完整版有机废气的处理方法Word文件下载.docx
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对烘干（、中涂、面漆烘干）废气进行集中处
理。
例如，东风日产乘用车公司花都涂装线采用
集中处理涂装烘干废气效果很
好，完全满足排放法规要求。
但由于
废气处理设备一次性投资较高，用于废气
流量较小的废气处理时不。
对于新建涂装生产线，欧美汽车生产厂首选
TAR
烘干炉。
例如，由德国杜
尔公司承建的奇瑞汽车有限公司涂装二线采用
烘干炉，涂装废气处理与节能的
效果均较好。
燃气（或烯油）烘干炉本身就需要通过燃烧供热，特别适合废气燃烧
热回收，为提高热效率，设计采用多级热回收，最后一级热回收可以用作烘干炉的
新风预热或风幕风加热。
烘干炉的废气处理与热利用效率均较高，但目前引进
的
烘干炉成本较高，国产的
烘干炉性能不太稳定，笔者建议加强国产
TAR
烘干炉的研发，在新建涂装线中推广应用国产
国内的许多涂装线采用
了一种与
相近的做法，将烘干废气作助燃空气引到燃烧室中燃烧，即烘干加热
与废气燃烧“四元体”。
这种“四元体”对废气处理有一定效果，但实践证明，这
种废气处理方式效果不充分，处理后的废气经常不达标，原因是废气没有经过预
热，燃烧室的温度不够，所以应改进现行的“四元体”结构，保证废气处理效率，
并提高热效率。
对于已建成的涂装生产线，需增加废气处理设备时，
可采用催化燃烧系统
和蓄热式热力燃烧系统。
催化燃烧系统投资小、燃烧能耗低。
一般来说，采用把
/作为催化剂可将氧化大多数有机废气的温度降到
315℃
左右。
催化燃烧系统可以用于一般的烘干废气处理，特别适用于烘干采用电加热的
场合，存在的问题是如何避免催化剂中毒失效。
从一些用户的使用经验来看，对一
般的面漆烘干废气，通过增加废气过滤等措施，可以保证催化剂的寿命为
3～5
年；
电泳漆烘干废气容易造成催化剂中毒，所以电泳漆烘干废气的处理应慎重采用催化
燃烧方式。
在东风商用车车身涂装线的废气处理改造过程中，电泳底漆烘干废气采
用
法处理、面漆烘干废气采用催化燃烧方式处理，使用效果良好。
油漆废气处理主要含苯类的废气
等离子虽然有一定的效果
，但是用在那种高浓度环境是达不到国家排放要求的，目前唯一的办法
就是根据具体情况设置专门的装置。
用微生物过滤。
一般可以去除
80%以上
喷漆工艺广泛应用于机械、电气设备、家电、汽车、船舶、家具等行业。
喷漆原料—涂料由不挥
发份和挥发份组成,不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质,挥发份指溶剂和稀释剂。
喷漆废气中的
有机气体来自溶剂和稀释剂的挥发,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。
喷漆废气中漆雾颗粒微小、粘度大,易粘附物质表面,净化有机废气前必须去除漆雾。
传统的漆雾去
除方法一般采用水洗式喷漆室,该方法净化效率低,无法达到前处理要求。
通过实验及工程实践表明
雾化洗涤超细过滤工艺去除漆雾效果显著,效率高达
99%以上。
典型案例－－某装饰材料有限公司
尾气组成：
甲苯、二甲苯、乙酯、丁酯、异丙醇等
尾气量：
45000Nm3/h（四台印刷机）
尾气浓度：
13.9g/
m3
尾气温度：
<
60℃
尾气压力：
常压
装置运行效果分析：
每小时溶剂排放量约
625
公斤，实际可回收溶剂
450
公斤/小时。
对活性碳纤
维回收装置的进出口气进行了测试，进入系统的甲苯回收率达
99.3％，二甲苯回收率达
99.0％。
经济效益分析：
装置投资为
350
万元，该厂每小时排放甲苯、二甲苯、乙酯、丁酯、异丙醇等溶剂约
公斤，
有机溶剂回收装置每小时实际可以回收溶剂
公斤。
实际回收效率
72％，每年运行
300
天，每
天运行
10
小时，混合溶剂按
8000
元/吨计算，年回收效益为
1080
万元，扣除运行费用
310
万
元，年回收净效益
767.5
万元。
喷漆涂装作业中涂料和溶剂雾化后形成的二相悬浮物逸散到周围的空气中，污染了空气。
对被污
染空气中的漆雾的收集和分离时提高喷漆质量、改善喷漆环境、达到环保排放要求的主要方法。
小型喷漆处理装置（以下简称水帘机）是提供喷漆作业的专用环保设备，其作用是将喷漆过程中
产生的喷雾限制在一定的区域内，并得到处理。
目前水帘机中所设置的喷雾处理装置仅能处理喷
雾中的树脂成分，对于其中的溶剂蒸汽，则不能得到处理，仍然要排入大气中造成污染，所以需
要另设专门的废气处理装置来处理。
油漆类喷涂废气，主要由
部分组成，一是液态的漆雾，二是气态的
VOC。
对于液态漆雾，采用
喷淋等湿法除尘，均有一定效果（油漆进入水体后要考虑废水处理），但对不溶水的
VOC，工业
成熟技术应该还是“活性炭吸附”；
将旋流板吸收塔安装在厂区原有水池上方，每只塔体内安装无堵塞喷头
只，且可实现在线检
修，所有喷头均可迅速拆卸。
塔体采用空塔或旋流板喷淋装置，在塔内流速为
米/秒左右的空塔
流速下，选择合适的液气比，保证了足够的液气比对有机废气的吸收。
吸收塔出口烟气连接至现有雨水排水口。
原有排风口安装检查门，可对原有水池内的情况进行观
察，在正常情况下，检查门关闭，所有油漆废气经过喷淋吸收处理后直接排入雨水口，可实现完
全密闭循环，极大的改善现有厂区环境。
在下雨以及特殊原因时，可以选择开启检查门排气，相
当于原有排气流程不变。
