20李建军南京培训讲义

挥发性有机物净化工艺简介与案例分析李建军总工/高工13851549415江苏齐清环境科技有限公司目录01OPTION02OPTION03OPTION有机废气检测技术简介有机废气净化治理技术有机废气安全设计要点01OPTION有机废气检测技术简介（一）VOCs的定义12学术定义：VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。TVOC定义：总挥发性有机物TVOC包括：苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、乙苯、乙酸丁酯、十一烷，共计九种物质；CMA检测报告中总挥发性有机物TVOC的浓度为以上九种物质浓度之和。以上资料适用于室内空气质量监测。VOCs和TVOC的区别（一）VOCs的定义天津市VOCs检测方法（一）VOCs的定义TVOC与其他有机物对应关系检测结果检测项目采样时间RTO焚烧炉进口RTO焚烧炉出口排放浓度mg/m3排放速率kg/h排放浓度mg/m3排放速率kg/h三氯甲烷第一次5565.1122.50.169第二次5024.4515.50.122第三次3683.496.585.24×10-2TVOC第一次45.40.41713.80.104第二次63.40.56220.40.161第三次70.40.66721.80.173检测项目采样时间活性炭纤维吸附装置进口活性炭纤维吸附装置出口排放浓度mg/m3排放浓度mg/m3甲苯第一次4.34×103159第二次5.38×103401第三次5.94×10381.4TVOC第一次67774.6第二次622104第三次822138（一）VOCs的定义TVOC与非甲烷总烃对应关系检测结果检测项目采样时间2#焚烧炉废气排放进口2#焚烧炉废气排放出口排放浓度mg/m3排放速率kg/h排放浓度mg/m3排放速率kg/hTVOC第一次283\6.325.33×10-2第二次349\32.00.244第三次326\21.40.162非甲烷总烃第一次236/39.30.332第二次252/78.90.603第三次355/3182.41检测项目采样时间1#焚烧炉废气排放进口1#焚烧炉废气排放出口排放浓度mg/m3排放速率kg/h排放浓度mg/m3排放速率kg/hTVOC第一次6.17\7.872.32×10-2第二次3.62\7.032.11×10-2第三次3.11\14.74.36×10-2非甲烷总烃第一次719/2100.618第二次1.06×103/2050.741第三次329/1480.440（一）VOCs的定义有机物与非甲烷总烃对应关系检测结果标准气体名称标准气体浓度非甲烷总烃检测浓度苯、二甲苯苯：347.52mg/m3对二甲苯：477mg/m362.78mg/m3甲醇150mg/m322.13mg/m3非甲烷总烃一般定义C2—C8之间的烃类，包括部分苯系物，但有机物浓度的检测结果和非甲烷总烃的结果并没有任何直接的孰大孰小的关系，结果大小只说明了其对检测器的灵敏度不同而已。（一）VOCs的定义3VOCs官方含义：除电厂SO2、NOx、粉尘之外的一切对大气环境有不良影响的废气污染物，包括有颜色、异味的物质。在基本完成脱硫、脱硝、除尘等大规模提标改造后，现阶段将进入全面的废气整治阶段。目标我们的VOCs治理工作不仅包含各类有机物，是除脱硫脱硝以外的其他各类废气治理，其最终目的是使得我们的大气环境质量包括PM10、PM2.5、臭氧等污染物浓度有明显改观。（二）VOCs常见检测方法方法常见检测方法主要有光离子气体传感器（PID）、氢火焰离子化检侧器（FID）、催化氧化-NDIR（非分散红外技术）法。01检测原理：由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电场，待测气体在紫外灯的照射下离子化，生成正负离子，在电极间形成电流，经放大输出信号。