各種各樣的VOC催化燃燒控制方案及其優缺點：
一、研究現狀及發展趨勢
廢氣來源 ，管理難度大，一次性投資和運行成本高，基本上沒有回收價值。復雜成分的廢氣 難以凈化、分離和回收。
揮發性化合物(揮發性化合物的一個主要分支,是指在室溫下的飽和蒸汽壓大于70 pa,在正常沸點的化合物在260℃或 少。從環境監測的觀點來看，是指火焰離子化檢測器檢測的非甲烷烴的一般術語，包括烴類、氧烴類、鹵代烴類、氮烴類和硫烴類。根據一些的主要環境優先污染物清單，VOCs占80%以上。日本1974-1885年的年度環境調查表明，所檢測到的化學物質主要是鹵代烴(52種)，其次是一般碳氫化合物(43種)和含氮化合物(主要是硝基苯和苯胺類化合物)40種。上述三組毒物占總檢出毒物的70%。揮發污染嚴重,氮氧化物和CnHm光化學反應在太陽的作用下,吸收表面紅外輻射會導致溫室效應,臭氧層的破壞,形成臭氧空洞,導致人類癌癥和中毒的動物和植物。
隨著VOCs污染范圍的擴大和人們對其危害的逐漸認識，聯合國歐洲經濟委員會于1979年在日內瓦召開了一次以控制VOCs為的跨國空氣污染會議。1991年11月，通過了《關于跨國空氣污染的VOCs議定書》，要求簽署國將其1988年的VOCs排放量作為基礎。1990，美國修訂了《潔凈空氣法案》(CAA)，將VOCs排放量減少了70%，減少了2000。因此，VOCs的替代產品，尋找VOCs控制技術，已成為解決VOCs污染的必由之路。
隨著環保法規對VOC污染的日益重視和對VOC排放標準的嚴格要求，VOC的處理技術也在逐步完善和完善。
(一)VOC催化燃燒廢氣治理技術
早在1925年歐洲發達的活性炭固定床吸附裝置,1958年,日本開始使用這項技術。這是一種 經典和成熟的方法，可用于在室溫下處理任何濃度的廢氣。然而，在處理低濃度和高風量廢氣時，設備龐大且不經濟。針對高濃度廢氣排放溫度高的問題，美國于1950年成功了以氣為基礎的直接燃燒技術。1965年，日本與美國合作，將這項技術引入日本。廢氣加熱到760℃,可以將溶劑氧化分解成的二氧化碳和水,其缺點是高的燃料,所以它 應用于氣便宜的歐洲和美國等地區。之后，了催化燃燒技術。由于催化劑能在300-350℃下氧化分解溶劑，因此燃料成本降低，產生的NOx量 小。其缺點是需要對易發生催化劑中毒的廢氣中的物質和粉塵進行預處理。另外，催化燃燒裝置用換熱器的換熱效率較低，約為50%。為了提高熱效率和降低運行成本，1975年在美國 了一種傳熱效率大于90%的蓄熱式燃燒裝置。由于其較低的運營成本,因此,可用于中等厚程度的廢氣。這項技術也在歐洲發展起來。在日本，美國發展了一種改進的催化氧化法。1977年，該產品被日本鐵化機銷售。本產品能 經濟地處理高、中、高溫廢氣。
總的來說,根據加工、廢氣處理方法的方法主要有兩種:一種是回收方法,另一種是方法。回收方法主要包括碳吸附法、變壓吸附法、冷凝法和膜分離法。回收方法是采用溫度、壓力、選擇性吸附劑、選擇性滲透膜等物理方法分離VOC。方法包括熱氧化法、催化燃燒法、生物氧化法和綜合技術法，方法主要是利用熱、催化劑和微生物通過化學反應或生化反應將物轉化為CO2和水。
1、回收技術
(1)炭吸附法
