工业VOCs有机废气治理技术·分子筛吸脱附+催化燃烧

行业概述

其实涉及有机废气处理的行业非常非常多，因为只要是正常生产的话都会产生有机废气。例如印刷厂，会产生VOCs，苯系物、石油烃化合物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸等。印刷业常见：酯、醇、酮、苯等。VOCs是PM2.5和O3的关键前体物，对夏季臭氧和秋冬季细颗粒物污染贡献巨大，部分VOCs具有臭味和毒性，严重危害人体健康。化工行业、制药行业、造纸行业、橡胶行业、注塑行业、家具行业、喷漆行业等等等等，都会在生产的过成当中产生有机废气。今天，咱们先来了解六种涉及有机废气处理的行业。

一、印刷包装行业：印刷及印前、印后工艺中溶剂型原辅材料的使用，包括油墨、润版液、清洗剂、胶黏剂、涂布液、稀释剂等有机溶剂。有机废气处理排放节点主要在印刷、复合、涂布、上光及烘干等工序，可通过有组织收集排放进行处理；在仓储、调配、物流过程中的排放是无组织的，需要进行一定的密封处理。目前主要通过末端治理来进行污染物减排；生产过程控制也有新的技术出现，提高材料的循环利用率，减少污染物排放；源头预防主要是低VOCs含量的材料开发也日益加强，材料的特性和使用方法也需要企业逐步适应。

二、化工行业：化工行业在加工和研制过程中的溶剂极易以废气的方式散发出去，从而形成大量的溶剂废气，对环境造成了污染，这类废气的的主要成分为：甲苯、丙酮、二氯甲烷等。并且由于行业的特殊性，这类废气排放的规律具有明显的间接性与不规律性，并且这类废气的浓度与污染程度较高，这些成分进入到空气中后，会对空气的成分进行改变，让空气产生异味，并且极易扩散，进而影响人们的健康。其特点为多点排放并排放量较大，这种无规则性的有机废气极难处理。

三、喷漆行业：喷漆是对经过检验合格后的产品、半成品进行覆盖的表面处理。喷漆起到防锈、防腐，美观并具有标志的作用。在喷漆前必须进行前处理，此时要对欲进行喷漆高压作用下雾化成微粒，在喷涂时，部份油漆未到达喷漆物表面，随气流弥散从而形成漆雾；有机废气来自稀释剂的挥发，有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面，在喷漆和固化过程将全部释放形成有机废气。

四、制药行业：在制药过程中，制药企业会使用到一些溶点低、挥发性好的有机溶剂。此类溶剂很可能会随着生产过程挥发出来而导致VOCs污染，VOCs排放主要发生在投料、反应、溶剂回收、过滤、离心、烘干、出料等操作单元，产生的一般都是有机污染物，包含醛、硫化氢、烯烃、有机胺、苯系物等化学成分。这些有害成分挥发形成了具有刺激性气味和恶臭的气体，并具有一定毒害性，长期排放必然恶化区域大气环境质量，并对附近居民的身体产生危害。

五、注塑行业：　注塑机在注塑加热过程中产生有机废气，其主要成分为粉尘颗粒物、非甲烷总烃类等有害物质。该废气有刺激性气味、略含毒性，对人体健康有较大的危害。无组织排放的苯乙烯、甲苯、有机废气等会对环境造成严重污染，对人体健康也会造成很大损害，所以塑料厂生产线废气不得不慎重处理。

六、橡胶轮胎行业：在橡胶轮胎生产过程中，会产生橡胶轮胎废气。由于橡胶的成分复杂，所以其废气成分复杂。概括的说天然橡胶主要是硫化剂、促进剂、补强剂等各种添加物质在炼制过程中受热挥发，从而产生氨、胺、硫化氢等有毒恶臭物质。对于合成橡胶，还有许多未参与聚合的原料气体产生。大量分析表明：三苯、硫化氢、有机物等在车间内部可以达到 30mg/m3的浓度，这远远超过国家标准的规定。橡胶轮胎废气的污染因子主要为颗粒物、恶臭物质等污染物。橡胶轮胎生产过程中废气排放量大、污染成分复杂多变，尤其是废气中恶臭成分对厂区环境和周围环境造成很大污染。

VOCs有机废气废气处理方法：

目前，VOCs有机废气废气处理方法主要有活性炭吸附法、燃烧法、光氧催化法、等离子法、UV光解法。

（1）活性炭吸附法：

活性炭吸附是目前最广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂（粒状活性炭和活性炭纤维）的多孔结构，将废气中的VOC捕获。将含VOC的有机废气通过活性炭床，其中的VOC被吸附剂吸附，废气得到净化，而排入大气。

