挥发性有机物控制VOC

m i －组分i的排放量 i －排出空气中VOCs的浓度
M i －组分i的摩尔质量
y i －排出空气中VOCs的摩尔分率
V m , g －混合气体的摩尔体积
m i xipiM i PxipiM i V P RT RT
充入、呼吸和排空损耗
❖ 呼吸损耗
➢ 呼吸损耗－温度变化使容器产生“吸进和呼 出”而导致的有机物损耗
VOCs的定义
WHO 沸点在 50-260C之间的 所有有机物, 除了杀虫 剂
EU 在 20 C条件下，蒸气 压大于0.01KPa的所有有 机物
VOCs的危害
US EPA 所有含碳的并参加大 气中光化学反应的有 机物
Australian National
Pollution Inventory 澳大利亚国家污染物清单 在 25 C条件下蒸气压大 于 0.27 kPa 的所有有机 物
➢ 甲苯（Toluene） ➢ 二甲苯 (Xylene) ➢ 对-二氯苯 (para-dichlorobenzene) ➢ 乙苯 (Ethyl benzene) ➢ 苯乙烯 (Styrene) ➢ 甲醛 (Formaldehyde)（易溶于水） ➢ 乙醛 (Acetaldehyde)（除甲醛以外，绝大多数挥发性有机化
Solvent use 51%
溶剂使用
含VOCs的产品
Q&A 1.什么是挥发性有机物？ 2.VOCs对我们有哪些危害
一、 蒸气压与蒸发
•蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物 的主要依据 •温度越高，蒸气压越大
蒸气压
•空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉 乌尔定律
yi
xi
pi P
y i －气相中组分i的摩尔分数
避免 ➢ 直接燃烧法不适于处理低浓度废气。
燃烧工艺
❖ 热力燃烧（Thermal Combustion)
➢ 适于低浓度废气的净化 ➢ 温度低，540～820oC ➢ 必要条件：温度、停留时间、湍流混合
合物一般都不溶于水而易溶于有机溶剂 ） ➢ 三氯甲烷 ➢ 三氯乙烷 ➢ 二异氰酸酯（TDI） ➢ 二异氰甲苯酯等。
VOCs的来源
运输
Transportation 35%
燃料
Fuel production 4%
工业产品
Industrial production
6%
其它
Others 3%
CFC 1%
氟氯化碳
Q －燃烧时放出的热量
VOCs燃烧原理及动力学
❖ 燃烧动力学
➢ 单位时间VOCs减少
dcVOCs dt
vkcV nOCscO m2
➢氧气浓度远高于VOCs浓度
vdcVOCs dt
kcVnOCs
➢多数化学反应，遵循阿累尼乌斯方程
k Aexp( E ) RT
VOCs燃烧原理及动力学
❖ 燃烧与爆炸
➢ 燃烧浓度极限范围＝爆炸浓度极限范围 ➢ 多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围
什么是挥发性有机物？
•关于VOCs（Volatile Organic Compounds）的定义 有多种形式，例如美国ASTM D3960-98标准将VOC 定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物； •美国联邦环保署（EPA）将VOCs定义为除CO、CO2、 H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何 参与大气光化学反应的碳化合物； •世界卫生组织（WHO）对VOCs的定义为熔点低于 室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物 的总称。 •大气污染控制工程中的定义是：VOCs是一类有机 化合物的统称，在常温下它们的蒸发速度大，易 挥发。
➢ 白天呼出，夜晚吸进 ➢ 可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制
汽油的转移和呼吸损耗
❖ 汽油 – 50余种碳氢化物和其他痕量物质，C8H17
汽油已挥发部分所占的百分比/%
转移损耗控制方法－阶段1控制
转移损耗控制方法－阶段2控制
三、VOCS控制方法和工艺
❖ 燃烧法 ❖ 吸收（洗涤）法 ❖ 冷凝法 ❖ 吸附法 ❖ 生物法
cm
a
100 b
m
c1 c2
ci
c m －混合气体的爆炸极限 c i －i组分的爆炸极限 a , b , m －各组分的百分含量
燃烧工艺
❖ 直接燃烧
➢ 适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气 ➢ 设备：燃烧炉、窑、锅炉 ➢ 温度1100℃左右 ➢ 火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量
x i －液相中组分i的摩尔分数
p i －纯组分i的蒸气压
P －总压
蒸气压
•气液平衡：克劳休斯－克拉佩龙（Clausius－ Clapyron）方程
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 t C
t －温度，oC
• 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
VOCs按其化学结构，可以进一步分为： 烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已 鉴定出的有300多种。
➢ 石油及石化生产过程：回收利用放空气 体
由于受经济、技术等因素的制约，寻找VOCs代用品和革新工 艺的措施并不能完全控制VOCs的排放，为此，必须采用必要 的末端治理措施。
蒸发散逸控制
❖充入、呼吸和排空损耗
充入、呼吸和排空损耗
❖充入、呼吸和排空导致的VOCs排放
mi Vi
i
yiM i V m ,g
ห้องสมุดไป่ตู้
1.燃烧法（Combustion）
用燃烧方法将有害气体、蒸气、液 体或烟尘转化为无害物质的过程称为燃 烧净化，亦称焚烧法
燃烧法
❖ 燃烧氧化作用及高温下的热分解 ❖ 适用于可燃或高温分解的物质 ❖ 不能回收有用物质，但可回收热量 ❖ 燃烧反应，如
C8H1712.25O28CO28.5H2OQ C6H67.5O26CO23H2OQ H2S1.5O2SO2H2OQ
A、B、C－经验常数，参见课本P419
挥发与溶解
二、VOCS污染预防
VOCs控制技术可分为两类 ➢ 防止泄漏为主的预防性措施
• 替换原材料 • 改变运行条件 • 更换设备等
➢ 末端治理为主的控制性措施
VOCS控制技术
VOCS替代
工艺改革
➢ 非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺， 如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术