碳吸附是目前應用 的回收技術。其原理是利用吸附劑(顆粒活性炭和活性炭纖維)的孔結構吸附廢氣中的VOC。將包含廢氣活性炭床,揮發性化合物的吸附劑吸附、凈化氣體,大氣中。
當碳吸附飽和時，飽和碳床被解吸并。當被蒸汽加熱時，VOC被吹出并與水蒸氣混合形成蒸汽混合物。蒸汽混合物被冷凝器冷卻，以將蒸汽冷凝成液體。如果VOC是水溶性的，則用蒸餾提純液體混合物;如果不溶于VOC，則直接用沉淀器回收VOC。由于在“三苯基”和水中使用的油漆不相互溶解，所以可以直接回收。
碳吸附技術主要用于廢氣成分簡單,回收價值高,物廢氣處理設備的大小和成本成正比的VOC氣體,但相對 立的廢氣流;正因為如此,木炭吸附床是 傾向于稀釋大容量物流、常用的VOC濃度小于5000 PPM。適用于低溫、低濕、大排量的場合，尤其適用于鹵化物的凈化和回收。
(2)冷凝法
冷凝是將廢氣冷卻到物露點溫度以下，使物凝結成液滴，從廢氣中分離出來，直接回收的簡單的回收技術。然而，在這種情況下，離開冷凝器的廢氣仍然含有高濃度的VOC，不能滿足環境排放標準。為了獲得高回收率,系統需要高壓力和低溫度、設備成本 增加。
冷凝法主要用于回收高沸點、高濃度的VOC。適宜的濃度范圍為5%(體積)。
(3)膜分離技術
膜分離系統是一種工藝簡單、回收率高、能耗低、無二次污染的新型分離技術。
膜分離技術的基礎是利用對物選擇性滲透的聚合物膜，使蒸氣的滲透比對空氣容易10~100倍，從而實現物的分離。
簡單的單級膜分離的膜分離系統,直接壓縮氣體通過膜表面,實現VOC的分離,而是因為,單級膜分離度很低,難以滿足分離的要求,多級膜分離系統將增加設備投資。
MTR公司了一種新型的集成膜系統，該系統只需使用膜，可提高回收率，降低系統成本。
該技術綜合了壓縮、冷凝和膜分離的 點，實現了分離。壓縮機將進氣提升到的壓力，再將進氣送至冷卻器冷凝，使部分VOC凝結，凝結水直接進入儲罐。離開冷凝器的冷凝氣體仍然含有大量的物質,并有很高的壓力,可以用來作為推動力的膜透性,膜分離不再需要額外的權力。不可冷凝的氣體被送到膜系統。選擇性滲透膜將氣體分成兩股流，去除從VOC非滲透側排出的凈化氣體。滲透物流是富含物的蒸汽，它循環到壓縮機的入口。該系統通常能從進氣中去除以上的VOC，使廢氣中的VOC達到環境排放標準。
該系統的 點是端面滲透物料的濃度與進氣濃度無關，而進氣濃度是由冷凝器的壓力和溫度決定的。
(4)變壓吸附技術
該技術使用吸附劑在的壓力下,物的吸附。當吸附劑飽和時，吸附劑被。不是利用蒸汽，而是通過壓力轉移去除物。當壓力降低時，物從吸附劑表面解吸。其 點是沒有污染,回收,可以回收活性物。但該工藝操作成本高，吸附需加壓，解吸需減壓，環保應用較少。
回收技術的適用范圍：
顆粒活性炭主要用于回收脂肪和芳香烴、大多數氯化溶劑、常用醇、一些酮和酯類等。常見的有苯、甲苯、二甲苯、正己烷、庚烷、甲基乙酮、丙酮、四氯化碳、乙酸乙酯等。但成本遠遠高于顆粒活性炭吸附。吸附法已 應用于涂料行業“三苯”,乙酸乙酯,制鞋行業“三苯”,甲苯、乙酸乙酯的印刷行業,電子行業的二氯甲烷和三氯乙烷回收。碳吸附法要求廢氣中VOC不應超過5000 0ppm，濕度不應超過50%。當濃度大于5000 0ppm時，應在吸附前稀釋。它不適用于某些活性物質，如酮、醛和酯。這類VOC與活性炭或活性炭表面發生反應，堵塞碳孔，使活性炭失活。
