日前，北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)獲悉，浙江寧波工業(yè)固定源揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)指南（試行）已經(jīng)印發(fā)。指南對(duì)工業(yè)固定源VOCs來(lái)源、VOCs治理技術(shù)等做了具體規(guī)定。詳情如下：

工業(yè)固定源揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)指南(試行)

1概述

1.1定義

揮發(fā)性有機(jī)物(以下簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs)定義為滿(mǎn)足以下任一條件的有機(jī)化合物：

(1)在太陽(yáng)紫外線(xiàn)存在下，可與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生光化學(xué)氧化物;

(2)20oC下蒸汽壓大于10Pa;

(3)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.3kPa)下沸點(diǎn)不高于260oC。

1.2來(lái)源

VOCs排放來(lái)自于自然源和人為源。自然源主要為植被排放等;人為源又分為移動(dòng)源和固定源，固定源中又包括生活源和工業(yè)源等。

工業(yè)固定源VOCs排放所涉及的工業(yè)行業(yè)按產(chǎn)品生命周期可劃分為：

(1)有機(jī)溶劑產(chǎn)品的生產(chǎn)：包括煉油與石化、有機(jī)化工等溶劑提煉或有機(jī)物生產(chǎn)的行業(yè);

(2)有機(jī)溶劑產(chǎn)品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和營(yíng)銷(xiāo)：主要是油品、燃?xì)狻⒂袡C(jī)溶劑的儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)、配送和銷(xiāo)售過(guò)程等儲(chǔ)運(yùn)和零售行業(yè);

(3)以有機(jī)溶劑為原料的生產(chǎn)：包括涂料行業(yè)，合成材料行業(yè)，食品飲料行業(yè)，膠粘劑生產(chǎn)行業(yè)，日用品行業(yè)，農(nóng)用化學(xué)品行業(yè)等;

(4)有機(jī)溶劑產(chǎn)品的使用：包括裝備制造業(yè)涂裝、半導(dǎo)體與電子設(shè)備制造、包裝印刷、醫(yī)藥化工、塑料和橡膠制品生產(chǎn)、人造革生產(chǎn)、人造板生產(chǎn)、造紙行業(yè)、紡織行業(yè)等。其中，裝備制造業(yè)涂裝涵蓋所有涉及到涂裝工藝的行業(yè)，如機(jī)動(dòng)車(chē)制造與維修、家具、家用電器、鋼結(jié)構(gòu)、金屬制品、彩鋼板、集裝箱、造船、電器設(shè)備等眾多行業(yè)。

由于工業(yè)固定源產(chǎn)生的VOCs占比較大，通過(guò)管控可以獲得較明顯成效，是重點(diǎn)減排對(duì)象。

1.3影響與危害

在大氣環(huán)境中，VOCs發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成臭氧等光化學(xué)氧化物質(zhì)，對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。

以固態(tài)或液態(tài)形式排放的VOCs會(huì)直接形成(一次)PM2.5。以氣態(tài)形式排放的，在大氣環(huán)境溫度下快速凝結(jié)成顆粒物，這些稱(chēng)之為可凝顆粒物大部分都是PM2.5。VOCs排放也是二次顆粒物的關(guān)鍵前驅(qū)物之一，它與硫酸鹽、氮氧化物、氨等污染物在大氣環(huán)境中通過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成細(xì)顆粒物，造成了大多數(shù)的PM2.5污染。

有些VOCs是有毒有害物，其具有揮發(fā)性、脂溶性及滲透性，呼吸等方式

進(jìn)入人體，傷害人體健康。有些VOCs是惡臭氣味，對(duì)人體生理及心理皆會(huì)造成一定的影響。

2治理技術(shù)

污染控制通?？赏ㄟ^(guò)污染預(yù)防、過(guò)程控制和末端治理等三個(gè)層次來(lái)實(shí)施。由于污染預(yù)防和過(guò)程控制等措施與行業(yè)特性關(guān)系密切，宜分行業(yè)研究，故本指引僅限于末端治理技術(shù)。

VOCs末端治理技術(shù)可以有很多選擇，在工程實(shí)踐中已有應(yīng)用的方法匯總于表2-1和圖2-1。



從資源循環(huán)利用的角度，溶劑回收是最佳選擇。溶劑回收最常用的方法是吸附法，其中顆粒活性碳吸附、碳纖維吸附等技術(shù)是經(jīng)典的成熟技術(shù)代表;冷凝法是溶劑回收的最終手段，也是高濃度VOCs、小風(fēng)量氣體預(yù)處理的常用方法，但冷凝后VOCs濃度仍難達(dá)到直接排放的要求，所以需要和其他方法組合使用。吸收法、膜過(guò)濾、靜電法等技術(shù)在特定的工業(yè)行業(yè)和VOCs組份情況下，也是溶劑回收的有效方法，如吸收法用于合成革DMF溶劑回收，膜過(guò)濾法用于儲(chǔ)運(yùn)油氣回收，靜電法用于合成革增塑劑回收等。

從資源綜合利用的角度，熱量回用也是一個(gè)好方法，即采用燃燒法氧化分解VOCs，并回收利用有機(jī)物的分解熱量。換熱式熱氧化是最經(jīng)典的方法，但往往需要消耗不少燃料;通過(guò)蓄熱式換熱，可有效提高換熱效率，減少能源消耗;采用催化氧化可以通過(guò)大幅降低氧化溫度，減少能源消耗。如果VOCs濃度較低，可通過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪濃縮，將VOCs濃度濃縮提高后再采用熱氧化方式進(jìn)行凈化處理。

火炬是石化和有機(jī)化工企業(yè)常用的VOCs治理方法，但主要用于應(yīng)急排放處理和開(kāi)停工排放處理。化學(xué)氧化、等離子氧化、光催化氧化、生物分解等VOCs治理技術(shù)正在不斷發(fā)展中，特別是一些低濃度并具有明顯氣味污染的場(chǎng)合，這些技術(shù)已取得了較成功的工程應(yīng)用。