在厂区原有水沟旁新建集水坑一座，水坑上方安装循环水泵，底漆废气、粉尘、面漆废气均由此
循环水母管提供水源进行喷淋吸收。
喷头选择无堵塞不锈钢喷头，流量大，通径大，不易堵塞。
喷淋后的循环水流入水沟，经过过滤网后流入集水坑中，循环使用，极大的节约了水耗。
水帘机侧吸收塔安装在现有面漆排风口（室外）处，并与水帘机烟气联通，即所有水帘机风与焊
接废气合并，一同进入吸收塔。
所有喷淋管道、阀门均采用
UPVC
管材。
吸收塔里面装有喷淋装置，所有喷头均选择无堵塞型喷头，且所有喷淋管实现法兰连接，可在线
更换拆除清理。
新增集水池一座，新增水泵两台。
加装
风门闸板，可实现旁路排放。
经过旋流板后的烟气进入干式过滤器，过滤掉多余的水分后，进入活性炭净化器。
脱除不溶解于
水的有机气体后，由引风机达标排放。
详见工艺流程图
活性炭净化器：
产品采用优质活性碳粉和辅助材料制成规格为
100mm*100mm*100mm
的蜂窝状活
性碳，成为一种新型吸附性强的过滤材料，目前已经大量应用在高浓度、大风量的各类有机废气
净化系统中。
被处理废气在通过蜂窝活性炭方孔时能充分与活性碳广泛接触，风阻系数小，具有
优良的吸附、脱附性能和气体动力学性能，可广泛用于净化处理含有甲苯、二甲苯、苯类、酚
类、酯类、醛类等有机气体、恶臭味气体和含有微量重金属的各类气体。
采用蜂窝状活性碳的环
保设备废气处理净化率高，吸附床体积小，设备阻力低，能够降低运行成本，净化后的气体完全
满足环保排放要求。
油漆废气治理技术
一、国内外研究现状和发展趋势
有机废气种类繁多，来源广泛，治理难度大，一次性投资和操作费用高，基本上无回收利用
价值。
成分复杂的有机废气则更加难以净化、分离和回收。
挥发性有机化合物（VOCs）作为有机化合物主要分支，是指在常温下饱和蒸气压大于
70Pa、常
压下沸点在
260℃以内的有机化合物。
从环境监测角度来讲，指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃
类检出物的总称，包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。
VOCs
种类繁多，分布
面广，根据部分国外主要环境优先污染物名录，VOCs
占
80％以上。
日本
1974－l985
年环境普查
表明，在检出的化学毒物中，卤代烃类最多共
52
种，一般烃类次之共
43
种，含氮有机物（主要
是硝基苯和苯胺类化合物）共
40
种，以上三类占总检出毒物的
70％。
污染严重，与
NOx、
CnHm
在阳光作用下发生光化学反应，吸收地表红外辐射引起温室效应；
破坏臭氧层形成臭氧空
洞，引起人体致癌和动植物中毒。
随着
污染范围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识，1979
年联合国欧洲经济委员会
在日内瓦召开跨国大气污染会议，重点讨论了
控制问题，1991
年
11
月通过了《VOCs
跨国
大气污染议定书》，要求签字国以
1988
排放量为基准，到
1999
年每年削减
30％；
1990
年，美国修订了清洁空气法（CAA），要求到
2000
年将
的排放量减少
为此，开发
替代产品，寻找
控制最优技术已成为解决
污染的必由之路。
随着世界各国对
VOC
污染的日益重视和环保法规不断严格
的排放标准，其治理技术亦
在逐渐改进和完善。
（一）有机废气治理技术
早在
1925
年欧洲就开发出固定床活性碳吸附装置，1958
年日本也开始使用该项技术。
这是一
种非常经典、成熟的方法，可用于治理任何浓度的常温有机废气，但处理低浓度、大风量有机废
气时，设备庞大，不经济。
对于排气温度较高的高浓度有机废气的治理，首先由美国于
1950
年开
发成功以天然气为燃料的直接燃烧技术。
1965
年日本与美国合作，将该项技术引入日本。
该法需
将有机废气加热到
760℃，方可将有机溶剂氧化分解为无害的
CO2
和
H2O，其缺点是燃料费高，
故在欧美等天然气便宜的地区应用广泛。
后来人们开发出催化燃烧技术，由于催化剂的作用可在
300—350℃的低温下将有机溶剂氧化分解，因此大大降低了燃料费并且产生的
NOx
量非常少。
其
缺点是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理，另外，在催化燃烧装置中使用的
热交换器换热效率较低，约在
50％。
为了提高热效率，降低运行成本，美国于
1975
年开发出换热
效率在
90％以上的蓄热式燃烧装置。
由于其运行费用的降低，因此，可用于治理中等浓度有机废
气。
随后欧洲也开展了该项技术的开发。
日本针对美国蓄热燃烧方式又开发出催化燃烧装置的改
良型——蓄热催化氧化方法，并于
1977
年由日铁化工机首先售出产品。
该产品可较经济地对高、
中浓度的、温度较高的有机废气进行治理。
总体而言，按照处理的方法，有机废气处理的方法主要有两类：
一类是回收法，另一类是消
除法。
回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收法是通过物理方法，用温
度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离
的。
消除法有热氧化、催化燃烧、生
物氧化及集成技术；
消除法主要是通过化学或生化反应，用热、催化剂和微生物将有机物转变成
为
和水。
1、回收技术
（1）炭吸附法