气体在被检测后，离子重新复合成为原来的气体和蒸气，PID是一种非破坏性检测器，它不会“燃烧”或永久性改变待测气体。紫外灯管铜电极（二）VOCs常见检测方法芳香类：含有苯环的系列化合物，比如：苯，甲苯，萘等;酮类和醛类：含有C=O键的化合物。比如：丙酮，等;氨和胺类：含N的碳氢化合物。比如二甲基胺等;烃类及其衍生物：卤代烃类、硫代烃类、不饱和烃类;不含碳的无机气体：氨、砷、硒等，溴和碘类等。能测气体空气（N2、O2、CO2、H2O）、常见毒气（CO、HCN、SO2）、天然气（甲烷、乙烷、丙烷等）、酸性气体（HCl、HF、HNO3）氟里昂气体不能测气体优点：高灵敏度，响应速度快，安全可靠，适合高浓度废气检测。缺点：使用寿命较短、高湿环境影响检测效果，部分因子偏离度高优缺点01（二）VOCs常见检测方法检测原理：气样与燃烧气体一同按照一定的流量送入检测单元进行燃烧，测量在集成电极之间所产生的碳素粒子所产生的离子电流。无机气样在这里的燃烧温度下不会产生离子化，对大多数有机物质有较好的应答，可以对VOC总量进行测量。02（二）VOCs常见检测方法几乎对所有挥发性的有机化合物均有响应，对所有径类化合物、含杂原子的烃类有机物（碳数≥3）的相对响应值几乎相等，这给化合物的定量带来很大的方便，而且灵敏度高，所以成为应用最广泛的气相色谱检测器。需要三种气源及其流速控制系统，尤其是对防爆有严格的要求优点缺点02（二）VOCs常见检测方法03（二）VOCs常见检测方法对挥发性有机物各组分的响应度达90%以上，灵敏度高，由于不需要氢气或火焰，使用过程更安全。目前已经被推广为ISO标准（13199-2012）。CO、CO2浓度过高会对检测结果造成干扰，增加测量误差，废气中含卤族元素时二次污染物易腐蚀检测仪器优点缺点03（二）VOCs常见检测方法三种方法灵敏度比对碳氢化合物（二）VOCs常见检测方法三种方法灵敏度比对碳氢氧化合物（二）VOCs常见检测方法三种方法灵敏度比对含氯有机物（二）VOCs常见检测方法三种方法灵敏度比对其他有机物（三）VOCs常用检测设备介绍便携式总烃分析仪（SmartFID）1检测原理：由火焰离子检测器对被测量气体中碳氢化合物浓度转化为电信号。由氢气和不含VOC的空气一个电场环境下的燃烧器燃烧，高温下样气中碳氢化合物发生化学电离为CH结构的CHO+离子。仪器带有自动控制火焰检测器，测量气泵以及压力控制器。所有接触到被测气体的部件均加热到200℃。所以SmartFID可以适于几乎所有工业工程应用而不受冷凝物影响。（三）VOCs常用检测设备介绍便携式总烃分析仪（SmartFID）1测量成分：碳氢化合物，氯化烃测量原理：火焰离子检测器（FID）测量范围：5个可选量程/自动切换，量程可自由编辑，标准：0-10ppm到0-10Vol.%可选：0-1ppm到0-1Vol.%预热时间：25min反应时间：1.5s特点：自动监测重要任务和参数；嵌入式微处理器自动操作，手机App直接与远程数据监控平台连接；内置加热控制器控制5米长加热管；长期用户现场验证的可靠检测技术；低燃料消耗技术；低操作成本（三）VOCs常用检测设备介绍可燃气体分析仪（PrevEx系列FTA分析仪）2检测原理PrevEx系列FTA分析仪是监测可燃气体爆炸下限（LEL）的分析仪。PrevEx是英文Prevent（防止）和Explosion（爆炸）的组合，取意于分析仪的防爆监测能力。采用独有的火焰温度技术，与工业上常见的火焰离子化检测器不一样，分析仪有很小的火焰燃烧室，在工作过程中火焰持续燃烧。样品气体从工艺管线经过取样管路进入燃烧室内焰燃烧，安装在燃烧室的热偶原件会检测到火焰温度的变化，传感器将信号转换成%LEL数值显示。火焰温度技术使其成为业界最可靠的监测系统，具有测量准确、响应时间快等特点，可用于RTO炉系统中，准确监测可燃气体浓度，使RTO炉稳定安全运行。