為改善環(huán)境空氣質(zhì)量，降低PM2.5污染濃度，大幅減少PM2.5前體物——VOCs排放量，是我們當(dāng)前面臨的緊迫任務(wù)。采用最先進(jìn)的治理技術(shù)，最大限度減低VOCs排放濃度，是VOCs減排的重要措施之一。吸附、熱氧化和冷凝等方法不僅技術(shù)成熟，凈化率高，而且通過(guò)溶劑回收或熱量回收還可獲得相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，是取得實(shí)質(zhì)性減量排放的有效技術(shù)手段。

根據(jù)寧波市的特點(diǎn)，重點(diǎn)推薦的VOCs末端治理技術(shù)為：吸附、燃燒、冷凝等三大方法。


2.1吸附法

吸附(Adsorption)技術(shù)早在二十世紀(jì)五十年代就廣泛用于VOCs的高效回收，隨著吸附劑改良以及吸附系統(tǒng)改進(jìn)，吸附技術(shù)在VOCs治理應(yīng)用更加廣泛、深入。

吸附原理為VOCs氣體通過(guò)一多孔固體物質(zhì)(吸附劑)，使之附著于其固體表面上，從而達(dá)到去除的目的。

最常用的吸附劑是活性炭，其由煤、木材、果殼、石油焦等原材料制得，具有巨大表面積的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)。

吸附劑的有效性主要取決于吸附VOCs的表面積，一般來(lái)說(shuō)表面積越大吸附能力越大。

吸附劑的吸附能力用吸附容量表征，其是重要的技術(shù)性能參數(shù)之一?；钚蕴课絍OCs的飽和吸附容量約20~40%wt;用于吸附裝置中活性炭的實(shí)際有效吸附量約為飽和容量的40%以下。

吸附容量主要影響因素有：

(1)溫度——通常，適宜的吸附溫度是不高于40℃;

(2)壓力——壓力高時(shí)，有利于吸附進(jìn)行;

(3)濃度——濃度高時(shí)，VOCs容易被吸附;

(4)分子量——當(dāng)分子量較小時(shí)，通常不容易吸附;但當(dāng)分子量大于200時(shí)，不容易脫附;

(5)化學(xué)活性——有些VOCs分子會(huì)與活性炭表面發(fā)生反應(yīng)，如有機(jī)酸、醛以及部分酮和某些單體;而酮類(lèi)、酯類(lèi)或鹵素等溶劑時(shí)，易氧化分解或水解，產(chǎn)生腐蝕性;

(6)濕度——?dú)怏w中水分子會(huì)與VOCs分子競(jìng)爭(zhēng)吸附，特別是當(dāng)相對(duì)濕度大于50%時(shí);

(7)顆粒物——液狀和顆粒態(tài)的污染物會(huì)積聚在吸附劑表面造成吸附失效以及流阻大幅增加。

2.1.1顆?；钚蕴课窖b置

一套完善的吸附裝置可以長(zhǎng)期保持VOCs去除率不低于90%。

2.1.1.1更換式顆?；钚蕴课窖b置

更換式顆?；钚蕴课窖b置在活性炭吸附飽和后，需將碳床內(nèi)失效活性炭全部重新更換。由于活性炭更換的成本較高，通常將這種裝置用于去除氣味和較低VOCs濃度(<40~50mg/m3)的場(chǎng)合。一般認(rèn)為當(dāng)活性炭更換周期達(dá)6個(gè)月至1年時(shí)，更換式顆?；钚蕴课窖b置才具有經(jīng)濟(jì)可行性。

在工程應(yīng)用中，活性炭床空塔速度設(shè)計(jì)為0.1~0.3m/s，活性炭的吸附容量約為碳裝填量的10%以下，其受實(shí)際應(yīng)用條件和要求影響，會(huì)有很大的變化，通常需要參照同類(lèi)工程經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)試驗(yàn)確定。

更換下來(lái)的失效活性炭應(yīng)合規(guī)處置。

2.1.1.2再生式固定床顆?；钚蕴课窖b置

再生式固定床顆粒活性炭吸附裝置是實(shí)際應(yīng)用中較有效VOCs治理裝置。裝置中至少有2個(gè)床體裝填活性炭，其中1個(gè)可以離線(xiàn)脫附再生，而其余吸附床可以連續(xù)吸附，其處理流程示意見(jiàn)圖2-2。


吸附床的碳床厚度一般為450~1200mm，空塔風(fēng)速通常取0.1~0.5m/s，流程阻損約為750~3750Pa。

碳床離線(xiàn)脫附再生時(shí)間確定有2種辦法。最有效的辦法是在碳床出口處設(shè)置VOCs濃度檢測(cè)儀，根據(jù)實(shí)測(cè)濃度確定脫附再生時(shí)間;另一種辦法是根據(jù)活性炭供貨商提供的穿透曲線(xiàn)和VOCs產(chǎn)生量，估算吸附周期，定時(shí)離線(xiàn)脫附再生。吸附周期也可以利用便攜式VOCs檢測(cè)儀通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)穿透時(shí)間來(lái)確定。但當(dāng)氣體流量和濃度不是均勻穩(wěn)定的情況下，這種辦法無(wú)實(shí)用意義。

常用的脫附再生工藝是熱吹掃。如果吹掃流體是蒸汽，則再生凝結(jié)液是液態(tài)溶劑和水的混合物。

脫附再生開(kāi)始后，蒸汽逆向(與吸附反向)送入碳床，待碳床和床體受熱升溫后，蒸汽將VOCs從活性炭中脫出并攜帶至冷凝器。冷凝液進(jìn)入重力分離器，溶劑與水中分離得到回收。不凝性氣體返回吸附床。但與溶劑分離后的水會(huì)成為二次污染。

