第10章VOC污染控制課件

第十章?lián)]發(fā)性有機(jī)物污染控制1.蒸氣壓及蒸發(fā)2.VOCs（volatileorganiccompounds）污染預(yù)防3.VOCs污染控制方法和工藝第十章?lián)]發(fā)性有機(jī)物污染控制1.蒸氣壓及蒸發(fā)第一節(jié)蒸氣壓與蒸發(fā)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，蒸氣壓越大第一節(jié)蒸氣壓與蒸發(fā)蒸氣壓是判斷有機(jī)物是否屬于揮發(fā)性有機(jī)物的蒸氣壓空氣中VOCs的含量低，可視為理想氣體，拉烏爾定律蒸氣壓空氣中VOCs的含量低，可視為理想氣體，拉烏爾定律蒸氣壓氣液平衡：克勞休斯－克拉佩龍（Clausius－Clapyron）方程蒸氣壓氣液平衡：克勞休斯－克拉佩龍（Clausius－Cla揮發(fā)與溶解揮發(fā)與溶解VOCs排放VOCs排放第二節(jié)VOCs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第二節(jié)VOCs污染預(yù)防VOCs控制技術(shù)可分為兩類VOCs控制技術(shù)VOCs控制技術(shù)VOCs替代VOCs替代工藝改革非揮發(fā)性溶劑工藝取代揮發(fā)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：回收利用放空氣體工藝改革非揮發(fā)性溶劑工藝取代揮發(fā)性溶劑工藝，如流化床粉劑涂料泄漏損耗及控制充入、呼吸和排空損耗泄漏損耗及控制充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空導(dǎo)致的VOCs排放充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空導(dǎo)致的VOCs排放充入、呼吸和排空損耗呼吸損耗呼吸損耗－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)閥來控制充入、呼吸和排空損耗呼吸損耗汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗汽油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/%汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗汽油汽油已揮發(fā)部分所占的百分比/%汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗轉(zhuǎn)移損耗控制方法浮頂罐，用于儲(chǔ)存大量的高揮發(fā)性的液體。用于密封的浮頂蓋浮在液面上，液面以上沒有空隙。液體注入或流出時(shí)頂蓋隨之上下浮動(dòng)，避免上面所講述的呼吸損耗。但是這種密封方式（一般采用有彈性的橡膠薄蓋，類似于汽車上的雨刷）并不是完美的，仍然會(huì)有密封損失。這張草圖沒有給出防雨雪裝置和其他的細(xì)節(jié)。轉(zhuǎn)移損耗控制方法浮頂罐，用于儲(chǔ)存大量的高揮發(fā)性的液體。用于密轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段1控制轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段1控制轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段2控制轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段2控制第三節(jié)VOCs控制方法和工藝燃燒法吸收（洗滌）法冷凝法吸附法生物法第三節(jié)VOCs控制方法和工藝燃燒法燃燒法（Combustion）適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)不能回收有用物質(zhì)，但可回收熱量燃燒反應(yīng)，如燃燒法（Combustion）適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒動(dòng)力學(xué)單位時(shí)間VOCs減少量VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒動(dòng)力學(xué)VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)VOCsA/s-1E/4.18kJ·mol-1k/s-1538oC649oC760oC丙烯醛丙烯腈丙醇3.30E+102.13E+121.75E+0635.952.121.46.992580.019462.99528102.370.9614.83841.4720.3452.07氯丙烷苯1-丁烯氯苯環(huán)己胺1，2-二氯乙烷乙烷乙醇乙基丙稀酸酯乙烯甲酸乙酯乙硫醇3.89E+077.43E+213.74E+141.34E