縮合法對高沸點物有較好的回收效果，對中、高揮發性物的回收效果較差。該方法適用于VOC濃度>5%時，回收率不高。然而，大部分廢氣中含有水分，當溫度低于0℃時，系統會結冰，降低系統的性，很少單 使用。
膜分離方法適用于處理一個物流,即0.1% < VOC濃度< 10%,膜系統的成本,流量成正比,與濃度。適用于高濃度、高價值的物回收，設備成本高。
從工業用聚烯烴裝置的沖洗氣中回收烯烴單體和氦。在環境保護，從加油站回收碳氫化合物，從制冷設備、氣溶膠和泡沫塑料的生產和使用中回收氟氯化碳，從PVC加工中回收氯乙烯單體。這種技術很有前途,出現新的膜和系統成本降低,這將成為一個重要的循環再利用的方式之一。
2、技術
(1)熱氧化
熱氧化系統是一種燃燒劑以物。其工作溫度高達700～1000℃。這不可避免地有很高的燃料成本，為了降低燃料成本，需要回收離開氧化劑的廢氣的熱量。傳統的壁面換熱和新的非定常傳熱技術有兩種回收方式。
式熱氧化是用來捕捉列管或板分區換熱器熱氣體排放凈化,它可以回收40% - 70%的熱量,和恢復的熱量進入氧化預熱系統的廢氣。在預熱后，廢氣可以通過火焰達到氧化溫度并被凈化。壁面傳熱的缺點是熱回收效率不高。
蓄熱式熱氧化(RTO)采用一種新的非穩態傳熱方式進行熱回收。其主要原理是廢氣與凈化廢氣交替循環，通過反復改變流動方向，限度地捕捉熱量，蓄熱系統提供的熱能回收。
在的周期內,含有廢氣進入RTO系統,首入耐火材料蓄熱床層1(床前的循環凈化空氣加熱),廢氣吸收熱量使床層的溫度上升1,然后進入氧化室;室內VOC氧化氧化為二氧化碳和水,凈化氣體,氧化后從燃燒室高溫凈化氣,到另一個冷蓄熱床層2,從熱床氣體排放凈化,存儲(用于預熱下一周期的廢氣)進入系統,并減少氣體排放凈化的溫度。這個過程持續一段時間。氣體流向反向，廢氣從床2進入系統。這一循環不斷地吸收和釋放熱量，而作為熱阱的儲熱床在進出口運行方式中不斷變化，產生了的熱回收，熱回收率可達的VOC去除率的。
(2)催化燃燒
催化燃燒類似于熱氧化處理VOC。它使用鉑、鈀等貴金屬催化劑和過渡金屬氧化物催化劑代替火焰。操作溫度低于熱氧化溫度，通常為250℃-500℃.因為溫度降低,允許使用標準的材料來代替昂貴的材料,降低設備成本和運行成本。與熱氧化類似，該系統可分為兩種類型的熱回收方法：壁式和式。
壁面催化燃燒是催化床后面的熱交換器。該換熱器不僅降低了廢氣溫度，而且對含VOC的廢氣進行了預熱。熱回收達到60-75%。這種氧化劑在工業過程中應用已久。
催化燃燒(有數只)是一種新的催化技術。它具有RTO的能量回收、催化反應的低溫操作和能量效率的優點。將催化劑放置在材料的頂部，以 純化。其熱回收率高達～。
RCO系統性能的關鍵是使用的催化劑，浸漬在鞍狀或蜂窩陶瓷、貴金屬或過渡金屬催化劑上，使氧化在RTO系統的一半溫度下發生，從而降低燃料消耗。降低了設備成本。
現在，一些已經開始使用RCO技術來廢氣，許多RTO裝置已經開始轉化為RCO，這樣 可以將運行成本降低33到75，并使氣體流量增加20至40。
(3)集成技術(炭吸附+催化氧化)