常用脫附溫度110℃以上;脫附時(shí)間約30～60分鐘;蒸汽用量可按0.25～0.35kg/kg碳估算。

脫附完成后，需要引入處理后的干凈氣體對(duì)碳床進(jìn)行冷卻和干燥。整個(gè)脫附再生過(guò)程約需1~1.5小時(shí)。

脫附熱吹掃也可以采用熱氣體，如氮?dú)?。脫附過(guò)程與蒸汽脫附相似，由于無(wú)需干燥，所以整個(gè)脫附周期約需45～60min。

與傳統(tǒng)的蒸汽脫附不同，由于采用氮?dú)庾鳛閭鳠岷兔摳降慕橘|(zhì)，所以回收的溶劑液體中水的含量很低，對(duì)于水溶性較大的溶劑更具回收優(yōu)勢(shì)。同時(shí)由于不像傳統(tǒng)的蒸汽再生系統(tǒng)那樣需要較多的水蒸汽量作為動(dòng)力輸送蒸汽并在后續(xù)的冷凝器中被冷凝而消耗，系統(tǒng)的總體能耗相對(duì)較低。另外，由于采用熱氣體脫附回收，對(duì)于一些通常操作條件下易水解、水蒸氣脫附較困難的沸點(diǎn)較高的組分也有良好的脫附回收效果。

2.1.2蜂窩活性炭吸附裝置

蜂窩活性炭以參照蜂窩陶瓷體制作方式，將粉末活性炭與無(wú)機(jī)化合物和粘結(jié)劑混合制成蜂窩狀方孔的新型過(guò)濾材料，見(jiàn)右圖。其最大的特點(diǎn)是利用蜂窩體直通通道，將吸附床空塔速度提高到0.8～1.2m/s，流程阻力下降至800～1200Pa。

蜂窩活性炭吸附凈化裝置處理流程見(jiàn)圖2-3。含有VOCs氣體流經(jīng)裝填有活性炭的吸附床，VOCs吸附于活性炭上，干凈空氣排出;蜂窩狀活性炭吸附飽和后，熱空氣送入吸附床對(duì)活性炭進(jìn)行脫附再生;脫附產(chǎn)生的高濃度VOCs氣體，進(jìn)入催化氧化床氧化分解，干凈的熱空氣用于活性炭脫附再生。


蜂窩活性炭吸附凈化裝置具有：低能耗——直通式流道，空氣流阻低;低成本——吸附材料國(guó)內(nèi)自主生產(chǎn);易維護(hù)——無(wú)復(fù)雜、精密的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)。

2.1.3活性碳纖維吸附裝置

活性炭纖維是性能優(yōu)于顆粒活性炭的高效活性吸附材料。它由纖維狀前驅(qū)體(纖維素基，PAN基，酚醛基，瀝青基等)，經(jīng)一定的程序炭化活化而成。

目前常見(jiàn)的活性炭纖維吸附裝置采用碳纖維氈制成吸附濾筒，并組成吸附裝置，脫附再生采用蒸汽完成，大多用于溶劑蒸氣的回收。活性炭纖維吸附裝置工作原理示意見(jiàn)圖2-4。


活性碳纖維吸附裝置與顆粒活性炭吸附裝置相比，通過(guò)降低吸附、解吸的熱分解，提高回收溶劑的品質(zhì);一些顆?；钚蕴坎荒苡行降奈镔|(zhì)，也可有效使用。

2.1.4沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置

沸石也是應(yīng)用較多的吸附劑。通過(guò)使用不同孔徑的疏水性沸石混合物，可以使相應(yīng)分子大小的VOCs得到有效吸附。

當(dāng)含有VOCs的空氣流過(guò)的沸石分子時(shí)，沸石起著分子篩的作用，捕獲那些可以被吸附的VOCs分子，而那些大分子的物質(zhì)則讓它流過(guò)。VOCs分子通過(guò)一個(gè)較弱的吸引力滯留在沸石的孔隙中，如果收到外界能量(如熱能)影響，VOCs分子就會(huì)掙脫沸石的吸引。

沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置中核心部件是沸石轉(zhuǎn)輪，其是由沸石、粘結(jié)劑、助劑等材料燒結(jié)而成的一種蜂窩狀圓盤(pán)型吸附部件，轉(zhuǎn)輪上分為三個(gè)操作區(qū)間，即吸附區(qū)、脫附再生區(qū)及冷卻區(qū)。

VOCs氣體進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)，VOCs組份被吸附后，成為凈化氣體排放。當(dāng)吸附區(qū)接近飽和時(shí)，即旋轉(zhuǎn)至脫附再生區(qū)，以高溫(180~220℃)空氣，進(jìn)行脫附再生，形成VOCs濃縮氣體，并將高濃度氣體送至氧化爐燃燒分解;經(jīng)脫附再生處理后的轉(zhuǎn)輪再旋轉(zhuǎn)至冷卻區(qū)降溫后，繼續(xù)進(jìn)行吸附處理。沸石轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)速度一般為每分鐘幾轉(zhuǎn)，脫附風(fēng)量約為5~10%的吸附風(fēng)量。沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置工作原理示意見(jiàn)圖2-5。

沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置連續(xù)操作，穩(wěn)定運(yùn)行;VOCs燃燒分解產(chǎn)生的熱量二次回收利用，能源節(jié)省;高濃度VOCs氣體也可以通過(guò)冷凝回收溶劑。

沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置使用效果的主要影響因素有：轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速、濃縮倍率、脫附

溫度、氣體組份、氣體濃度、溫度與濕度。


2.2燃燒法

燃燒法是在一定溫度下和有氧條件下，將VOCs燃燒分解為無(wú)害的二氧化碳和水的方法。燃燒法可用于各種有機(jī)化合物的分解，適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臏魰r(shí)間可使VOCs得到較完全的分解，通常氧化分解效率可達(dá)95%以上。

燃燒裝置主要有三種形式：火炬、熱氧化爐、催化氧化器?；鹁嫱ǔＳ糜跐舛雀哂诒ㄏ孪?~3倍的場(chǎng)合，如：石化和有機(jī)化工等企業(yè)的應(yīng)急排放凈化處理。熱氧化爐用于濃度小于爆炸下限50%或25%;而催化氧化器通常用于濃度小于爆炸下限25%的場(chǎng)合。

