挥发性有机物(VOCs)治理技术ppt课件
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第十章 挥发性有机物污染控制 ppt课件
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11
8.3 VOCs污染预防
VOCs控制技术分为两类
1）预防性措施 • 替换原材料 • 改进工艺 • 更换设备 • 防止泄漏
2）末端治理为主的控制性措施
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12
8.3 VOCs污染预防
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13
8.3 VOCs污染预防
一 高性能环保产品的替代
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14
8.3 VOCs污染预防
2. VOCs排放源
• 天然源
• 1200 Mt (C),植 物生态功能性排 放，不可控源
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• 人为源
• 人为生产生活中 的不完全燃烧过 程和涉及有机污 染物的挥发散逸 过程，化学组分 丰富。
4
8.1 VOCs定义及排放源
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5
8.1 VOCs定义及排放源
3. VOCs的危害
影响大气的氧化性、二次气溶胶的形成和大气辐射 平衡等，对区域或全球气候环境问题有着重要影响；
射作用下发生反应的任何人为源和自然源排放的有机化合物。
PPT课件
2
8.1 VOCs定义及排放源
我国不同领域对VOCs定义也不同
《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》(DB11/447-2007)： VOCs指在20℃条件下蒸气压大于或等于0.01 kPa，或在特定条件下 具有相应挥发性的全部有机化合物的总称。
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1
8.1 VOCs定义及排放源
1. VOCs定义
国际上对VOCs并无统一定义
WHO：TVOCs，熔点低于室温而沸点在50-260℃的挥发性有机 化合物的总称。
EPA：除CO、CO2、碳酸、金属碳化物或碳酸盐之外的，任何能 参加大气光化学反应的含碳化合物。
挥发性有机物污染控制(ppt 49页)
zi
mi (1mi)f
yi
zi
(1f)f
zi mi /mi mi(1f)f
n
n
由 i 1 x i i 1 y i 1 和 上 式 可 得 f、 x i、 y i
冷 凝 热 n
n
n
Q cF HiziD HiyiB hixi
i1
i1
i1
冷凝类型和设备
t 1 ln C 0 1 ln1 6 2 8 0 0 s 1 7 .4 h k C0 .0 0 0 1 10 .0 0 1
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 燃烧极限浓度范围＝爆炸极限浓度范围 空气中含有的可燃组分浓度低于爆炸下限或高于上限时，因发热 量不够或氧气不足，都不能引起燃烧。 多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围
k A e x p (E ) R T
VOCs燃烧原理及动力学
VOCs
丙烯醛 丙烯腈
丙醇
氯丙烷 苯
1-丁烯 氯苯 环己胺 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
A/s-1
3.30E+10 2.13E+12 1.75E+06 3.89E+07 7.43E+21 3.74E+14 1.34E+17 5.13E+12 4.82E+11 5.65E+14 5.37E+11 2.19E+12 1.37E+12 4.39E+11 5.20E+05
冷凝计算
压力P，温度t，进料中i组分的摩尔分率zi，计算液化率f、冷 凝后气液组成xi、yi
VOCsPPT
VOC 物质
分类方法
光化学潜势 POCP＞85？或者 臭氧耗损潜势 ODP＞0.2？或者 全球变暖潜势 GWP＞10？
人体健康影响 Yes
EU 分类 1 或 2 或者 IARC 分类 1 或 2A
？ No
EU 分类 3 或者 IARC 分类 2B
Yes
中等毒害
Yes
No
？ No
有其它毒害作用数 据？
VOC的危害
• • 毒性&刺激性:丙酮,脂肪烃(C6-C12),含氯溶剂,醋酸丁酯, 二氯苯,4-苯己烯,萜烯（松香油）,臭氧 致癌性:苯,1,3-丁二烯,甲醛