對于大流量、低濃度廢氣,單一的使用上面的方法費用高,不經濟。碳吸附具有處理低濃度和常量的優點。首先，用活性炭捕獲廢氣中的物，然后用熱空氣解吸，流量小得多。這樣可使VOC富集10-15倍，減少了廢氣處理量，減少了后處理設備的規模。利用催化燃燒的 點，將濃縮氣體送入催化燃燒裝置以VOC，適用于高濃度的催化燃燒。催化燃燒釋放的熱量可以通過壁面換熱器預熱到碳吸附床的解吸氣體中，降低了系統的能量需求。
使用碳吸附技術處理低濃度和大量的一個點,并利用催化床處理流程的優勢,高濃度的溫和,形成一種 的集成技術。該技術也已用于處理我國油漆、印刷和制鞋工業的高流量、低濃度廢氣。
技術的使用范圍：
(1)熱氧化
該熱氧化系統在700℃~1000℃范圍內運行，適用于流量為2000-500m3/hCOC，VOC濃度為100-2000PPM的條件下。
這種換熱器的優點是可以通過簡單的金屬換熱器捕捉到熱量，并且只需幾分鐘 能達到所需的操作條件，這是適合循環運行的。
熱氧化具有很高的氧化溫度、存儲可以處理難以物的熱分解過程,該系統是 - 的VOC速率是很常見的。熱回收效率在80%～90%之間。運行只需要少量或不需要燃料， 別是VOC含量相對較低的氣體，這些氣體的于壁間熱氧化。
熱氧化的缺點是：(1)高溫燃燒產生的氮氧化物，這也是一種危險的排放物，需要進一步處理;(2)熱反應較慢;(3)鹵化物處理不理想;(3)增設一個帶有后處理裝置的洗滌塔來處理酸性氣體;輸入空氣濃度不能超過25 LEL 5，設備投資成本高。
(2)催化氧化
在較低的溫度下催化氧化是熱氧化,通常在250℃至500℃的形式,它的容量是2000 - 20000 m3 / h,適合VOC濃度是100 - 2000 ppm,去除達以上。低工作溫度與壁間熱交換器結合可以減少啟動所需的燃料。
與熱氧化相比，催化燃燒具有以下優點：(1)反應溫度低于熱氧化，節省了燃料;(2)停留時間短，設備尺寸減小;(3)由于燃料的減少，產生的CO較少，CO和VOC相互轉化。(4)比熱氧化系統的啟動和冷卻時間短;(5)操作溫度低，不包括NOx的生成;(6)由于溫度的降低，采用標準材料代替昂貴的材料，提高了RCO系統的機械壽命。
催化氧化也有缺陷：(1)催化劑容易被重金屬或顆粒失活;(2)鹵化物和硫化物處理后會產生酸性氣體，需要用洗滌塔進一步處理;(3)廢物催化劑如果不能回收，則應加以處理;空氣濃度不應超過25。
(3)集成技術(炭吸附+催化燃燒)
碳吸附VOC復蘇已 應用于油漆、印刷和電子行業,率可以達到90%到,但對于低濃度氣體,從經濟上的考慮,采用循環經濟,技術。
綜合技術的優點是以較低的成本處理低濃度和大氣廢氣。通過濃縮廢氣，減少了待處理廢氣的體積。采用體積較小的催化燃燒氧化劑處理大流量的廢氣，降低了設備和運行成本。
該技術不適用于高活性、反應性VOC和相對濕度大于50%的場合。含鹵素廢氣仍需采用后處理設備處理。
可以看出，上述每一種方法都有其各自的優缺點和適用對象。總結和比較了幾種常用方法的優缺點。
熱力燃燒法TO
1. 凈化
2。能凈化各種廢氣,不需要預處理,減少不穩定、性高嗎
三。當排氣濃度高且時，熱能可重復使用。
1.高處理溫度和耗
2. 存在二次污染
3.燃燒單元、燃燒室和熱回收單元價格昂貴，難以維護。
4所示。處理大流量,低濃度廢氣能量消耗太大,運行費用高
RTO
1。具有的優點是，但需要廢氣的復雜預處理。