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
捕获。
将含
的有机废气通过活性炭床，其中的
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
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
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
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
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）冷凝法
冷凝法是最简单的回收技术，将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变
成液滴，从废气中分离出来，直接回收。
但这种情况下，离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓
度的
VOC，不能满足环境排放标准。
要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设
备费用显著地增加。
冷凝法主要用于高沸点和高浓度的
回收，适用的浓度范围为＞5％（体积）。
（3）膜分离技术
膜分离系统是一种高效的新型分离技术，其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染。
膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜，该膜对有机蒸气较空气更
易于渗透
10－100
倍，从而实现有机物的分离。
最简单的膜分离为单级膜分离系统，直接使压缩气体通过膜表面，实现
的分离，但单级
膜因分离程度很低，难以达到分离要求，而多级膜分离系统则会大大增加设备投资。
MTR
开发了一种新型的集成膜系统，仅使用单级膜，就可以大大提高回收率，并降低系统的
费用。
该技术结合压缩冷凝和膜分离两种技术的特点，来集成实现分离。
用压缩机先将进料气提高
到一定压力，然后将进料气送到冷却器冷凝，使部分
冷凝下来，冷凝液直接放入储罐。
离开
冷凝器的非凝气体仍含相当数量的有机物，并具有很高的压力，可以作为膜渗透的驱动力，使膜
分离不再需要附加的动力。
将非凝气送到膜系统，有机选择渗透膜将气体分成两股物流，脱除了
的未渗透侧的净化气被排放；
渗透物流为富集了有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的
进口。
系统通常可以从进料气中移出
达
99％以上，并使排放气中的
达到环保排放标
准。
该系统的特点是末渗透物流的浓度独立于进料气的浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决
定。
（4）变压吸附技术
该技术利用吸附剂在一定压力下，先吸附有机物。
当吸附剂吸附饱和后，进行吸附剂的再
生。
再生不是利用蒸汽，而是通过压力变换来将有机物脱附。
当压力降低时，有机物从吸附剂表
面脱附放出。
其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反应性有机物。
但是该技术操作费用较
高，吸附需要加压，脱附需要减压，环保中应用较少。
回收技术的适用范围：
粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯
类等的回收。
常见的有：
苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸
乙酯等，活性炭纤维吸附则可回收苯乙烯和丙烯晴等反应性单体，但费用较粒状活性炭吸附要高
的多。
吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯”、醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”，印刷行业的甲苯、
醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。
炭吸附法要求废气中的
不能超过
5000PPM，并且湿度不能＞50％；
当浓度＞5000PPM
时，则需在吸附前稀释，对部分酮、醛、酯
等含活性的物质不适用，该类
会与活性炭或在活性炭表面发生反应，堵塞炭孔，使活性炭失
活。
冷凝法对高沸点的有机物效果较好，对中等和高挥发的有机物回收效果不好，该法适合
VOC
浓度＞5％的情况，回收率不高。
而大部分废气中均存在水分，温度低于
0℃时会结冰，降低系统
的可靠性，故很少单独使用。
膜分离方法适合于处理较浓的物流，即
0.1％＜VOC
浓度＜10％，膜系统的费用与进口流速
成正比，与浓度则关系不大。
它适于高浓度、高价值的有机物回收，其设备费用较高。
工业上已经从聚烯烃装置的冲洗气中回收烯烃单体和氦气。
在环保领域，从加油站回收碳氢
化合物；
从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的生产和使用过程中回收
CFC，从
PVC
加工中回收氯乙
烯单体。
此技术非常有前途，随着新高效膜的出现和系统造价的降低，它会成为一种重要的回收