（三）VOCs常用检测设备介绍可燃气体分析仪（PrevEx系列FTA分析仪）2特点：1、卓越的安全性：采用独有的传感火焰技术，避免了催化传感器易受污染、测量不准、经常误报等缺点，最真实的反应系统的当前状况。分析仪要么正常工作，要么报警给出。2、原位安装，最快的响应时间：响应时间1s，比工业上其他测量类型检测仪器快8倍之多。原位安装，不需要样品泵或鼓风机，极大缩短了样品路径，可以直接安装在不同类型的工艺管道或风道。3、高效运行，降低维护需求：采用模块化设计，部件更换方便，维护时间短。4、精确定制，满足客户需求：包含多种型号，均可检测可燃气体，检测过程不受生产工艺的影响（三）VOCs常用检测设备介绍测量成分：挥发性有机物测量原理：光离子检测器（PID）检测范围：0.1-5000ppm特点：响应时间短，检测范围宽；内置强力吸气泵；现场检测操作方便，数据准确VOC检测仪（美国华瑞PGM7300）302OPTION有机废气净化治理技术（二）VOCs典型治理技术VOCs治理技术源头控制末端治理清洁生产原料替代工艺改进回收法其他技术焚烧法冷凝法吸收法吸附法等离子法火炬燃烧催化燃烧直燃焚烧蓄热燃烧注重生产全过程的物料回收，充分实现再回收、再利用，防止和减少污染的产生采用低VOCs含量的原料，如包装印刷过程中使用低VOCs溶剂、汽车涂装过程使用低VOCs涂料等采用先进的工艺技术，如汽车涂装过程中用3C1B工艺代替传统的3C2B工艺（1）冷凝法定义：将废气降温至VOCs成份露点以下，凝结为液态后加以回收。使用条件：适用于高浓度、成份单纯且回收价值高的VOCs分类：直接冷凝法和表面冷凝法特点：冷凝法处理成本较高；适用浓度≥10000ppm以上；常搭配其他控制技术，如焚烧、吸附、洗涤等作为前处理步骤。石墨换热器（表面冷凝法）废气喷淋塔（直接冷凝法）（1）冷凝法（1）冷凝法物质名称温度蒸气压浓度冷凝效率乙醇78.3℃101.3kpa1595.4g/m340℃17.89kpa316.2g/m320℃5.87kpa110.9g/m393％0℃1.59kpa32.2g/m398％二甲苯140℃101.3kpa3127g/m3－40℃2.542kpa103.5g/m396.7%20℃0.894kpa38.9g/m398.8%0℃0.216kpa10.1g/m399.67%有机物冷凝效率估算有机废气冷凝效率计算依据111RTPMC＝222RTPMC＝)1(122PPPPP＝式中：C1－气体的冷凝前浓度，g/m3；C2－气体的冷凝后浓度，g/m3；M－气体物质的分子量；P1－气体在T1时饱和蒸气压；P2－气体在T2时饱和蒸气压；R－常数，为8.314；P－大气压，101325pa；η－冷凝效率。（2）吸收（洗涤）法使用条件：溶解性良好的VOCs；用化学药剂将VOCs中和、氧化或其他化学反应破坏优点：投资成本低；传质效率高；对酸性气体也有高处理效率缺点：有后续废液处理问题；颗粒物浓度高，导致塔堵塞；排气可能造成白烟旋流板塔多层洗涤塔（2）吸收（洗涤）法填料塔惯性碰撞本项目中污染物包括分子态的有机物及颗粒状涂料，因此惯性碰撞机理起较大作用。分子扩散对气膜控制的如HCl、NH3等污染物效果较好，对液膜控制过程的污染物净化效果不佳。甲苯等难溶性有机物属液膜控制。凝聚本项目中的污染物浓度通常较低，且温度为常温，因此该机理不起作用。净化机理综上所述，采用填料塔对酸碱性污染物效果较好，对不溶于水的污染物则效果不佳，其净化机理主要通过惯性碰撞和分子扩散进行，凝聚机理基本不起作用。（2）吸收（洗涤）法填料塔废气净化塔中填料塔应用较多，但同时还存在其它多种塔，如旋流板塔、空塔、泡罩塔等。填料塔主要利用塔中的填料的巨大比表面积，提高废气与吸收液直接的接触比，从而提高废气的净化处理效果。对含粉尘的酸碱气体不适合；空塔常用作高温气体或加湿的预处理设备，旋流板塔具有较强的防堵性能，通常用作大风量或含有粉尘的废气净化，其净化机理主要通过高速气流将液滴雾化后，依靠液滴的巨大比表面与废气接触从而净化废气；填料塔需要较低的空塔气速，而