2.能耗遠低于TO，可處理大流量、低濃度的廢氣。
1.處理溫度低于TO，但仍較高，仍有少量二次污染。
2. 造價較高
3. 占地面積大
催化燃燒法 CO
1。的凈化、無二次污染
2。能耗低，比同等條件下低50%，操作成本低。
1.當電能預熱時，低濃度廢氣無法處理。
2.催化劑成本高，使用壽命有限
3. 復雜廢氣需預處理
RCO
1。的凈化、無二次污染
2。在各種燃燒方式中，能量消耗低，排氣濃度為1-1.5 g/M3。
3.能處理各種廢氣
1.整體式覆蓋面積小，但維護困難。
2. 分體式占地面積大
3.積分不應該用于高濃度(4 g / m3),或催化床超溫
4. 復雜廢氣需預處理
吸附法
1. 可凈化大流量低濃度廢氣
2。單種廢氣的溶劑回收
3. 運行費用較低
1. 吸附劑需補充和
2.先冷卻溫度較高的廢氣
3. 復雜廢氣需預處理
4. 管理不便
5. 存在二次污染
6. 性差
吸收法
1.以親水溶劑蒸汽水為吸附劑，設備成本低，操作成本低，性好。
2。可以使用,如酯吸收苯廢氣,凈化率高嗎
3. 適用于大流量低濃度廢氣
1。當水作為吸附劑時，需要對所產生的廢水進行處理。
2. 吸收、脫吸控制管理復雜
(二)低濃度、大風量廢氣的治理技術
在使用溶劑等溶劑時，如汽車涂裝、印刷等工業排放的廢氣，其 點是溶劑濃度低，空氣體積大，如果采用這樣的方法將使用大量的設備，消耗大量的資金。目前，世界上對低濃度、大風量的廢氣的處理主要有以下幾種方法。
(1)蜂窩輪式濃縮系統
該系統在1977 - 1979年由日本、瑞典活潑,Zeol公司1985 - 1986年的成功和銷售。1990年左右，該技術從日本引進歐美，溶劑排放總量控制嚴格，市場急劇擴大。該系統采用蜂窩輪連續吸附和分離低濃度、大風量廢氣中的溶劑。然后，通過對小風量熱風的解吸，高濃度、小風量的溶劑氣。后與小催化燃燒或濃縮的氣體活性炭回收設備組合,構成經濟的處理系統。系統的關鍵部件是圓柱形吸附輪，它由活性炭或疏水性沸石加工成波紋狀，然后軋制成蜂窩結構。整個蜂窩輪分為吸附區和區。當含溶劑的廢氣通過吸附區時，含溶劑的廢氣被吸附，凈化氣體排出。車輪吸附的溶劑隨車輪的旋轉進入區，在120~140℃的熱風中加熱和解吸，并隨熱風排出。由于剝離遠低于吸附空氣體積,所以脫附氣體濃度的溶劑可以增加10到20倍。解吸后的廢氣只能通過吸附空氣體積的一個或多個裝置來處理。該系統體積小，成本低。它已成為處理低濃度、大風量廢氣的方法，并了 的應用。但其引進價格昂貴，在我國經濟中普及難以承受。發揮其凈化過程的優勢,國內研究單位,主要設備是我國修改申請。例如，使用填充有蜂窩活性炭的固定吸附濃縮裝置代替蜂窩輪濃縮裝置。蜂窩輪轉動的影響是通過在多個固定床之間的吸附和解吸過程切換來實現的。該方法不存在旋轉部件和動態密封問題，具有制造簡單、維護方便、廉、在原工藝中具有濃縮功能等優點。在郵電部印花局引進的法國六色印刷機廢氣處理中，利用該工藝設備完成了21000~30000 m3/h風量自動控制的工業試驗，經過兩年的運行試驗，取得了滿意的效果。為我國治理廢氣的低濃度、大風量提供了一種適用的方法。
(2)液體吸收法