如果有機(jī)物含有氯、氟、和硫，會(huì)產(chǎn)生HCl，HF，Cl2或SO2等酸性污染物，必須在氧化爐后設(shè)置洗滌塔將這些酸性污染物洗滌凈化后才能排放。如果熱氧化爐煙氣中NOx濃度較高，還需脫銷(xiāo)處理。

2.2.1熱氧化爐

熱氧化爐(ThermalOxidizers)由耐火材料襯里爐膛和若干個(gè)氣或油燃燒器組成，燃燒器提供的熱量用于加熱VOCs氣體，并升溫至燃燒分解溫度。

熱氧化爐的工作原理是在高溫下同時(shí)供給足夠的氧氣，將VOCs氣體完全分解成二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物。其適用于所有VOCs成份，且去除效率高，同時(shí)廢熱可回收再利用;但燃料消耗量大、操作成本及技術(shù)要求較高。

為達(dá)到VOCs完全燃燒分解的目的，必須具備下列四個(gè)要件：

(1)空氣條件：物質(zhì)燃燒必須供應(yīng)足夠的空氣量(或氧量)才可使氧化反應(yīng)完成;

(2)溫度條件：通常燃燒最低溫度需達(dá)700℃，大多數(shù)熱氧化的操作溫度在700~900℃;

(3)時(shí)間條件：實(shí)際應(yīng)用中需在1秒以上，2秒左右的停留時(shí)間;

(4)混合條件：即燃料與空氣中的氧充分混合，這也是有效燃燒的要件之一?；旌铣潭热Q于氣流的紊流強(qiáng)度。

2.2.1.1直燃式熱氧化爐

直燃式熱氧化爐(RecuperativeThermalOxidizers，TO)的特點(diǎn)是利用熱交換器從煙氣中回收熱量用于預(yù)熱廢氣或其他熱能利用以節(jié)省能源。最常用的熱交換器是管殼式換熱器，如圖2-6所示，約達(dá)40-65%的煙氣熱量可得到回用。


在直燃式熱氧化爐應(yīng)用中，廢氣中的顆粒物濃度必須盡可能減少。因?yàn)?，顆粒物會(huì)污染換熱管內(nèi)壁，降低換熱效率，增加流阻。所以有些換熱器配置清灰孔或檢修門(mén)，用于定期清除管內(nèi)積灰。廢氣中顆粒物還會(huì)涉及安全性問(wèn)題，粉塵燃

燒有爆炸可能，危險(xiǎn)性較高。

2.2.1.2蓄熱式熱氧化爐

蓄熱式熱氧化爐(RegenerativeThermalOxidizers，RTO)的特點(diǎn)是換熱器采用陶瓷蓄熱床，氧化分解后氣體將自身攜帶大量熱量傳遞并儲(chǔ)蓄在蓄熱床中，然后讓進(jìn)入氧化器的氣體從蓄熱床中獲得換取熱量。RTO的熱回收效率比TO高很多，可高達(dá)95%。

RTO通常至少有3個(gè)蓄熱床，其中一個(gè)用于預(yù)熱進(jìn)氣，另一個(gè)用于蓄熱降溫排氣，還有一個(gè)用于吹掃循環(huán)，吹掃循環(huán)可避免蓄熱床換向時(shí)產(chǎn)生沖擊排放。蓄熱式氧化爐工作原理示意見(jiàn)圖2-7。如果采用2床RTO，在蓄熱床換向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)污染物未經(jīng)有效處理直接排放的現(xiàn)象。這時(shí)可采用VOCs捕獲器，即在RTO排放管道中設(shè)置一個(gè)活性炭床，將換向時(shí)產(chǎn)生的未經(jīng)處理氣體暫存在碳床內(nèi)，然后通過(guò)切換閥門(mén)改變氣流流向，將捕獲的VOCs送回至RTO進(jìn)口處。

RTO可使用于最高VOCs濃度約10g/Nm3場(chǎng)合，當(dāng)VOCs濃度約為1.5g/Nm3時(shí)，RTO就可不需要補(bǔ)充燃料。如果VOCs氧化分解產(chǎn)生的熱量無(wú)需回用于生產(chǎn)工藝，則RTO是最佳的選擇之一。

VOCs氣體中的顆粒物會(huì)對(duì)蓄熱床造成堵塞，從而導(dǎo)致流阻增大。一般要求顆粒物濃度不大于35mg/m3或在檢修期間可以安全地去除顆粒物。


2.2.2催化氧化器

在催化氧化爐(CatalyticOxidizer，CO)中，VOCs流經(jīng)催化床，催化劑在320℃~450℃溫度下觸發(fā)氧化分解反應(yīng)，而催化劑本身并不參加反應(yīng)。催化氧化器的特性是利用催化劑將VOCs燃燒分解溫度大幅下降，甚至有可能在正常運(yùn)行階段不需要外部能耗(除啟動(dòng)階段之外)。

典型的催化氧化器工作原理如圖2-8所示。VOCs氣體通過(guò)間壁式熱交換器預(yù)熱后，如果溫度還不夠，再經(jīng)過(guò)燃燒器加熱達(dá)到反應(yīng)溫度，氧化放出熱量將會(huì)使氣體升溫，高溫氣體通過(guò)換熱器后排出。


催化氧化反應(yīng)溫度通常設(shè)定在最難分解有機(jī)物的催化起燃溫度之上，一般在260~350℃。由于催化氧化器運(yùn)行前需要一段時(shí)間對(duì)催化床進(jìn)行加熱升溫，所以當(dāng)開(kāi)/關(guān)車(chē)頻繁時(shí)，會(huì)出現(xiàn)污染排放問(wèn)題。

催化氧化器適宜處理濃度范圍在1000mg/m3以上，上限濃度不宜達(dá)到爆炸極限下限(LEL)的25%。

催化氧化器不能用于固體或液體顆粒物濃度較高的場(chǎng)合，這些顆粒物會(huì)使催化劑受到“污染”形成堵塞。

汞、磷、砷、銻和鉍等金屬會(huì)使催化劑急性中毒，鉛、鋅、錫等金屬會(huì)使催化劑慢性中毒。銅和鐵在540℃高溫下會(huì)與催化劑鉑發(fā)生合金反應(yīng)，使活性收到影響。硫和鹵素化合物會(huì)因吸附在一些催化劑表面，使催化劑活性表面被“屏蔽”。