常见挥发性有机物种类
品味人生路
• • • • • • •
甲苯（Toluene） 二甲苯(Xylene) 对-二氯苯(para-dichlorobenzene) 乙苯(Ethylbenzene) 苯乙烯(Styrene) 甲醛(Formaldehyde) 乙醛(Acetaldehyde)
欧盟固定源VOCs排放控制法规与标准
1.固定源VOCs排放标准体系 欧盟环保标准大多以指令的形式发布。
欧盟固定源排放控制主要包括通用指
令和行业指令。同时，各成员国为加 强对单项VOCs物质的管制，还实施 了分级控制标准。 2.有机溶剂使用指令1999/13/EC 3.涂料指令2004/42/CE 4.油品储运指令94/63/EC 5.综合污染预防与控制指令96/61/EC、 2008/1/EC 6.VOCs分级控制标准
29
2016/8/9
国家标准（二）
• 制订中
– – – – – – – – – – – – – – – 1、石油炼制工业污染物排放标准 2、石油化工化纤工业污染物排放标准 3、树脂工业污染物排放标准（环氧树脂、酚醛树脂等） 4、农药工业污染物排放标准（系列标准） 5、制药工业污染物排放标准（系列标准） 6、电子工业污染物排放标准（系列标准） 7、涂料工业污染物排放标准 8、油墨工业污染物排放标准 9、橡胶制品工业污染物排放标准 10、皮革制品工业污染物排放标准 11、人造板工业污染物排放标准 12、涂装工业污染物排放标准 13、铸造工业污染物排放标准 14、服装干洗业污染物排放标准 15、汽车维修业污染物排放标准
挥发性有机物ppt课件
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32
浓缩轮法
浓缩轮是一个装满吸附剂的旋转轮。废气由旋转轮的上游侧进入浓缩轮 的吸附区，其中被吸附净化后的废气由旋转轮的下游排出;同时另一股流 量较小的、温度较高的脱附气朝废气气流相反的方向进入浓缩轮的脱附 区，将已吸附的VOC脱附出来。浓缩轮以一定速度缓慢旋转，这样在一个 系统内就可以完成吸附和脱附操作，使VOC得到浓缩，大大降低了设备投 资。
吸收效果取决于有机废气在吸收剂中的溶解度和浓度、操作 条件、吸收剂的性质。吸收工艺的设计关键是选择恰当的吸 收剂。所选吸收剂必须对所去除VOCs有较大溶解度。 吸收设备：喷淋洗涤器、泡沫洗涤器、文氏管洗涤器等
12
VOC的常用方法为物理吸收法，一般选用高沸点、低 蒸气压的油类作为吸收剂，如柴油、煤油、水等
20
活性炭（低浓度、低温度(<40℃)和低湿度）
优 点：1.净化效率高、易实现自动化控制、设备简单；2. 孔隙结构高度发达、比表面积大；炭表面上含有域可以附加 上各种官能团；具有催化活性；性能稳定，能在不同温度和 酸碱度下使用，可以再生（与树脂、硅胶、沸石等吸附剂相 比）。
缺 点：吸附容量较小、设备体积大。不适用于温度高于 40 ℃、气体相对湿度超过50%的气体的吸附处理；此外也不 适用于易发生反应、活性大的溶剂的吸附，该类有机物会与 活性炭或在活性炭表面进行反应而堵塞炭孔，这种情况可采 用炭纤维或沸石作为吸附剂。
2
3
1990年美国清洁空气法(CAA)中规定 了188种有毒有害气体污染物(HAP)， 包括166种有机物；
1996年美国EPA“国家大气毒性评估” (NATA)确认33种有毒物质作为优先 控制物种，其中16种为VOCs。
4
VOCs已检测出的有300多种，常见VOC：
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浓缩轮法
浓缩轮是一个装满吸附剂的旋转轮。废气由旋转轮的上游侧进入浓缩轮 的吸附区，其中被吸附净化后的废气由旋转轮的下游排出;同时另一股流 量较小的、温度较高的脱附气朝废气气流相反的方向进入浓缩轮的脱附 区，将已吸附的VOC脱附出来。浓缩轮以一定速度缓慢旋转，这样在一个 系统内就可以完成吸附和脱附操作，使VOC得到浓缩，大大降低了设备投 资。
吸收效果取决于有机废气在吸收剂中的溶解度和浓度、操作 条件、吸收剂的性质。吸收工艺的设计关键是选择恰当的吸 收剂。所选吸收剂必须对所去除VOCs有较大溶解度。 吸收设备：喷淋洗涤器、泡沫洗涤器、文氏管洗涤器等
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VOC的常用方法为物理吸收法，一般选用高沸点、低 蒸气压的油类作为吸收剂，如柴油、煤油、水等
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活性炭（低浓度、低温度(<40℃)和低湿度）
优 点：1.净化效率高、易实现自动化控制、设备简单；2. 孔隙结构高度发达、比表面积大；炭表面上含有域可以附加 上各种官能团；具有催化活性；性能稳定，能在不同温度和 酸碱度下使用，可以再生（与树脂、硅胶、沸石等吸附剂相 比）。
