖冷凝系統(tǒng)流程圖冷凝原理冷凝原理大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)

16、性有機(jī)物污染控制40冷凝類型和設(shè)備冷凝類型和設(shè)備v 接觸冷凝接觸冷凝 被冷凝氣體與冷卻介質(zhì)直接接觸 噴射塔、噴淋塔、填料塔、篩板塔v 表面冷凝（間接冷卻）表面冷凝（間接冷卻） 冷凝氣體與冷卻壁接觸 列管式、翅管空冷、噴灑式、螺旋板 傳熱方程mQKA t大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制414.4.吸附法吸附法（Adsorption）大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制42吸附吸附工藝工藝v 活性炭吸附活性炭吸附VOCs的性能最佳的性能最佳v 亦有部分亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附不易解吸，不宜用活性炭吸附大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制

17、揮發(fā)性有機(jī)物污染控制43吸附工藝吸附工藝v 吸附容量吸附容量 利用波拉尼曲線估算v 多組分吸附多組分吸附 過程各組分均勻吸附 于活性炭上揮發(fā)性強(qiáng)的物質(zhì) 被弱的物質(zhì)取代大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制44活性炭的吸附熱活性炭的吸附熱v 物理吸附物理吸附 吸附熱凝縮熱+潤(rùn)濕熱 估算式nqma吸附熱，吸附熱，kJ/kg吸附蒸氣量吸附蒸氣量,m3/kg常數(shù)，表常數(shù)，表10-16qa,m n大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制455.5.生物法生物法（Biological Oxidation）v 原理原理微生物將有機(jī)成分作為碳源和能源，并將其分解為CO2和H2Ov 工藝工藝大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制46生物法生物法大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制47生物洗滌塔（懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)）生物洗滌塔（懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)）大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控制揮發(fā)性有機(jī)物污染控制48生物滴濾塔生物滴濾塔大氣污染大氣污染揮發(fā)性有機(jī)物污染控