在一般使用狀況下，催化劑每1～3年須更換或再生，以維持其處理功能。

2.3冷凝法

冷凝(condensing)處理是利用廢氣成分中凝結(jié)溫度的不同而將較易冷凝的成分分離出來(lái)。冷凝作用可包括兩種方式：(1)在定壓下，降低系統(tǒng)的溫度;(2)在定溫下，增加系統(tǒng)的壓力。其中，由于加壓所需設(shè)備較多且操作成本較貴，一般都使用降溫方式以達(dá)到冷凝的目的。

在許多工業(yè)場(chǎng)合可以見(jiàn)到以冷凝器作為氣狀污染物控制與削減的設(shè)備，應(yīng)用范圍十分廣泛。最常見(jiàn)到的就是應(yīng)用于氣態(tài)高沸點(diǎn)溶劑的回收，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、高濃縮回收率等優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)考慮冷凝后的液體二次水污染處理的問(wèn)題。

VOCs通過(guò)冷凝降低濃度的極限是冷凝溫度下的飽和蒸汽壓所對(duì)應(yīng)的濃度。

VOCs的飽和蒸汽壓可以按照安托因(Antoine)方程計(jì)算：


式中：P為飽和蒸汽壓，mmHg;

T為飽和蒸氣溫度，℃;

A、B、C為安托因系數(shù)，可從《ChemicalPropertiesHandbook(1999)》，《Lange’sHandbook(1956)》和《HydrocarbonProcessing》查取。

對(duì)應(yīng)飽和蒸汽壓的VOCs濃度可以按下式計(jì)算：


式中：c為VOCs濃度，克/Nm3;

M為VOC分子量，克;

其他參數(shù)意義同上。

以甲苯(Toluene)為例，冷凝可以達(dá)到的凈化計(jì)算效果如表2-2所示，甲苯分子式C7H8，分子量92克，安托因系數(shù)A=6.95464、B=1344.800、C=219.482。


由表可知，冷凝法處理出口的VOCs往往很難達(dá)到較低的排放限值，所以在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要與其他方法結(jié)合使用。

對(duì)確定的VOCs，冷凝效果取決于冷凝溫度。通過(guò)氣-水換熱獲得冷卻水溫度約在25℃左右，隨季節(jié)而變化;采用制冷機(jī)可以獲得更低的溫度。

通過(guò)制冷可將冷凝溫度降至0℃以下，利用氮?dú)饣蚨趸細(xì)饣纳罾湎到y(tǒng)，可將冷凝溫度降至VOCs的冰點(diǎn)，最低可達(dá)-70℃至-200℃。

較常見(jiàn)的冷凝設(shè)備是表冷器，也就是管殼式換熱器。冷卻介質(zhì)走管程，VOCs走殼程，與管子低溫表面接觸，產(chǎn)生凝結(jié)并得到收集。

3重點(diǎn)行業(yè)推薦技術(shù)

重點(diǎn)行業(yè)VOCs排放控制技術(shù)措施匯總于表3-1，根據(jù)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和污染控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，推薦各工業(yè)行業(yè)VOCs末端治理技術(shù)匯總圖3-1。


3.1表面涂裝

表面涂裝是指將液體或和固體涂料涂覆在基材表面并形成牢固附著的連續(xù)薄膜，起到裝飾、防腐和某些特定功能等作用。

表面涂裝的基材材質(zhì)包括金屬、木材、紙張、塑料和纖維等，基材形狀從條狀、片狀，直至大型裝備和交通運(yùn)輸設(shè)備等。

表面涂裝作業(yè)工序主要有：表面預(yù)處理(除塵、脫脂、除銹、蝕刻等)、表面噴涂(噴涂、浸涂、滾涂、流涂、靜電噴涂等)、固化干燥(室溫下自然干燥、固化爐干燥或輻射固化等)。

表面涂裝作業(yè)中，VOCs排放來(lái)自于涂料和稀釋劑中的溶劑揮發(fā)份，如：涂料和稀釋劑的儲(chǔ)存、輸送和配制作業(yè)，使用溶劑型清洗劑的表面預(yù)處理作業(yè)，以及使用溶劑型清洗液清洗噴涂器具作業(yè)等，主要產(chǎn)生環(huán)節(jié)是：

(1)噴涂作業(yè)——過(guò)噴涂料以及工件表面附著涂料的部分溶劑揮發(fā)。噴涂廢氣具有風(fēng)量較大、VOCs濃度不高，并含有一定量的漆霧(噴漆過(guò)程產(chǎn)生的過(guò)噴涂料)等特性。

(2)固化干燥過(guò)程——涂膜中揮發(fā)性組份完全釋放。固化廢氣具有風(fēng)量較小、VOCs濃度較高，可能會(huì)有一定的溫度等特性。

表面涂裝作業(yè)的VOCs產(chǎn)生量取決于涂料組份和涂料使用量，涂料使用量取決于涂布面積、涂層厚度和涂裝作業(yè)效率。因此，減少涂料中揮發(fā)性溶劑含量(如鼓勵(lì)使用水性涂料、高固份涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料等環(huán)保型涂料，限制使用溶劑型涂料)，提高噴涂作業(yè)效率(如推廣采用靜電噴涂、淋涂、輥涂、浸涂等涂裝效率較高的涂裝工藝)，除工藝特殊要求外，取消露天噴涂作業(yè)是減少表面涂裝作業(yè)VOCs產(chǎn)生的重要措施。

表面涂裝作業(yè)的VOCs末端治理技術(shù)包括如下幾個(gè)方面。

3.1.1捕集

表面涂裝作業(yè)應(yīng)在密閉的空間內(nèi)進(jìn)行，并采用適當(dāng)?shù)呐棚L(fēng)設(shè)施，使噴漆和固化作業(yè)產(chǎn)生的VOCs實(shí)施高效密閉捕集的目的。

