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我国5种有机废气主流工艺及应用:活性炭吸附回收的溶剂集中提纯利用(减少危废量,资源利用)

添加时间:2017-7-8 8:38:21 浏览量:

由于市场需求巨大,近年来我国VOCs治理技术得到了快速发展。主流的治理技术,如吸附技术、焚烧技术、催化技术和生物治理技术得到了不断地拓展和完善,一些新的治理技术,如低温等离子体技术、光解技术、光催化技术等也在不断地完善过程中。近几年的技术发展情况来看主要体现在以下几个方面:

1 新的吸附(再生)工艺不断发展和完善

(1)吸附回收技术

在有机废气治理领域,溶剂回收往往具有很好的经济效益。吸附回收技术研究的最多,应用的最成熟。从目前的情况来看,很多行业的VOCs治理涉及到溶剂的吸附回收技术。如油气回收、包装印刷、石油化工、化学化工、集装箱喷涂、原料药制造等行业。从吸附工艺来讲,低压水蒸气脱附再生技术依然是主流技术,工艺得到了不断地完善;近年来发展的氮气保护再生新工艺,避免了水蒸气的使用,减轻了回收溶剂提纯费用,并提高了设备安全性,得到了一定的应用,特别是在包装印刷行业的应用最为广泛。此外,采用真空(降压)解吸的再生技术在高浓度的油气回收和储运过程中的溶剂回收领域也得到了大量的应用。

(2)吸附浓缩技术

在大部分的工业排放尾气中VOCs是以低浓度、大风量的形式排放的,为了降低治理费用,通常是利用吸附材料首先对低浓度废气进行吸附浓缩,然后再进行冷凝回收、催化燃烧或高温焚烧处理。吸附浓缩技术的应用近年来发展迅速,特别是沸石转轮吸附浓缩技术(采用多种类型的硅铝分子筛作为吸附剂)已经成为很多行业低浓度VOCs治理的主流技术。沸石转轮吸附浓缩技术最早从日本企业开始的,并在全世界范围内得到了应用。该技术净化效率高,尾气排放浓度稳定,采用高温热气流再生时安全性好,被视为诸如汽车制造等喷涂行业的最佳可行治理技术,国外的一些治理工程公司近年来开始在我国大规模地推广该技术,发展迅速,除了日本的几家公司以外,美国、韩国和台湾的一些公司也纷纷开始介入我国国内市场,近年来占领了很大一部分的市场份额。国内企业方面,广州黑马环保科技公司通过自主开发掌握了该技术,技术上逐步走向成熟,已在一些行业得到良好的应用。其他的一些有实力的工程公司也在加大力度研究开发该技术,如青岛华世杰等公司等,并开始在市场上推广应用。

(3)活性炭吸附集中再生技术

在诸如喷涂(如4S店喷涂)、印刷(包装印刷和书刊印刷)、化工、制药等行业,存在大量分散的小型企业,VOCs的排放量小、排放浓度低,但不能达到目前逐步严格的排放标准要求,这些企业的治理是目前VOCs减排与控制工作中的一个难题。活性炭吸附技术是简单易行、低成本的治理技术,是目前这些企业首选的治理技术。但对单个企业进行治理,建立相应的活性炭再生系统费用高,小企业往往难以承担治理费用。因此目前大量的企业只是安装了活性炭吸附装置,而没有安装活性炭再生装置,需定期更换活性炭。

由于更换活性炭的成本较高,更换下来的活性炭作为危废处理又增加了部分成本,因此在实际运行中缺乏监管的情况下吸附装置实际上成为摆设。各地环保管理部门已经逐步认识到了这个问题,为了减轻单个企业的治理费用,采用集中收集吸附使用过的活性炭,建立统一的活性炭异位(地)再生装置,是目前最为可行且成本低的一种模式。该模式在VOCs排放集中的区域/城市/工业园区中得到了各地管理部门的极大重视。