+175.13E+124.82E+115.65E+145.37E+112.19E+121.37E+124.39E+115.20E+0529.195.958.276.647.645.663.648.146.050.844.714.70.560340.000110.077600.000310.764670.248510.004110.058690.880940.028040.3956258.863534.930.146.020.0926.847.510.482.1427.441.2511.18170.6427.2138.59183.058.41438.42109.1119.9335.97407.9924.64154.04404.29VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)k/s-1538oC649oCVOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)例：試計(jì)算燃燒溫度分別為538、649和760oC時(shí)，去除廢氣中99.9%的苯所需的時(shí)間。解：假設(shè)燃燒反應(yīng)為一級(jí)，即n=l，對(duì)式（10-8）積分，得

當(dāng)T=5380C時(shí)，由表10-8，得k=0.00011/s，代入式（10-9），得

同理可求得T=649、7600C時(shí)所需的燃燒時(shí)間分別為49s、0.2s。VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)例：試計(jì)算燃燒溫度分別為538、64VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒與爆炸燃燒極限濃度范圍＝爆炸極限濃度范圍多種可燃?xì)怏w與空氣混合，爆炸極限范圍VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒與爆炸燃燒工藝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1100oC左右火炬燃燒：產(chǎn)生大量有害氣體、煙塵和熱輻射，應(yīng)盡量避免燃燒工藝直接燃燒燃燒工藝熱力燃燒（ThermalCombustion)適于低濃度廢氣的凈化溫度低，540～820oC必要條件：溫度、停留時(shí)間、湍流混合燃燒工藝熱力燃燒（ThermalCombustion)燃燒工藝熱力燃燒燃燒工藝熱力燃燒燃燒工藝催化燃燒（CatalyticCombustion）燃燒工藝催化燃燒（CatalyticCombustion）燃燒工藝具有熱回收裝置的催化燃燒器催化燃燒裝置燃燒工藝具有熱回收裝置的催化燃燒器催化燃燒裝置燃燒工藝催化燃燒優(yōu)點(diǎn)：無火焰燃燒，安全性好溫度低：300～450oC，輔助燃料消耗少對(duì)可燃組分濃度和熱值限制少燃燒工藝催化燃燒燃燒工藝燃燒工藝吸收（洗滌）法（Absorption）吸收工藝吸收（洗滌）法（Absorption）吸收工藝吸收工藝吸收劑的要求對(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吸收工藝吸收劑的要求吸收設(shè)備主要設(shè)計(jì)指標(biāo)液氣比塔徑塔高吸收設(shè)備主要設(shè)計(jì)指標(biāo)冷凝法（Condensation）適于廢氣體積分?jǐn)?shù)10-2以上的有機(jī)蒸氣常作為其它方法的前處理冷凝法（Condensation）適于廢氣體積分?jǐn)?shù)10-2以冷凝原理冷凝溫度處于露點(diǎn)和泡點(diǎn)溫度之間越接近泡點(diǎn)，凈化程度越高冷凝原理冷凝溫度處于露點(diǎn)和泡點(diǎn)溫度之間冷凝計(jì)算壓力P，溫度t，進(jìn)料中i組分的摩爾分率zi，計(jì)算液化率f、冷凝后氣液組成xi、yi冷凝計(jì)算壓力P，溫度t，進(jìn)料中i組分的摩爾分率zi，計(jì)算液化冷凝類型和設(shè)備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、篩板塔冷凝類型和設(shè)備接觸冷凝冷凝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)給定脫除效率、出口濃度確定冷凝溫度冷凝溫度冷凝劑類型計(jì)算冷凝器的熱負(fù)荷熱負(fù)荷＋熱傳遞系數(shù)冷凝器尺寸冷凝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)給定脫除效率、出口濃度吸附法（Adsorption）吸附工藝吸附法（Adsorption）吸附工藝吸附工藝活性炭吸附VOCs的性能最佳亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附吸附工藝活性炭吸附VOCs的性能最佳吸附工藝吸附容量利用波拉尼曲線估算多組分吸附過程各組分均等吸附于活性炭上揮發(fā)性強(qiáng)的物質(zhì)被弱的物質(zhì)取代吸附工藝吸附容量活性炭的吸附熱物理吸附吸附熱＝凝縮熱+潤濕熱估算式活性炭的吸附熱物理吸附生物法（BiologicalOxidation）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H2O