該方法是通過與廢氣接觸使液體吸收劑吸收的溶劑，然后通過解吸除去或回收溶劑，使吸收劑、再利用。由于該過程中可以使用 定的吸附和催化燃燒單元，所以可以使用多倍氣體容量的塔式吸收裝置，使設備體積小得多，而且設備的成本也較低。但是很難找到理想的吸收劑，因為溶劑一般是非極性物質，它們對極性水分子排斥，很難溶解，而油或芳烴萃取劑在溶劑中的溶解度較高，一般價格較高，有些仍有異味。國內對它的研究一直在水中添加表面活性劑等活性成分的方法,來提高溶劑的溶解度。結果表明，用該吸收劑處理含苯噴漆尾氣是可行的，但該實驗室研究成果尚未推廣應用，這可能與吸收能力有限的吸收劑的有關。近年來，我國采用了柴油、芳烴等廢氣吸收劑作為吸收劑。一些實例已經在工業上了應用。但是，吸附劑由于操作成本高而不能進行處理，或者由于吸附劑本身的損失而不能進行處理。液體吸收法在應用較少，報道較少。看過報道日本印刷廠使用液體吸收,吸收劑的使用液體含有催化劑,使用操作成本低,但需要進一步提效率。由于液體的吸收，還有許多問題需要解決，這限制了它的應用。
(3)生物處理法
自20世紀40年代和50年代以來，德國和美國成功地發展了原料脫臭技術。1970年，日本對土壤脫臭和活性污泥脫臭進行了研究，了各種除臭裝置，并將其應用于實際中。方法是通過微生物分解溶劑。由于其能耗低，運行成本低，受到人們的重視。 別是在歐洲，德國是技術發展的中心，應用案例的數量也在逐漸增加。其缺點是對各種溶劑具有選擇性，限制了其應用。目前已用于廢水處理廠、飼料加工廠等廢水處理廠中硫化氫、低分子醛、乙醇和酸的脫臭。用于彩色膠片乳劑涂布和干燥過程的甲醇,乙酸乙酯的治理也取得了很好的結果。甲苯、二甲苯等非親水性芳香族化合物的生物處理技術也了成功的發展。與其他方法相比，該方法具有占地面積大的缺點。
(4)其它方法
除上述三種工業化方法外，2種方法仍處于實驗室研究階段。
a) 固體膜分離凈化法
方法是使用膜分離凈化廢氣,氣體膜分離過程的分離組件是使用膜透性差異。國內家對管狀硅橡膠膜分離含苯廢氣進行了研究。測定了二甲苯與空氣的分離系數。推導了管式膜分離器內氣體分離因子與雷諾茲數之間的關系。利用膜分離方法富集低濃度廢氣，再進行回收或催化燃燒處理的研究，目前尚處于實驗室階段。結果表明，甲苯和二甲苯的凈化率可達90倍，濃度比可達10-20倍，可降低濃度、大體積苯廢氣的處理成本。因此,膜分離技術應用于低濃度、大風量包含苯內容不失為一種經濟、的廢氣處理系統的新方法。
b) 光催化氧化技術
家利用臭氧作為輔助氧化劑對苯的光催化氧化進行了研究，并利用各種光催化氧化反應作為補償技術處理苯、甲苯、二甲苯、乙苯廢氣。結果表明，與活性炭吸附、催化燃燒等補償技術相比，光催化氧化具有的經濟潛力。
低濃度、大體積廢氣的處理，無論采用哪種方法，成本都很高。光催化過程排氣技術bek經驗研究,實踐經驗,在國內首先介紹大規模工業廢氣凈化的使用。形成了一系列工業光催化廢氣凈化裝置。
光催化除臭劑Anjule是在催化劑作用下，利用生物噴霧預處理，然后進入光催化凈化裝置，在室溫下將廢氣轉化為CO2和H20的一種環保設備。目前，該裝置已被用戶 使用，并取得了良好的凈化效果。
光催化劑技術主要是銳鈦型二氧化鈦(二氧化鈦),成功使用bek新型光催化劑材料,已經把它作為一個關注本世紀的發展,和被稱為當今世界的空氣凈化除臭劑的之一,在中國bek推動也 應用。