缺 点：吸附容量较小、设备体积大。不适用于温度高于 40 ℃、气体相对湿度超过50%的气体的吸附处理；此外也不 适用于易发生反应、活性大的溶剂的吸附，该类有机物会与 活性炭或在活性炭表面进行反应而堵塞炭孔，这种情况可采 用炭纤维或沸石作为吸附剂。
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1990年美国清洁空气法(CAA)中规定 了188种有毒有害气体污染物(HAP)， 包括166种有机物；
1996年美国EPA“国家大气毒性评估” (NATA)确认33种有毒物质作为优先 控制物种，其中16种为VOCs。
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VOCs已检测出的有300多种，常见VOC：
VOC污染控制PPT演示课件
冷凝原理
相平衡常数
m
fil0 il fig0 ig
fil0 fig0
m
f
r0
il il
Pi
如气体为理想气体、液体为理想溶液则：m pi0
P
相平衡：
yi
ximi
xi
pi0 P
冷凝原理
露点温度：对应于废气中有害物质饱和蒸汽压下的温度，称
为该组分气体的露点温度，即一定压力下，某气体开始凝结
C8H17 12.25O2 8CO2 8.5H2O Q C6H6 7.5O2 6CO2 3H2O Q H2S 1.5O2 SO2 H2O Q
Q －燃烧时放出的热量
1、VOCs燃烧原理及动力学
燃烧动力学
单位时间VOCs减少量
dcVOCs dt
v
lg p A B T
p －平衡蒸气压，mmHg T －系统温度，K
A、B －经验常数
安托万（Antoine）方程
lg p A B tC
t －温度，oC A、B、C －经验常数，参见表10-2
挥发与溶解
Ps－大气压
挥发与溶解
VOCs在水中的溶解度也与排放和控制有密 切关系。从表10－5中看出大部分VOCs微 溶于水。
汽油已挥发部分所占的百分比/%
汽油的转移和呼吸损耗
汽油
空气
转移损耗控制方法
浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在液面上， 液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免上面所讲 述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性的橡胶薄盖，类似于 汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封损失。这张草图没有给出防 雨雪装置和其他的细节。
挥发性有机物(VOCs)治理技术PPT演示课件
1990-2010年VOCs排放量
乌鲁木齐
辽中
甘肃 兰白
京津冀 晋北
关中
成渝
武汉
山东 半岛
长三角
长株潭
海西
珠三角 6
（二）常用VOCs治理技术
VOCs治理技术
回收利用技术
销毁技术
冷凝法 吸收法 吸附法 膜分离法
热力焚烧法 催化燃烧法 生物降解法 光催化降解法 等离子体技术
组合技术
沸石转轮+热力焚烧燃 沸烧石浓缩转轮+蓄热式燃烧
“三致”作用
➢致癌、致畸、致突变 苯系物最为突出，烯，含氯 有机化合物，含氮有机化合 物等
5
VOCs污染排放负荷大
2012年我国VOCs排放总量惊人，工业 源排放量约为2088.7万吨
1990-2012年，我国VOCs排放量逐年增长 ，工业源VOCs排放量增幅大。
重点区域VOCs污染排放高度集中
– 条件温和，常温常压
优点 – 设备简单、维护方便
– 减少甚至无二次污染
缺点
– 占地面积大 – 气候影响大 – 工况变化影响大
14
组合技术（一）
➢ 组合一 沸石转轮+热力焚烧技术
➢ 组合二 沸石转轮+蓄热式燃烧
15
➢ 组合三：
组合技术（二）
冷凝+吸附技术
达标排放
废气
➢ 组合四： 吸附+蓄热催化燃烧技术
進氣 進 氣
1 .0 m
0.85
m
0 .0 m
吸收塔
以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源， 可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、简 单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等
VOCs报告PPT课件
-
12
美国固定源VOCs排放控制法规与标准
储罐的VOCs排放控制
蒸气压，kPa 76.6
压力罐 或 控制设施
北京市标准
我国台湾
27.6 22.7
美国
浮顶罐 或
固顶罐＋控制设施
5.2 2.8
15
75 100
151
储罐容积，m3
-
13
美国固定源VOCs排放控制法规与标准