工藝生物法（BiologicalOxidation）原理工生物洗滌塔（懸浮生長系統(tǒng)）生物洗滌塔（懸浮生長系統(tǒng)）生物滴濾塔生物滴濾塔生物滴濾塔生物膜內(nèi)降解的數(shù)學(xué)模型微元物料平衡費(fèi)克定律+米－門公式生物滴濾塔生物膜內(nèi)降解的數(shù)學(xué)模型生物滴濾塔液膜內(nèi)傳遞的數(shù)學(xué)模型VOCs降解簡化模型生物滴濾塔液膜內(nèi)傳遞的數(shù)學(xué)模型生物過濾塔（附著生長系統(tǒng)）生物過濾塔（附著生長系統(tǒng)）生物過濾塔生物過濾塔生物法工藝比較生物法工藝比較VOCs控制工藝的應(yīng)用控制裝置的基本應(yīng)用VOCs控制工藝的應(yīng)用控制裝置的基本應(yīng)用VOCs控制工藝的比較環(huán)境和能源因素VOCs控制工藝的比較環(huán)境和能源因素VOCs控制工藝的二次污染問題VOCs控制的二次污染問題VOCs控制工藝的二次污染問題VOCs控制的二次污染問題第十章?lián)]發(fā)性有機(jī)物污染控制1.蒸氣壓及蒸發(fā)2.VOCs（volatileorganiccompounds）污染預(yù)防3.VOCs污染控制方法和工藝第十章?lián)]發(fā)性有機(jī)物污染控制1.蒸氣壓及蒸發(fā)第一節(jié)蒸氣壓與蒸發(fā)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，蒸氣壓越大第一節(jié)蒸氣壓與蒸發(fā)蒸氣壓是判斷有機(jī)物是否屬于揮發(fā)性有機(jī)物的蒸氣壓空氣中VOCs的含量低，可視為理想氣體，拉烏爾定律蒸氣壓空氣中VOCs的含量低，可視為理想氣體，拉烏爾定律蒸氣壓氣液平衡：克勞休斯－克拉佩龍（Clausius－Clapyron）方程蒸氣壓氣液平衡：克勞休斯－克拉佩龍（Clausius－Cla揮發(fā)與溶解揮發(fā)與溶解VOCs排放VOCs排放第二節(jié)VOCs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第二節(jié)VOCs污染預(yù)防VOCs控制技術(shù)可分為兩類VOCs控制技術(shù)VOCs控制技術(shù)VOCs替代VOCs替代工藝改革非揮發(fā)性溶劑工藝取代揮發(fā)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：回收利用放空氣體工藝改革非揮發(fā)性溶劑工藝取代揮發(fā)性溶劑工藝，如流化床粉劑涂料泄漏損耗及控制充入、呼吸和排空損耗泄漏損耗及控制充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空導(dǎo)致的VOCs排放充入、呼吸和排空損耗充入、呼吸和排空導(dǎo)致的VOCs排放充入、呼吸和排空損耗呼吸損耗呼吸損耗－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)閥來控制充入、呼吸和排空損耗呼吸損耗汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗汽油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/%汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗汽油汽油已揮發(fā)部分所占的百分比/%汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗轉(zhuǎn)移損耗控制方法浮頂罐，用于儲(chǔ)存大量的高揮發(fā)性的液體。用于密封的浮頂蓋浮在液面上，液面以上沒有空隙。液體注入或流出時(shí)頂蓋隨之上下浮動(dòng)，避免上面所講述的呼吸損耗。但是這種密封方式（一般采用有彈性的橡膠薄蓋，類似于汽車上的雨刷）并不是完美的，仍然會(huì)有密封損失。這張草圖沒有給出防雨雪裝置和其他的細(xì)節(jié)。轉(zhuǎn)移損耗控制方法浮頂罐，用于儲(chǔ)存大量的高揮發(fā)性的液體。