3.1.2漆霧

噴涂廢氣中含有的過(guò)噴涂料(漆霧)對(duì)后續(xù)處理是較大的障礙，需采用適當(dāng)?shù)姆椒ńo予去除。

濕法(水簾/膜/淋、旋壓水洗等)是漆霧凈化方法之一，利用慣性或離心力將顆粒狀的漆霧攜入水中，其具有經(jīng)濟(jì)、有效等特點(diǎn)，但也存在漆霧廢水排放的二次污染問(wèn)題。為減少?gòu)U水排放，需要采用投加漆霧凝聚劑或電絮凝凈化等方法，增加濕法洗滌用水的循環(huán)使用周期。噴涂廢氣采用濕法洗滌后，會(huì)造成廢氣含濕量較大，需考慮給后續(xù)凈化處理(特別是吸附法)效果帶來(lái)的影響。

干法(過(guò)濾)是利用慣性原理，將漆霧攔截在過(guò)濾材料上的凈化方法，其具有設(shè)施簡(jiǎn)單，效果可靠的特點(diǎn)，但其濾料阻力變化會(huì)造成排風(fēng)效果變化，以及濾料失效后產(chǎn)生危險(xiǎn)廢棄物。

3.1.3噴涂和烘干廢氣

噴涂廢氣經(jīng)過(guò)漆霧凈化后，可視濃度和溫度而確定是否與烘干廢氣合并處理。如果烘干廢氣溫度高、濃度高則不應(yīng)與噴涂廢氣合并處理。

針對(duì)低濃度的涂裝廢氣(噴涂廢氣或/和烘干廢氣)，可采用顆?；钚蕴课窖b置(定期更換型)、蜂窩活性炭吸附裝置(催化氧化器脫附再生型)、沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置(蓄熱式氧化爐脫附再生型)等方法。

采用顆粒活性炭吸附裝置(定期更換型)處理時(shí)，有效吸附容量應(yīng)確?；钚蕴扛鼡Q頻率不超過(guò)2次/年，活性炭更換量不超過(guò)10噸/年。

采用蜂窩活性炭吸附裝置(催化氧化器脫附再生型)處理時(shí)，吸附床過(guò)濾速度不宜高于1.2m/s，吸附床裝填高(厚)度不宜小于600mm，涂料中不宜含有導(dǎo)致催化劑中毒的金屬等成份。此外，應(yīng)配置必要的安全運(yùn)行防范設(shè)施，含氧等化學(xué)活性較大的有機(jī)化合物較易引起脫附自燃。

采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置(蓄熱式氧化爐脫附再生型)處理，VOCs凈化效率可以達(dá)到90%以上。

針對(duì)高濃度的烘干廢氣，可采用熱氧化爐燃燒凈化處理，或采用顆粒活性炭吸附裝置(氮?dú)饷摳皆偕?進(jìn)行溶劑回收。

3.2汽車(chē)涂裝

汽車(chē)制造中最重要的工藝之一是車(chē)身涂裝作業(yè)，包括底漆、中間漆和面漆以及最后的烘干工序，見(jiàn)工藝流程圖見(jiàn)3-2。



汽車(chē)車(chē)身涂裝工藝是汽車(chē)制造過(guò)程中最大的VOCs產(chǎn)污環(huán)節(jié)，其來(lái)自于涂料和稀釋劑中的溶劑揮發(fā)份，如：噴漆和烘干，還包括涂料和稀釋劑的儲(chǔ)存、輸送和配制作業(yè)，以及使用溶劑型清洗液清洗噴涂器具作業(yè)等。

采用水性涂料等環(huán)保型涂料可有效減少VOCs的產(chǎn)生。

汽車(chē)車(chē)身涂裝作業(yè)的VOCs末端治理技術(shù)包括如下幾個(gè)方面。

3.2.1噴漆廢氣

噴漆廢氣采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置(蓄熱式熱氧化爐脫附再生型)處理時(shí)，VOCs凈化效率可達(dá)到90%以上，排放濃度可小于50mg/m3。

如果噴漆作業(yè)采用機(jī)械人系統(tǒng)，凈化后的噴漆廢氣大部分循環(huán)使用，廢氣排放量減少可達(dá)80%，同時(shí)降低能耗近60%。

沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置的脫附濃縮廢氣也可結(jié)合烘干廢氣的熱氧化爐系統(tǒng)統(tǒng)籌凈化處理。

3.2.2烘干廢氣

烘干廢氣采用熱氧化爐(直燃式或蓄熱式)處理時(shí)，VOCs凈化效率可達(dá)95%以上，非甲烷總烴排放濃度小于50mg/m3。

常用的直燃式熱氧化爐具有多達(dá)3-4級(jí)熱回收功能(參見(jiàn)圖3-3)和廢氣助燃功能，燃燒溫度750-815℃，停留時(shí)間約1秒。


直燃式熱氧化爐適用于全廠熱量統(tǒng)一配置，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)性;而RTO適用于單獨(dú)設(shè)立，可獲得較高的靈活性。

烘干廢氣中也可加入噴漆廢氣吸附濃縮氣體，統(tǒng)一凈化處理，以獲得較佳的投資和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.3涂料生產(chǎn)

涂料生產(chǎn)是把顏料固體粒子通過(guò)外力進(jìn)行破碎并分散在合成樹(shù)脂溶液或者乳液中，使之形成一個(gè)均勻微細(xì)的懸浮分散體，其生產(chǎn)過(guò)程為：拌合、研磨、調(diào)制和包裝。

涂料生產(chǎn)過(guò)程中VOCs排放主要來(lái)源于涂料中樹(shù)脂、溶劑和助劑等組份中有機(jī)揮發(fā)份的散發(fā)，其產(chǎn)生量取決于溶劑種類(lèi)、生產(chǎn)設(shè)備和工藝等。溶劑沸點(diǎn)高、生產(chǎn)過(guò)程密閉性好、溫度較低、時(shí)間短、自動(dòng)化程度高，品種類(lèi)型少(清洗頻次少)，則VOCs的產(chǎn)生量就少，反之則多。