装载设施的VOCs排放控制：蒸气收集系统收集 废水挥发的VOCs排放控制： 1.浮动盖顶 2.液面10cm处的挥发性有机物<300ppmv 3.密闭式固定覆罩及气体回收系统，其回收率需达95%以上
-
8
我国工业源VOCs排放
-
9
美国固定源VOCs排放控制法规与标准
• 美国环境保护署制订的固定源大气污染物排 放标准分为两类（根据《清洁空气法》）：
• 一类是针对基准污染物，就是环境空气质量 标准中规定的污染物的新源特性标准 （NSPS），基于最佳示范技术（BDT）；
• 另一类是针对189种空气毒物的危险空气污染 物国家排放标准（NESHAP），基于最大可达 控制技术（MACT）。
• 致癌性:苯,1,3-丁二烯,甲醛
AustralianNationalPollutionI
nventory
澳大利亚国家污染物清单 在25C条件下蒸气压大于 0.27kPa的所有有机物
-
2
常见挥发性有机物种类
• 甲苯（Toluene）
品味人生路 • 二甲苯(Xylene) • 对-二氯苯(para-dichlorobenzene)
6%
其它
Others 3%
CFC 1%
挥发性有机物(VOCs)治理技术PPT课件
11
生物降解技术
原理
利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢， 将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐 类
5 7
排排氣 氣
5 .0 m
4
1
6
2
3
1 廢氣 2 低壓送風機
(200 m m A q) 3 調濕塔
4 生 物 濾 床 (濾 料 厚 < 1m ) 5 排氣 6 排水
7 調濕水霧
生物濾床排氣處理系統
呼吸系统
➢嗅觉、呼吸道、肺部
几乎全部VOCs；恶臭类，有机 硫化物，含氯有机化合物，含 氮有机化合物等
血液、神经系统、 肝肾脏
VOCs
➢白血病，肝、肾功能衰竭
➢杀虫剂、除草剂
醛类，烯，烷烃，苯系物，含氯 有机化合物，有机卤化物等
皮肤、眼睛
➢刺激性 醛类最为突出；有机硫化 物，含氯有机化合物，含 氮有机化合物等
CO2
活性物种和臭氧，触 发催化剂，降低活化能。 催化剂选择性地与等离 子体 产生的产物再 反应
适用范围
适用于低浓度VOCs，室内空气净化
✓ 实现VOCs低温去除
特点 ✓ 适用于低浓度、大风量的VOCs
✓ 处理效率高，能耗低
✓ 净化并清新空气
13
光催化技术
原理
光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照 射下受激生产电子空穴对，空穴分解催化 剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使 其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备 极强的氧化还原能力，将光催化剂表面的 各种污染物摧毁
缺点：不适用于高浓度、高温的有机废气，
且吸附材料需定期更换
8
吸收技术
原理
由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走，之后 再用化学药剂将VOCs中和、氧化或其它化学反应破 坏。
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辽中
甘肃 兰白
京津冀 晋北
关中
成渝
武汉
山东 半岛
长三角
长株潭
海西
珠三角
6
（二）常用VOCs治理技术
VOCs治理技术
回收利用技术
销毁技术
冷凝法 吸收法 吸附法 膜分离法
热力焚烧法 催化燃烧法 生物降解法 光催化降解法 等离子体技术
组合技术
滤沸蓄沸热筒石 热石力洗除浓式转焚.涤尘缩燃.轮烧.+器.转烧+高. .+轮级蓄+
挥发性有机物(VOCs)治理技术
2022/3/23
1
主要内容
1
VOCs污染现状
2
VOCs典型治理技术
3
典型行业VOCs治理技术
4
5
2022/3/23
2
（一）VOCs污染现状
挥发性有机化合物
Volatile Organic Compounds ，简称VOCs
室温下（
根据沸点
25℃）
VOCs
常压下
根饱据和饱和蒸蒸气气压压
➢ 组合五 滤筒除尘+蓄热催化燃
烧
废 气 入 口
➢ 组合六
净化 后 排 气
吸附+高级氧化
17
各种VOCs治理技术适用范围比较
廢氣流量 (m3/h)
11,000,0,000 100,000
轉輪吸附
焚化、觸媒焚化、 蓄熱式焚化
10,000 1,000 100 10
生物濾床 生物滴濾塔 生物洗滌
吸附 (活性碳 不再生)
m
0.0m
吸收塔
循環幫浦 鼓風機
活性污泥曝氣槽
生物 洗涤 – 能量塔利用率
– 光催化剂失活 – 可见光
12
等离子体技术
原理
等离子体-催化装置
等离子体场富集大 有机废气 排气
量活性物种，如离子
、电子、激发态的原 Energy
Pollutant