当炭吸附达到饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VOC被吹脱放出，并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混合物，使蒸汽冷凝为液体。若VOC为水溶性的，则用精馏将液体混合物提纯；若为水不溶性，则用沉析器直接回收VOC。因涂料中所用的“三苯”与水互不相溶，故可以直接回收。炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量，却相对独立于废气流量；因此，炭吸附床更倾向于稀的大气量物流，一般用于VOC浓度小于5000PPM的情况。适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高，湿度不大，排气量较大的场合，尤其对含卤化物的净化回收更为有效。

（2）燃烧法：

燃烧包括直接燃烧和催化燃烧，在国外较为成熟应用也较为广泛，适合处理高浓度、小风量的VOCs，对整个技术的安全性与气密性要求较高。处理大风量、低浓度的VOCs时需要有相关的浓缩技术对其进行前处理。

工作原理：高温燃烧，就是将废气中的有机成分在高温条件下进行燃烧处理生成二氧化碳和水。而催化燃烧则是在其中燃烧时借助催化剂的作用，降低反应所需的温度，让废气再室温下即可燃烧生成二氧化碳和水。

（3）光氧催化法：

光催化氧化技术是利用特种紫外线波段，将废气分子破裂，打断其分子链，同时，通过分解空气中的水和氧，使其成为具有高活性的臭氧或自由羟基，从而氧化废气分子，生成水和二氧化碳。加入催化剂，可提高反应速率和处理废气的效率，从而达到净化废气的目的。

光氧催化法是目前适用范围较广，技术也较成熟的一种VOCs处理方法。

（4）等离子催化法：

等离子体催化法适用范围广，净化效率高，尤其适用于其它方法难以处理的多组分恶臭气体，如化工、医药等行业。但是一次性投资巨大，且有一定的安全隐患。

有机废气经等离子激发、离解活化，然后活化的废气经高能射线在稀有金属氧化物表面，与废气中的氧气发生催化氧化反应，最终转化为二氧化碳和水等物质。

（5）UV光解法：

UV光解法利用UV光解净化设备发出特制的高能UV紫外线光束照射恶臭气体，裂解H2S、硫化物、VOC类、苯、甲苯、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物，如CO2、H2O等。利用高能UV光束裂解恶臭气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），再通过臭氧进行氧化反应，彻底达到脱臭及杀灭细菌的目的。

优点：高效除恶臭，脱臭效率最高可达99%以上；适应性强，可适应低中高浓度，大气量，不同恶臭气体物质的脱臭净化处理；产品性能稳定，运行稳定可靠，每天可24小时连续工作；运行成本低本，设备耗能低，无需专人管理与维护，只需作定期检查。

（6）组合技术：

吸附浓缩+冷凝技术：若组分比较单一或者比较简单，综合考量成本和回收收益，可以采用吸附浓缩＋冷凝方法回收溶剂。

吸附浓缩+燃烧：若组分比较复杂，无回收溶剂的价值，则可以采用吸附浓缩＋燃烧法联合处理。

吸附浓缩+燃烧法是目前使用较广的废气处理方式，主要因为包装印刷企业所用油墨组分比较复杂，回收利用价值不好，或者综合考量后回收收益远小于投资成本。而燃烧法可以彻底的分解VOCs,对于大风量低浓度成分复杂的VOCs有很好的处理效果，因此是是目前最为广泛使用的末端处理技术。

有机污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同，常用的有：冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法等。针对有机废气污染物物理特性，且具有低浓度、大风量、易燃烧的特点，采取先浓缩+焚烧的清洁净化技术，将 VOC 气体转换为二氧化碳(CO2)和水(H2O)，从而实实在在降低 VOC 排放量，以保护我们赖以生存的大气环保。

有机废气催化燃烧装置产品介绍

有机废气是石油化工、轻工、塑料、印刷、涂料等行业排放的常见污染物，有机废气中常含有烃类化合物（芳烃、烷烃、烯烃）、含氧有机化合物（醇、、有机酸等）、含氮、硫、卤素及含磷有机化合物等。如对这些废气不加处理，直接排入大气将会对环境造成严重污染，危害人体健康。传统的有机废气净化方法包括吸附法、冷凝法和直接燃烧法等，这些方法常有易产生二次污染、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制等缺点。而新兴的VOC催化燃烧装置已由实验阶段走向工程实践，并逐渐应用于石油化工、农药、印刷、涂料、电线加工等行业。

废气催化燃烧设备针对中低浓度废气，利用吸附-催化燃烧工艺进行回收净化的过程如下：有机废气经去除粉尘等预处理后，进入装有高效吸附剂的吸附器，空气得到净化。随着吸附的进行，吸附剂逐渐达到饱和，在与高温热空气的接触过程中，有机废气被脱附下来形成高度浓缩的废气，同时吸附床得到再生。再生后的吸附床又可进行吸附作业。经脱附形成的浓缩废气进入催化燃烧器，生成二氧化碳和水达标排放。

