有机废气的处理方法

废气处理一般分为有机废气与无机废气的处理，有机废气常用的方法是冷凝法、吸附法、吸收法、催化燃烧法等，无机的一般是采用喷淋法与水洗法
涂装废气处理方法的选择
选择有机废气的处理方法，总体上应考虑以下因素：有机污染物的类型及其浓度、有机废气的排气温度和排放流量、颗粒物含量以及需要达到的污染物控制水平。

1喷漆常温废气的处理从上述介绍可以看出，来自喷漆室、晾置室、调漆间和面漆污水处理间的废气为低浓度、大流量的常温废气，污染物的主要组成为芳香烃、醇醚类和酯类有机溶剂。

对照GB16297《大气污染综合排放标准》，这些废气的浓度一般在排放限值以，为应对标准中的排放速率要求，多数厂采取高空排放的办法。

这种办法虽然可以满足目前的排放标准，但废气实质上是未经处理稀释排放，一条大型的车身每年排放的气体污染物总量可能高达数百吨，对大气造成的危害非常严重。

为从根本上减少废气污染物的排放，可以联合利用几种废气处理方法进行处理，但大风量的废气处理成本很高。

目前，国外较为成熟的方法是，先将有机废气浓缩（用吸附-脱附转轮将总量浓缩15倍左右），以减少需处理的有机废气总量，再采用破坏性方法对浓缩的废气进行处理。

国也有类似的方法，先采用吸附法（活性碳或沸石作吸附剂）对低浓度、常温喷漆废气进行吸附，用高温气体脱附，浓缩的废气采用催化燃烧或蓄热式热力燃烧的方法进行处理。

低浓度、常温喷漆废气的生物处理方在研发之中，国现阶段的技术尚不成熟，但值得关注。

为真正减少涂装废气公害，还需从源头上解决问题，如采用静电旋杯等手段提高的利用率、发展水性涂料等环保涂料等。

2烘干废气处理
烘干废气属于中、高浓度的高温废气，适合采用燃烧的方法处理。

燃烧反应都有3个重要参数：时间、温度、扰动，也即燃烧3T条件。

废气处理的效率实质上是燃烧反应的充分程度，取决于燃烧反应的3T条件控制。

RTO可以控制燃烧温度（820～900℃）和逗留时间（1.0～1.2s），并保证必要的扰动（空气与有机物充分混合），有机废气的处理效率可达99%，并且废热回收率高运行能耗较低。

日本及国的多数日资汽车厂通常采用RTO对烘干（、中涂、面漆烘干）废气进行集中处理。

例如，东风日产乘用车公司花都涂装线采用RTO集中处理涂装烘干废气效果很好，完全满足排放法规要求。

但由于RTO废气处理设备一次性投资较高，用于废气流量较小的废气处理时不。

对于新建涂装生产线，欧美汽车生产厂首选TAR烘干炉。

例如，由德国杜尔公司承建的奇瑞汽车涂装二线采用TAR烘干炉，涂装废气处理与节能的效果均较好。

燃气（或烯油）烘干炉本身就需要通过燃烧供热，特别适合废气燃烧热回收，为提高热效率，设计采用多级热回收，最后一级热回收可以用作烘干炉的新风预热或风幕风加热。

TAR烘干炉的废气处理与热利用效率均较高，但目前引进的TAR烘干炉成本较高，国产的TAR烘干炉性能不太稳定，笔者建议加强国产TAR烘干炉的研发，在新建涂装线中推广应用国产TAR烘干炉。

国的许多涂装线采用了一种与TAR相近的做法，将烘干废气作助燃空气引到燃烧室中燃烧，即烘干加热与废气燃烧“四元体”。

这种“四元体”对废气处理有一定效果，但实践证明，这种废气处理方式效果不充分，处理后的废气经常不达标，原因是废气没有经过预热，燃烧室
的温度不够，所以应改进现行的“四元体”结构，保证废气处理效率，并提高热效率。

对于已建成的涂装生产线，需增加废气处理设备时，可采用催化燃烧系统和蓄热式热力燃烧系统。

催化燃烧系统投资小、燃烧能耗低。

一般来说，采用把/作为催化剂可将氧化大多数有机废气的温度降到315℃左右。

催化燃烧系统可以用于一般的烘干废气处理，特别适用于烘干采用电加热的场合，存在的问题是如何避免催化剂中毒失效。

从一些用户的使用经验来看，对一般的面漆烘干废气，通过增加废气过滤等措施，可以保证催化剂的寿命为3～5年；电泳漆烘干废气容易造成催化剂中毒，所以电泳漆烘干废气的处理应慎重采用催化燃烧方式。

在东风商用车车身涂装线的废气处理改造过程中，电泳底漆烘干废气采用RTO法处理、面漆烘干废气采用催化燃烧方式处理，使用效果良好。

油漆废气处理主要含苯类的废气
等离子虽然有一定的效果，但是用在那种高浓度环境是达不到国家排放要求的，目前唯一的办法就是根据具体情况设置专门的装置。

用微生物过滤。

一般可以去除80%以上
喷漆工艺广泛应用于机械、电气设备、家电、汽车、船舶、家具等行业。

喷漆原料—涂料由不挥发份和挥发份组成,不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质,挥发份指溶剂和稀释剂。