子、分子及自由基等 Active species
活性物种
；活性物种将污染C物atalyst
多通用常于VO高C浓s浓度度、≥单一 组分50有00回pp收m价，值方的才VOCs 的处适理用。冷凝处理，其
效率介于50 ～ 85 %之间；浓度≥ 1
冷凝法也经 常搭配其它 控制技术， 例如:焚化、10
膜分离技术
原理
用人工合成的膜分
离VOCs物质。
硅橡胶膜
多孔 玻璃
分子筛膜
适用范围 态高
适分用子于高浓度VOCs
和臭氧，触
H2O
CO2
分适子用范离围解小分子物质
发催化剂，
适用于低浓度VOCs 降低活化能
，室内空气净化 。择催性地化与剂等选 特点
✓ 实现VOCs低温去除 ✓ 适用于低浓度、大风量的VOCs ✓ 处理效率高，能耗低
✓ 净化并清新空气
13
光催化技术
原理
光催化剂纳米粒子 在一定波长的光线照 射下受激生产电子空 穴对，空穴分解催化 剂表面吸附的水产生 氢氧自由基，电子使 其周围的– 氧条件还温和原，常成温常活压 性离优子点氧– ，设备从简单而、维具护方备便 缺点
滤床 7 調濕水霧
生物濾床排氣處理系統
类 法 适用范围
以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源
，可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、
简单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等
– 能耗低、费用低
优点 – 氧化完全
– 能耗低
缺点
排排氣氣
5.0m
進氣 1.0m
進氣
0. 85
甲苯最高值为2509.17μg/m3，超标约11.5倍 TVOC最高值为6032.88μg/m3，超标约9倍 深圳室内甲苯、二甲苯超标率分别为48.15％和25.93%； 广州这两项污染物的超标率分别为20.69％和13.79％
广州市灰霾天气现状一角 广州日VOCs浓度变化情况
2022/3/23
光化学烟雾
沸点低于
超过
250℃
烷烃、芳香烃类、烯 烃类、卤烃类、酯类
、醛类、酮类和其它
有机化合物 化合物等8类。
133.32Pa 总挥发性有机物（
TVOCs）、极易挥发性 有机物（VVOC）、挥 发性有机物（VOC）、
气态分子形 半挥发性有机物（
SVOC） 3
VOCs的环境危害性
导致复合型污染； 诱发灰霾； 产生光化学烟雾； 污染室内空气； 影响动植物生长。
，回优收点 效✓材率回料高收于组97% 缺点 ✓成本较高
分
✓膜污染
11
生物降解技术
原理
利用微生物对废气中
的污染物7 进行5 消化代谢，
4
1
6
将污染物转化为无害的水 2 3
生物 1 廢氣
2 低壓送風機 (200 mmAq)
、二氧化碳及其它无机盐 3 調濕塔
4 生物濾床(濾料厚<1m) 5 排氣 6 排水
吸附 (活性碳 再生)
冷凍回收 (T < 0 ℃)
冷凝 回收 (T > 0 ℃)
– 减少甚至无二次污染
极强的氧化还原能力
– 占地面积大 – 气候影响大 – 工况变化影响大
14
组合技术（一）
➢ 组合一 沸石转轮+热力焚烧技术
➢ 组合二 沸石转轮+蓄热式燃烧
15
➢ 组合三：
组合技术（二）
冷凝+吸附技术
达标 排放
废气
➢ 组合四： 吸附+蓄热催化燃烧技术
达标
废气
排放
16
组合技术（三）
醛类，烯，烷
出，烯，含氯
烃，苯系物，含
有机化合物，
5
VOCs污染排放负荷大
2012年我国VOCs排放总量惊人，工业 源排放量约为2088.7万吨
1990-2012年，我国VOCs排放量逐年增长， 工业源VOCs排放量增幅大。
重点区域VOCs污染排放高度集中
1990-2010年VOCs排放量
乌鲁木齐
4
➢嗅觉、呼对吸人道体的毒害作用
、肺部 几呼乎吸全系部统VOCs ；恶臭类，有 ➢机白硫血化病物，，肝含、 肾氯功有能机衰化竭合物 VOCs 液、➢神，合杀经含物虫系氮等剂统有、、机除化肝草肾脏 剂
皮肤、眼睛 ➢刺激性 醛类最为突 出；有机硫 化物，含氯 ➢“有致三机癌致化、”合致作物畸用、 苯，化致系含合突物氮物变最有等为机突
、。适氧用范化围或技可其术去它成除化熟气学态、反应破坏 适用于和高颗水粒溶物性、VOCs
，不适用投于资低成浓本度低气体
有处颗填涤后理粒充塔续问物式废题浓洗水、度
。 优点 、占地空间 缺点 高、会导致
小、传质效
塔堵塞、维9
冷凝技术
原理
冷凝将废气降温至 VOCs成份之露点以下， 使之凝结为液态后加以 回收之方法
吸附技术
原理
利用吸附剂与污染物质(VOCs)进行物理结合 或化学反应并将污染成份去除
典行工艺
废
气吸
干净 冷
活性碳床
气体
附
活性碳床
凝
风机
塔
适用范围
低压蒸汽 废 器VO 水 C回
适用于：中低浓度的
收
VOCs的净化 8
吸收技术
原理
由废气和洗涤液接触将
VOCs从废气中移走，之后
再用化学药剂将VOCs中和