目前为止已经在山东、河北和江苏等地建立了活性炭的集中再生基地,每个再生基地的活性炭年再生量都达到了几万吨的规模,很好地解决了分散吸附后活性炭的循环利用问题,被认为是工业园区(如化工园区、制药园区、纺织印染园区等)中小企业集中区域VOCs治理的一个可行的低成本的解决办法。

(4)活性炭吸附回收的溶剂集中提纯利用技术

在很多行业中,如包装印刷、服装涂布整理、化工、制药、锂电池生产、化纤生产等行业,溶剂使用量大,进行溶剂回收具有很好的经济效益。但回收的溶剂往往是混合溶剂,或者含水量高,或者存在溶剂变质的问题,在大多数情况下不能直接回用于生产,需要进行精馏提纯以提高回收溶剂的价值。依靠单个企业建立溶剂提纯装置费用高,通常企业难以承受。在企业集中的地区,如各类工业园区,有政府部门出面组织,引入第三方运营机制,建立统一的溶剂提纯回收中心,可以大大降低企业的负担。目前在已经有锂电池行业、服装涂布行业、包装印刷行业等采用该模式进行VOCs的综合治理,并取得了很好的治理效果。

2 蓄热式(催化)燃烧技术逐步替代传统的(催化)燃烧技术

催化燃烧技术和高温焚烧技术是目前VOCs治理的主流技术,也是最为有效彻底的治理技术。无论是热力焚烧法还是催化燃烧法都需要将废气加热到相应的燃烧温度。如果废气中有机物的浓度较高,废气燃烧后所产生的热量可以维持有机物分解所需要的反应温度,采用燃烧法是一种经济可行的方法。传统的催化燃烧技术和高温焚烧技术由于换热效率低,当废气中有机物浓度较低时,采用需要大量能耗,治理设备运行费用高。

为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,近年来发展了蓄热式热力焚烧技术(RTO)和蓄热式催化烧技术(RCO)。蓄热系统是使用具有高热容量的陶瓷蓄热体,采用直接换热的方法将燃烧尾气中的热量蓄积在蓄热体中,高温蓄热体直接加热待处理废气,换热效率可达到90%以上,而传统的间接换热器的换热效率一般在50~70%。蓄热式(催化)燃烧技术的发展大大拓宽了催化燃烧技术和高温焚烧技术的应用范围,可以在较低浓度下使用,近年来得到了广泛地应用,并在很多行业中逐步替代了传统的(催化)燃烧技术(特别是在低浓度范围的VOCs废气治理),近年来得到了大量的推广应用。

3生物技术的不断深入发展,适用范围逐渐拓宽

生物法最早应用于废气脱臭。近年来随着对挥发性有机污染物治理技术研究的不断深入,生物法逐步被应用于挥发性有机污染物的治理领域。生物法具有设备简单,投资及运行费用低,无二次污染等优点,但由于生物法对有机污染物的降解速率较低,只是在处理低浓度有机废气时才具经济性。此外,由于生物菌种对有机物的降解具有专一性,只适合于易生物降解的有机物的净化,普适性较差。

由于具有绿色环保和处理费用较低等优点,近年来,生物法处理有机废气的研究工作进展很快,各种生物菌剂和填料的开发不断地取得突破,除了在除臭领域的应用外,近年来逐步拓展到酮类、醛类、酯类等多种类型的有机物的净化(在低浓度情况下使用),生物法在已经成为某些行业有机废气(特别是恶臭气体)治理的主要技术之一,适用范围不断拓宽。

4除臭市场需求巨大,除臭技术近年来得到了迅速发展

异味扰民问题已经成为影响现阶段我国经济发展和社会稳定的问题之一,异味的治理工作已经成为近年来各地环保部门最为关注的问题。

异味的产生源包括工业源和生活源。工业源包括炼油、塑料、橡胶、合成纤维、精细化工、日用化工、化学制药、生物制药、农药、化肥、纺织印染、工业污水处理、食品加工、肉产品加工、海产品加工、饲料加工等众多行业;生活源包括垃圾储存与转运、垃圾填埋与焚烧处理、生活污水处理、堆肥、餐饮油烟等等。