因此，采用密閉化作業(yè)是減少VOCs排放最有效的方法，如自動(dòng)化程度高、安全、環(huán)保和節(jié)能的溶劑型涂料全密閉式一體化生產(chǎn)工藝。

涂料生產(chǎn)的VOCs末端治理技術(shù)包括如下幾個(gè)方面。

3.3.1捕集

拌合、研磨作業(yè)應(yīng)密閉化，并采用有效吸風(fēng)措施，控制VOCs的排放;包裝、儲(chǔ)存和輸送應(yīng)密閉作業(yè)，抑制VOCs的逸散。

3.3.2預(yù)處理

含有顆粒物的VOCs氣體(如：投料排風(fēng))應(yīng)設(shè)置獨(dú)立排風(fēng)系統(tǒng)，并采用袋式或?yàn)V筒除塵和高效過(guò)濾，使廢氣中顆粒物濃度小于2mg/m3。

3.3.3VOCs凈化

通常，拌合、研磨和調(diào)制工藝排風(fēng)風(fēng)量大，VOCs濃度低，可采用再生式固定床顆粒活性碳吸附裝置、活性炭纖維吸附裝置或沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置凈化處理。

而包裝廢氣具有風(fēng)量小、濃度高特點(diǎn)，可單獨(dú)采用蓄熱式熱氧化爐凈化處理。

3.4包裝印刷

印刷是指在各種基材表面的圖文印制及其后續(xù)加工，印刷基材可以是紙張、塑料、皮革、布料和金屬等各種材料，印刷工藝有凸版印刷、平板印刷、凹版印刷、柔版印刷、孔印刷(絲網(wǎng)印刷)等。其中，VOCs排放較多的主要凹印工藝及印制鐵罐領(lǐng)域。

包裝印刷行業(yè)包括了包裝材料的制造(復(fù)合)，即通過(guò)復(fù)合工藝將多種材料組合在一起，形成特定功能的包裝材料，如塑料復(fù)合包裝薄膜等。復(fù)合工藝有：干式、濕式、擠出、熱熔、涂蠟和涂膜，其中干式復(fù)合是將溶劑型粘合劑溶液均勻地涂布于基材表面，然后經(jīng)烘干另一種基材在熱壓狀態(tài)下被粘合成平滑的復(fù)合材料，是VOCs排放較多的生產(chǎn)工藝之一。

包裝印刷生產(chǎn)過(guò)程中VOCs排放來(lái)源于油墨、粘合劑、稀釋劑的揮發(fā)，如：油墨配制和稀釋等，以及原輔材料儲(chǔ)存過(guò)程、故障或轉(zhuǎn)換印版使用的有機(jī)清洗劑的揮發(fā)等。

采用醇性(無(wú)苯、無(wú)酮)油墨和水性油墨替代溶劑型油墨，印制鐵罐使用含固體份高的UV涂料，采用無(wú)溶劑復(fù)合工藝替代干式復(fù)合工藝，是減少VOCs排放最根本的辦法。

包裝印刷行業(yè)的VOCs末端治理技術(shù)包括如下幾個(gè)方面。

3.4.1捕集

油墨、粘合劑、稀釋劑、清洗劑應(yīng)密閉儲(chǔ)存。

印刷、涂布工序應(yīng)密閉捕集溶劑揮發(fā)份并加以?xún)艋幚怼?br />
3.4.2凹印廢氣

凹印廢氣可采用再生式固定床顆?；钚蕴课窖b置、活性炭纖維吸附裝置、或沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置進(jìn)行溶劑回收凈化處理，溶劑回收綜合利用可獲取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)收益。

3.4.3干復(fù)廢氣

干復(fù)廢氣可采用再生式固定床顆?；钚蕴课窖b置進(jìn)行溶劑回收凈化處理，回收的溶劑直接回用，可獲得較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4.4輪轉(zhuǎn)膠印廢氣

輪轉(zhuǎn)膠印廢氣可采用蓄熱式熱氧化爐凈化處理。圖3-9為某雜志印刷廠輪轉(zhuǎn)膠印廢氣采用RTO應(yīng)用，VOCs凈化效率達(dá)到95%以上，VOCs排放濃度低于20mg/m3。

3.5工業(yè)涂布

涂布工藝是指將流體狀物料涂覆于基材上的方法。如將糊狀聚合物、熔融態(tài)聚合物或聚合物熔液涂布于紙、布、塑料、金屬、木材等基材上制得復(fù)合材料(膜)。

涂布工藝應(yīng)用于許多工業(yè)行業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)中，如：塑料制品中塑料卷材、合成革、木材加工中裝飾板、膠粘帶、電池極板等。

涂布作業(yè)中，VOCs排放來(lái)自于涂料和稀釋劑中的揮發(fā)性溶劑組份，主要產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)是涂布和干燥。

工業(yè)涂布的VOCs末端治理技術(shù)包括如下幾個(gè)方面。

3.5.1捕集

涂料、稀釋劑應(yīng)密閉儲(chǔ)存;涂布工序應(yīng)密閉捕集溶劑揮發(fā)份并加以?xún)艋幚怼?br />
3.5.2涂布和烘干廢氣

涂布和干燥廢氣可采用再生式固定床顆粒活性炭吸附裝置、活性炭纖維吸附裝置進(jìn)行溶劑回收凈化處理，也采用直燃式熱氧化爐或蓄熱式熱氧化爐進(jìn)行凈化處理。

3.6光電產(chǎn)品制造

在光電產(chǎn)品制造行業(yè)中，產(chǎn)生廢氣污染的主要有五類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)工程：半導(dǎo)體集成電路、液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管(LED)、印制電路板(PCB)、電子終端產(chǎn)品。