废气催化燃烧设备的催化燃烧过程是在催化燃烧装置中进行的。有机废气先通过热交换器预热到200～400℃，再进入燃烧室，通过催化剂床时，碳氢化合物的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。由于表面吸附降低了反应的活化能，碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化，产生二氧化碳和水。

废气催化燃烧设备产品特点：

1.采用吸附浓缩+催化氧化组合工艺，整个系统实现了净化、脱附过程闭循环，与回收类有机废气净化装置相比，无须备压缩空气和蒸汽等附加能源，运行过程不产生二次污染，设备投资及运行费用低。

2.前端采用干式高效粉尘过滤装置，净化效率高，确保吸附装置的使用寿命。

3.选用特殊成型的蜂窝活性炭作为吸附材料，吸附剂寿命长，吸附系统阻力低，净化效率高；

4.用优质贵金属钯、铂浸渍的蜂窝陶瓷作催化剂，催化净化率达97%以上，催化剂寿命长，废气分解温度低，脱附预热时间短，能耗低。

5.吸附有机废气的活性炭吸附床，可循环使用催化燃烧后的热气进行脱附再生，脱附后的气体再送入催化燃烧室进行净化处理，当有机废气浓度达到2000PPM以上时，可维持自燃。无需外加能量，运转费用低，节能效果显著。

6.废气催化燃烧设备采用微机集中控制系统，设备运行、操作过程实现全自动化、运行过程稳定、可靠。

7.安全设施完备，在气源与设备间设置安全防火阀、脱附时严格控制进入活性炭床的脱附温度，设有阻火器、感温棒、防爆口、 警器及自动停机等保护措施。

催化燃烧应用

有机废气催化燃烧装置主要用于涂装、印刷、机电、家电、制鞋、塑料及各种化工车间里挥发或泄漏出的有害有机废气的净化及臭味的，最适用于较低浓度的、不宜采用直接燃烧或催化燃烧和吸附回收处理的有机废气，尤其对大风量的处理场合，均可获得满意的经济效益和社会效益。有机废气催化燃烧技术是指在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化成水和二氧化碳，达到治理的目的。催化燃烧废气处理法处理工业有机废气是20世纪40年代末出现的技术。从1949年美国研制出上第一套有机废气催化燃烧装置到现在，这项技术已广泛地应用于油漆、橡胶加工、塑料加工、树脂加工、皮革加工、食品业和铸造业等部门，也用于汽车废气净化等方面。中国在1973年开始催化燃烧处理法用于治理漆包线烘干炉排出的有机废气,随后又在绝缘材料、印刷工业等方面进行了研究,使催化燃烧设备得到了广泛的应用。

催化燃烧适用于含有可燃气体、蒸气等有毒有害气体的净化，但对于含有大量尘粒、雾滴等有毒有害气体，容易引起催化床层的堵塞，使催化活性下降，从而降低净化效率。催化燃烧净化方法，几乎适用于所有排放烃类或有臭味化合物的工业生产过程。

工艺流程

催化净化是典型的气固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化净化过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热能，从而达到去除废气中的有害物的方法。

本装置是利用催化剂做中间体，使有机气体在较低的温度下，变无害的水和二氧化碳。

催化剂

催化剂是催化燃烧法的核心，一种好的催化剂必须具备催化活性高、热稳定性好、强度高、寿命长等特性。

1、活性高。催化剂的活性好坏直接影响催化燃烧的化学转化率。而转化率不仅与催化活性材料自身的活性有关，而且与催化载体的物理形状有着直接关系。所以，在选择适应的催化活性材料的同时，还必须考虑催化载体的物理形状，保证催化剂有较高的活性，达到催化燃烧净化的目的。

活性炭吸附

2、热稳定性好。由于废气的温度随时变化，如果催化剂不能适应一定范围内的温度变化，催化剂的性能就会下降，净化效率就会降低。因此，催化剂必须具备适应一定范围内的温度变化。

3、强度高。在催化燃烧过程中，催化剂往往会因高温、振动和气流等因素的作用，使催化剂产生破裂和磨损，破裂和磨损会造成催化剂的活性降低，增加催化剂床层的压降，影响净化效果。

沸石吸附

4、寿命长。催化活性材料大都比较昂贵，所以，设计时选用催化剂时应尽量使用寿命较长的催化剂。

选型及注意

1. 废气成分中，不含下列物质：有高粘性的油脂类。磷、铋、砷、锑、汞、铅、锡。高浓度的粉尘。

2. 设备选型时，请注明废气成份、浓度及出口温度。

3. 设备安装场所无腐蚀性气体，并有良好的防雨措施。

4. 设备所需电源为：三相交流380V，频率50Hz。

环保已成为我国现阶段工业的发展趋势，也必将为我们带来巨大的社会效益。目前我司选择的分子筛吸脱附+催化燃烧方式是世界一流的VOCs有机废气处理工艺，具有安全、高效、高热能利用率，废气排放可以满足最为苛刻的欧洲环保标准。