用于密轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段1控制轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段1控制轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段2控制轉(zhuǎn)移損耗控制方法－階段2控制第三節(jié)VOCs控制方法和工藝燃燒法吸收（洗滌）法冷凝法吸附法生物法第三節(jié)VOCs控制方法和工藝燃燒法燃燒法（Combustion）適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)不能回收有用物質(zhì)，但可回收熱量燃燒反應(yīng)，如燃燒法（Combustion）適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒動(dòng)力學(xué)單位時(shí)間VOCs減少量VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒動(dòng)力學(xué)VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)VOCsA/s-1E/4.18kJ·mol-1k/s-1538oC649oC760oC丙烯醛丙烯腈丙醇3.30E+102.13E+121.75E+0635.952.121.46.992580.019462.99528102.370.9614.83841.4720.3452.07氯丙烷苯1-丁烯氯苯環(huán)己胺1，2-二氯乙烷乙烷乙醇乙基丙稀酸酯乙烯甲酸乙酯乙硫醇3.89E+077.43E+213.74E+141.34E+175.13E+124.82E+115.65E+145.37E+112.19E+121.37E+124.39E+115.20E+0529.195.958.276.647.645.663.648.146.050.844.714.70.560340.000110.077600.000310.764670.248510.004110.058690.880940.028040.3956258.863534.930.146.020.0926.847.510.482.1427.441.2511.18170.6427.2138.59183.058.41438.42109.1119.9335.97407.9924.64154.04404.29VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)k/s-1538oC649oCVOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)例：試計(jì)算燃燒溫度分別為538、649和760oC時(shí)，去除廢氣中99.9%的苯所需的時(shí)間。解：假設(shè)燃燒反應(yīng)為一級(jí)，即n=l，對(duì)式（10-8）積分，得

當(dāng)T=5380C時(shí)，由表10-8，得k=0.00011/s，代入式（10-9），得

同理可求得T=649、7600C時(shí)所需的燃燒時(shí)間分別為49s、0.2s。VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)例：試計(jì)算燃燒溫度分別為538、64VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒與爆炸燃燒極限濃度范圍＝爆炸極限濃度范圍多種可燃?xì)怏w與空氣混合，爆炸極限范圍VOCs燃燒原理及動(dòng)力學(xué)燃燒與爆炸燃燒工藝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1100oC左右火炬燃燒：產(chǎn)生大量有害氣體、煙塵和熱輻射，應(yīng)盡量避免燃燒工藝直接燃燒燃燒工藝熱力燃燒（ThermalCombustion)適于低濃度廢氣的凈化溫度低，540～820oC必要條件：溫度、停留時(shí)間、湍流混合燃燒工藝熱力燃燒（ThermalCombustion)燃燒工藝熱力燃燒燃燒工藝熱力燃燒燃燒工藝催化燃燒（CatalyticCombustion）燃燒工藝催化燃燒（CatalyticCombustion）燃燒工藝具有熱回收裝置的催化燃燒器催化燃燒裝置燃燒工藝具有熱回收裝置的催化燃燒器催化燃燒裝置燃燒工藝催化燃燒優(yōu)點(diǎn)：無火焰燃燒，安全性好溫度低：300～450oC，輔助燃料消耗少對(duì)可燃組分濃度和熱值限制少燃燒工藝催化燃燒燃燒工藝燃燒工藝吸收（洗滌）法（Absorption）吸收工藝吸收（洗滌）法（Absorption）吸收工藝吸收工藝吸收劑的要求對(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吸收工藝吸收劑的要求吸收設(shè)備主要設(shè)計(jì)指標(biāo)液氣比塔徑塔高吸收設(shè)備主要設(shè)計(jì)指標(biāo)冷凝法（Condensation）適于廢氣體積分?jǐn)?shù)10-2以上的有機(jī)蒸氣常作為其它方法的前處理冷凝法（Condensation）適于廢氣體積分?jǐn)?shù)10-2以冷凝原理冷凝溫度處于露點(diǎn)和泡點(diǎn)溫度之間越接近泡點(diǎn)，凈化程度越高冷凝原理冷凝溫度處于露點(diǎn)和泡點(diǎn)溫度之間冷凝計(jì)算壓力P，溫度t，進(jìn)料中i組分的摩爾分率zi，計(jì)算液化率f、冷凝后氣液組成xi、yi冷凝計(jì)算壓力P，溫度t，進(jìn)料中i組分的摩爾分率zi，計(jì)算液化冷凝類型和設(shè)備接觸冷凝被冷凝氣體與冷卻介質(zhì)