半導(dǎo)體集成電路制造是由原料晶圓片，經(jīng)由不斷的重復(fù)光學(xué)顯影、蝕刻、薄膜沉積等步驟，最后經(jīng)由封裝而成。使用有機(jī)溶劑的工序有顯影、蝕刻、薄膜沉積等，其中光學(xué)顯影工序使用量最大，光阻涂布、顯影、去光阻及清洗等單元均大量使用有機(jī)溶劑，如光阻劑稀釋劑、清洗劑、以及光阻劑自身含有的溶劑組份(通常達(dá)30%含量)。芯片封裝工藝中上印區(qū)需用丙酮清洗以及調(diào)制印墨。

光電業(yè)的LCD和LED制造與半導(dǎo)體制造工藝類(lèi)似，在顯影工序與基板清洗工序均使用有機(jī)溶劑(如異丙醇，丙酮等)，且顯影過(guò)程使用的光阻劑及去光阻劑亦含有機(jī)溶劑。

印制電路板(PCB)，在貼膜、烘干、沉銅、印刷等工序，產(chǎn)生甲醛、醇類(lèi)(乙醇、異丙醇、丁醇、丙醇)、酮類(lèi)(丁酮)、酯類(lèi)(乙酸乙酯、乙酸丁酯)、甲苯、二甲苯等。

在電子終端產(chǎn)品制造中，VOCs的主要來(lái)源包括電路板清洗劑有機(jī)廢氣(使用有機(jī)溶劑型清洗劑)、電路板三防噴漆廢氣、機(jī)殼(機(jī)箱)噴漆廢氣、機(jī)殼注塑廢氣。

半導(dǎo)體和光電產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，VOCs排放來(lái)源于含溶劑的原輔材料使用。

光電產(chǎn)品制造的VOCs末端治理技術(shù)包括以下幾個(gè)方面。

3.6.1一次排風(fēng)

溶劑蒸汽收集排風(fēng)(一次排風(fēng))應(yīng)采用冷凝法或洗滌法對(duì)排氣中溶劑進(jìn)行回收，同時(shí)大幅降低匯入車(chē)間排風(fēng)系統(tǒng)(二次排風(fēng))的VOCs濃度。

3.6.2二次排風(fēng)

含VOCs的二次排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)與其他排風(fēng)(如：無(wú)機(jī)排風(fēng)、室內(nèi)排風(fēng))系統(tǒng)分置。

如果使用了高沸點(diǎn)光阻劑、去光阻劑與顯影劑(多見(jiàn)于TFT-LCD、STN/TN-LCD與LED制造)，還應(yīng)將高沸點(diǎn)與低沸點(diǎn)溶劑排風(fēng)系統(tǒng)分別收集和處理，增強(qiáng)高沸點(diǎn)溶劑回收率，避免其對(duì)后續(xù)凈化系統(tǒng)的干擾。

含異丙醇、乙酸丁酯等的二次排風(fēng)可采用活性炭纖維吸附裝置進(jìn)行溶劑回收凈化處理，VOCs凈化可達(dá)98%以上，VOCs排放濃度可低于20mg/m3。如果VOCs組份中含有三氯乙烯、二氯甲烷等含氯化合物，適宜于采用活性炭纖維吸附裝置凈化處理。

含硅烷、酮類(lèi)和脂類(lèi)的二次排風(fēng)可采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置(直燃式熱氧化爐脫附再生型)進(jìn)行處理，VOCs凈化效率可90%以上。

3.6.3排放檢測(cè)

由于半導(dǎo)體和光電業(yè)的含VOCs二次排風(fēng)成分復(fù)雜，變化多，凈化效果易波動(dòng)，宜采用傅氏轉(zhuǎn)換紅外線(xiàn)光譜分析儀(FTIR)連續(xù)監(jiān)測(cè)VOCs排放組份和濃度。

3.7有機(jī)化學(xué)原料制造

有機(jī)化學(xué)原料制造是通過(guò)物理操作和化學(xué)過(guò)程，制造各種有機(jī)化學(xué)原料，其主要生產(chǎn)工序有：原料儲(chǔ)存、輸送和投加;合成;粗品分離和精制;產(chǎn)品包裝;主要生產(chǎn)設(shè)施(備)有：儲(chǔ)罐、單元操作設(shè)備(精餾、吸收、萃取塔等)和單元過(guò)程設(shè)備(反應(yīng)釜、塔、器等)、動(dòng)力設(shè)備(壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等)。

有機(jī)化學(xué)原料制造生產(chǎn)中，VOCs有組織排放來(lái)源于有機(jī)物料的裝卸、儲(chǔ)存和輸送、包裝，以及單元操作和單元過(guò)程的生產(chǎn)尾氣等。

有機(jī)化學(xué)原料制造生產(chǎn)過(guò)程中，工藝設(shè)備組件采用設(shè)備泄漏檢測(cè)與修復(fù);儲(chǔ)罐采用高密封的內(nèi)(外)浮頂罐、固定罐采用密閉收集至蒸汽回收處理系統(tǒng);裝卸過(guò)程采用蒸汽平衡、蒸汽回收處理系統(tǒng);有組織排放的VOCs尾氣可采用冷凝法、熱氧化法或吸附法回收有機(jī)物料或熱量，VOCs凈化效率可達(dá)90%~95%以上，VOCs排放濃度可達(dá)20~50mg/m3。

3.8合成材料生產(chǎn)

合成材料又稱(chēng)人造材料，是通過(guò)化學(xué)合成將小分子有機(jī)物合成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的大分子聚合物。合成塑料、合成纖維、合成橡膠是通常所說(shuō)的三大合成材料。

有機(jī)合成材料生產(chǎn)中，VOCs有組織排放來(lái)源于有機(jī)物料的裝卸、儲(chǔ)存和輸送、包裝，以及化工單元的生產(chǎn)尾氣等。

裝卸和儲(chǔ)存可采用密閉、平衡回收等方法，控制VOCs排放。

化工單元的尾氣可采用直燃式熱氧化爐。包裝廢氣可單獨(dú)采用蓄熱式氧化爐凈化處理。