[工学]第10章+VOC污染控制08.ppt

第十章 挥发性有机物污染控制 1.蒸气压及蒸发 2.VOCs（volatile organic compounds）污染预防 3.VOCs污染控制方法和工艺 了解VOCs的性质、排放及其污染预防措施 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 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 第十章 挥发性有机物污染控制 1.蒸气压及蒸发 2.VOCs（volatile organic compounds）污染预防 3.VOCs污染控制方法和工艺：燃烧法、吸收法、冷凝法、吸附法、生物法 挥发性有机物的概念 是指在常温下饱和蒸汽压大于约70Pa，常压下沸点小于260℃的液体或固体有机化合物，碳原子数小于12的大多数有机物都是VOCs 任何能参加气相光化学反应的有机化合物； 世界卫生组织定义：熔点低于室温，沸点范围在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。 部分常见对人体健康有影响的VOCs：苯、酚、丙酮、硝基苯、三氯乙烯、苯并[a]芘、二硫化碳、氯乙烯、乙腈、四氯化碳 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，拉乌尔定律（气相中的蒸汽压与其液相中的摩尔分率的关系） 蒸气压 查图10－1 克劳休斯－克拉佩龙（Clausius－Clapyron）方程 挥发与溶解 挥发与溶解 VOCs排放 第二节 VOCs污染预防 VOCs控制技术可分为两类 防止泄漏为主的预防性措施 替换原材料 改变运行条件 更换设备等 末端治理为主的控制性措施 VOCs控制技术 VOCs替代 工艺改革 非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术 石油及石化生产过程：回收利用放空气体 泄漏损耗及控制 充入、呼吸和排空损耗 充入、呼吸和排空损耗 充入、呼吸和排空导致的VOCs排放＝（容器排出的空气与VOCs的混合物体积）X（混合物中VOCs浓度） 充入、呼吸和排空损耗 充入：ΔV＝加入液体的容积。 呼吸损耗 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 可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制 充入、呼吸和排空损耗 呼吸损耗由两部分组成： 由于温度变化造成的体积变化＝液体的体积增加＋气体的体积增加－容器体积的增加。 由于温度变化造成蒸汽压变化，摩尔数变化造成的体积变化 充入、呼吸和排空损耗 排空： 摩尔数变化造成的体积变化： 汽油的转移和呼吸损耗 汽油 50余种碳氢化物和其他痕量物质，C8H17 汽油的转移和呼吸损耗 转移损耗控制方法 转移损耗控制方法－阶段1控制 转移损耗控制方法－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 一、燃烧法（Combustion） 适用于可燃或在高温下可以分解的物质 不能回收有用物质，但可回收热量 燃烧反应：主要是燃烧氧化作用及高温下的氧化（热）分解 。如： 1、VOCs燃烧原理及动力学 燃烧动力学 单位时间VOCs减少量 VOCs燃烧原理及动力学 VOCs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，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。 VOCs燃烧原理及动力学 燃烧与爆炸 对混合气体的组成浓度而言，可燃的混合气体就是爆炸性混合气体，燃烧极限浓度范围＝爆炸极限浓度范围 多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围 2、燃烧工艺 直接燃烧：直接火焰燃烧，把废气中可燃的有害组分当成燃料直接燃烧， 适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气 燃烧最终产物CO2,H2O,N2 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)氧化分解）：用于可燃有害组分浓度较低的废气本身不能维持燃烧，需燃烧其它燃料把废气温度提高到热力燃烧所需的温度，使其中的气态污染物进行氧化。如果废气中含有足够的氧可以用部分废气使辅助燃料燃烧――助燃废气，其余叫做旁路废气。 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（Thermal Combustion) 专门的燃烧装置： 分配焰燃烧系统： 离焰燃烧器系统。 燃烧工艺 热力燃烧 燃烧工艺 催化