异味污染物排放浓度低,一般在几十ppm以下,有的甚至在ppb级,治理困难。异味治理涉及到民生问题,影响社会安定,因此近年来各地环保部门明显加大了对异味的治理力度。由于涉及的行业众多,加之之前经济快速发展过程中以为污染的遗留问题多,目前异味治理的市场巨大,为此近年来涉及到异味治理的相关技术发展迅速。

异味的治理技术涉及到吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术、光氧化及光催化技术等,各种治理技术均有所应用,其中以吸附技术、吸收技术、生物技术、低温等离子体技术为主,光氧化及光催化技术近年来也部分得到了应用,但具体的、长期的治理效果有待进一步考察与评估。此外,采用植物液掩蔽法去除异味在诸如垃圾转运站等场合也得到了大量的应用。

从目前的实际治理情况来看,治理企业普遍缺乏针对不同来源废气排放特征的认识,低温等离子体、光催化、光氧化等技术往往伴随着产生二次污染物等问题,废气排放成分解析又非常困难,在技术选择上存在很大的盲目性,致使很大一部分的治理项目效果不佳,导致重复进行治理的情况频发。

2.5 不同技术交互融合,组合技术发展迅速

VOCs治理的难点在于成分极其复杂,不同类型的化合物性质各异,在大多数行业中所产生的VOCs又是以混合物的形式排放。因此采用单一的治理技术往往难以达到治理效果,在经济上也不合理,通常情况下需要采用多种治理技术的组合治理工艺。因此近年来各种组合治理工艺发展迅速,如吸附浓缩+催化燃烧技术、吸附浓缩+高温焚烧技术、吸附浓缩+吸收技术、低温等离子体+吸收技术、低温等离子体+催化技术等。 采用组合治理技术,从净化效果上考虑是为了实现污染物的达标排放,是从成本上考虑可以降低治理费用,以最低的代价达到治理效果。

从目前的治理实践来看,大部分的行业中VOCs的治理都需要采用组合技术,有些行业甚至需要采用两种以上的组合技术采用实现治理效果。

5实施清洁生产,从源头上减少使用量和排放量是目前VOCs减排控制的发展趋势

对于挥发性有机废气的治理,首先应该从污染源头进行控制,减少生产工艺中VOCs的使用量。主要包括变更原材料,使用低污染的原材料取代高污染原材料;改善生产操作条件,降低有机物的无组织逸散;采用新工艺,尽量减少有机溶剂的使用量,限制污染物的产生。采取源头治理,改变粗放型的生产工艺,可以从根本上减少VOCs的排放,降低末端治理的负荷。

随着VOCs污染排放控制政策法规和管理制度体系的逐步建立,进行末端治理的代价提高,特别是VOCs的排污收费制度的实施和排放标准的逐步加严,倒逼企业开始注重清洁生产工艺的提升,从源头上减少VOCs的使用量和排放量。特别是在涉及到喷涂(涂料的使用行业)、包装印刷(油墨和胶粘剂的使用行业)、胶粘(胶粘剂的使用行业)和清洗(清洗剂的使用行业)等工艺的行业,尤其需要从源头减排做起,这也是发达国家VOCs治理的经验。

近年来在汽车制造行业开始大面积推广使用水性涂料,VOCs的排放大大减少,末端治理成本也随之大大降低;集装箱、造船等行业也在探索使用水性涂料;在包装印刷行业的复合膜制造过程中,开始大量推广无溶剂复合技术,在印刷过程中开始推广无苯无酮和单一溶剂油墨,可以大大降低未末端治理的成本;在纺织涂布行业中大大减少了使用溶剂的种类,便于溶剂的回收利用,使得治理成本大大降低;制定淘汰目录,在工业生产的清洗工艺过程中限制使用高毒性、高污染的清洗剂。


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