有機廢氣中VOC 的回收方法
摘要 介紹了炭吸附法、冷凝法和膜分離法回收有機廢氣中VOC 的原理、工藝流程和工業應用情況, 并對這些方法進行了比較, 指出了適用范圍。
關鍵詞 有機廢氣 VOC 回收 炭吸附法 膜分離法 冷凝法
2 VOC 回收方法
VOC 的處理方法有兩類: 一類是破壞性方法, 如焚燒法和催化燃燒法等, 將VOC 轉化成CO2 和H2O; 另一類是非破壞性方法, 即回收法, 常用的回收方法有炭吸附法、冷凝法和膜分離法。
回收法中的前兩種方法早已工業化, 普遍用于許多VOCs 的回收, 尤其是炭吸附法, 已經在制鞋、噴漆、印刷、電子等行業得到應用, 用于對苯、醋酸乙酯、氯仿等VOC 的回收非常有效; 冷凝法主要用于回收高沸點(即低揮發性)和高濃度的VOC, 一般用在各種回收方法之前。
膜分離法現已用于石油化工、制藥等行業,該方法流程簡單、回收率高、能耗低、無二次污染, 是一種非常有前途的分離方法, 目前已成功地應用于許多VOC 的回收。表2列出了這3種常用的VOC 回收方法的特點。
2. 1 炭吸附法
該法是目前最廣泛使用的VOC 回收法。商業化的吸附劑有粒狀活性炭和活性炭纖維兩種, 它們的吸附原理和工藝流程完全相同。其它的吸附劑, 如沸石、分子篩等, 也已在工業上得到應用, 但因費用較高而限制了它們的廣泛使用。
2. 1. 1 原理和流程
該法的原理: 吸附劑所具有的較大的比表面對廢氣中所含的VOC 發生吸附, 此吸附多為物理吸附, 過程可逆; 吸附達飽和后, 用水蒸氣脫附, 再生的活性炭循環使用。吸附過程常采用兩個吸附器, 一個吸附時另一個脫附再生, 以保證過程的連續性。經吸附器吸附后的氣體, 直接排出系統。脫附采用水蒸氣作為脫附劑, 蒸汽將吸附在炭表面的VOC脫附并帶出吸附器, 通過冷凝和蒸餾, 將VOC提純回收。
2. 1. 2 工業應用
活性炭吸附法最適于處理VOC 濃度為300×10- 6～ 5000×10- 6的有機廢氣, 主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氫化合物、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類等, 常見的有苯、甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、萘、醋酸乙酯等; 活性炭纖維吸附法可用于回收苯乙烯和丙烯腈等, 費用較活性炭吸附法高得多[1～ 5 ]。該法已廣泛用于噴漆行業的苯、乙醇和醋酸乙酯, 制鞋行業的三苯(苯、甲苯、二甲苯) 和丙酮, 印刷行業的異丙醇、醋酸乙酯和甲苯, 電子行業的二氯甲烷和三氯乙烷的吸附回收。
2. 1. 3 使用限制
能與活性炭發生反應的VOC、會發生聚合反應的VOC 和大分子高沸點的有機物, 不宜用該法回收。該法對進氣中VOC 的濃度也有限制, 一般不超過5000×10- 6。另外, 炭在蒸汽再生過程中產生的冷凝液,經回收VOC 后排放, 可能造成二次污染, 在應用該法時對此廢液須有處理措施。
2. 2 冷凝法
該法的原理: 通過將操作溫度控制在VOC的沸點以下而將VOC 冷凝下來, 從而達到回收VOC 的目的。
采用該法回收VOC, 要獲得高的回收率,系統就需要較高的壓力和較低的溫度, 故常將冷凝系統與壓縮系統結合使用, 設備費用和操作費用較高, 適用于高沸點和高濃度VOC 的回收。該法一般不單獨使用, 常與其它方法(如吸附、吸收、膜分離法等) 聯合使用, 這里不作詳細介紹。
2. 3 膜分離法
該法是一種新的高效分離方法。裝置的中心部分為膜元件, 常用的膜元件有平板膜、中空纖維膜和卷式膜, 又可分為氣體分離膜和液體分離膜等。
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