手段。
2、消除技术
（1）热氧化
热氧化系统就是火焰氧化器，通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达
700℃－1,000℃。
这样不可避免地具有高的燃料费用，为降低燃料费用，需要回收离开氧化器的排放气中的热量。
回收热量有两种方式，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。
间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量，它可以回收
40％－70％
的热能，并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。
预热后的废气再通过火焰来达到氧化
温度，进行净化，间壁换热的缺点是热回收效率不高。
蓄热式热氧化（简称
RTO）回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。
主要原理是：
有机废
气和净化后的排放气交替循环，通过多次不断地改变流向，来最大限度地捕获热量，蓄热系统提
供了极高的热能回收。
在某个循环周期内，含
的有机废气进入
系统，首先进入耐火蓄热床层
1（该床层
已被前一个循环的净化气加热），废气从床层
吸收热能使温度升高，然后进入氧化室；
在
氧化室内被氧化成
H2O，废气得到净化；
氧化后的高温净化气离开燃烧室，进入另一个冷
的蓄热床层
2，该床从净化排放气中吸收热量，并储存起来（用来预热下一个循环的进入系统的有
机废气），并使净化排放气的温度降低。
此过程进行到一定时间，气体流动方向被逆转、有机废气
从床层
进入系统。
此循环不断地吸收和放出热量，作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的
操作方式改变，产生了高效热能回收，热回收率可高达
95％，VOC
的消除率可达
99％。
（2）催化燃烧
催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理
的，它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂
及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为
250℃－500℃。
由于温
度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大大地降低设备费用和操作费用。
与热氧化
相似，系统仍可分为间壁式和蓄热式两类热量回收方式。
间壁式催化燃烧是在催化床后设一个换热器，该换热器在降低排放气温度的同时，也预热含
的有机废气，其热回收达
60％—75％。
该类氧化器早已用于工业过程。
蓄热催化燃烧（简称为
RCO）是一种新的催化技术。
它具有
高效回收能量的特点和催
化反应的低温操作及能量有效性的优点，将催化剂置于蓄热材料的顶部，来使净化达到最优，其
热回收率高达
95％－98％。
RCO
系统性能的关键是使用专用的催化剂，浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金
属催化剂，允许氧化发生在
系统温度的一半，既降低了燃料消耗，又降低了设备造价。
现在，有的国家已经开始使用
技术进行有机废气的消除处理，很多
设备已开始转
变成
RCO，这样可以削减操作费用达
33％－75％，并增加排放气流量达
20％－40％。
（3）集成技术（炭吸附＋催化氧化）
对于大流量、低浓度的有机废气，单一使用上述方法处理费用太高，不经济。
利用炭吸附具
有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用小得多流量的热空气来
脱附，这样可使
富集
10—15
倍，大大地减少了处理废气的体积，使后处理设备的规模也大
幅度地降低。
把浓缩后的气体送到催化燃烧装置中，利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消
除
催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器，来预热进入炭吸附床的脱附气，降低系统的
能量需要量。
该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的持点，又利用催化床处理适中流量、高浓度的优
势，形成一种非常有效的集成技术。
国内也已开始利用此技术，用于喷漆、印刷和制鞋等排放大
流量、低浓度有机废气行业的治理。
消除技术的使用范围：
热氧化系统在
700℃－1000℃下操作，适于流量为
2000－50,000m3/h，VOC
浓度为
100－
2000PPM
间壁式较蓄热式的优点是，用简单的金属换热器来捕获热量，仅在几分钟即达到所需的操作
条件，最适于循环操作。
蓄热热氧化具有非常高的氧化温度，可以处理难以热分解的有机物，该系统
98％－99％的
消除率是很常见的。
热回收效率为
85％－95％。
仅需少量或不需燃料即可运行，特别是对具
有相对低
含量的气体，它们比间壁热氧化费用更低。
热氧化的缺点是：
①在高温燃烧中产生了
NOx，它也为危险排
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