喷漆废气中的有机气体来自溶剂和稀释剂的挥发,有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面,在喷漆和固化过程将全部释放形成有机废气。

喷漆废气中漆雾颗粒微小、粘度大,易粘附物质表面,净化有机废气前必须去除漆雾。

传统的漆雾去除方法一般采用水洗式喷漆室,该方法净化效率低,无法达到前处理要求。

通过实验及工程实践表明,雾化洗涤超细过滤工艺去除漆雾效果显著,效率高达99%以上。

典型案例－－某装饰材料
尾气组成：甲苯、二甲苯、乙酯、丁酯、异丙醇等
尾气量：45000Nm3/h（四台印刷机）
尾气浓度：13.9g/ m3
尾气温度：<60℃
尾气压力：常压
装置运行效果分析：每小时溶剂排放量约625公斤，实际可回收溶剂450公斤/小时。

对活性碳纤维回收装置的进出口气进行了测试，进入系统的甲苯回收率达99.3％，二甲苯回收率达99.0％。

经济效益分析：
装置投资为350万元，该厂每小时排放甲苯、二甲苯、乙酯、丁酯、异丙醇等溶剂约625公斤，有机溶剂回收装置每小时实际可以回收溶剂450公斤。

实际回收效率72％，每年运行300天，每天运行10小时，混合溶剂按8000元/吨计算，年回收效益为1080万元，扣除运行费用310万元，年回收净效益767.5万元。

喷漆涂装作业中涂料和溶剂雾化后形成的二相悬浮物逸散到周围的空气中，污染了空气。

对被污染空气中的漆雾的收集和分离时提高喷漆质量、改善喷漆环境、达到环保排放要求的主要方法。

小型喷漆处理装置（以下简称水帘机）是提供喷漆作业的专用环保设备，其作用是将喷漆过程中产生的喷雾限制在一定的区域，并得到处理。

目前水帘机中所设置的喷雾处理装置仅能处理喷雾中的树脂成分，对于其中的溶剂蒸汽，则不能得到处理，仍然要排入大气中造成污染，所以需要另设专门的废气处理装置来处理。

油漆类喷涂废气，主要由2部分组成，一是液态的漆雾，二是气态的VOC。

对于液态漆雾，采用喷淋等湿法除尘，均有一定效果（油漆进入水体后要考虑废水处理），但对不溶水的VOC，工业成熟技术应该还是“活性炭吸附”；
将旋流板吸收塔安装在厂区原有水池上方，每只塔体安装无堵塞喷头2只，且可实现在线检修，所有喷头均可迅速拆卸。

塔体采用空塔或旋流板喷淋装置，在塔流速为3米/秒左右的空塔流速下，选择合适的液气比，保证了足够的液气比对有机废气的吸收。

吸收塔出口烟气连接至现有雨水排水口。

原有排风口安装检查门，可对原有水池的情况进行观察，在正常情况下，检查门关闭，所有油漆废气经过喷淋吸收处理后直接排入雨水口，可实现完全密闭循环，极大的改善现有厂区环境。

在下雨以及特殊原因时，可以选择开启检查门排气，相当于原有排气流程不变。

在厂区原有水沟旁新建集水坑一座，水坑上方安装循环水泵，底漆废气、粉尘、面漆废气均由此循环水母管提供水源进行喷淋吸收。

喷头选择无堵塞不锈钢喷头，流量大，通径大，不易堵塞。

喷淋后的循环水流入水沟，经过过滤网后流入集水坑中，循环使用，极大的节约了水耗。

水帘机侧吸收塔安装在现有面漆排风口（室外）处，并与水帘机烟气联通，即所有水帘机风与焊接废气合并，一同进入吸收塔。

所有喷淋管道、阀门均采用UPVC管材。

吸收塔里面装有喷淋装置，所有喷头均选择无堵塞型喷头，且所有喷淋管实现法兰连接，可在线更换拆除清理。

新增集水池一座，新增水泵两台。

所有喷淋管道、阀门均采用UPVC管材。

加装风门闸板，可实现旁路排放。

经过旋流板后的烟气进入干式过滤器，过滤掉多余的水分后，进入活性炭净化器。

脱除不溶解于水的有机气体后，由引风机达标排放。

详见工艺流程图
活性炭净化器：产品采用优质活性碳粉和辅助材料制成规格为100mm*100mm*100mm的蜂窝状活性碳，成为一种新型吸附性强的过滤材料，目前已经大量应用在高浓度、大风量的各类有机废气净化系统中。

被处理废气在通过蜂窝活性炭方孔时能充分与活性碳广泛接触，风阻系数小，具有优良的吸附、脱附性能和气体动力学性能，可广泛用于净化处理含有甲苯、二甲苯、苯类、酚类、酯类、醛类等有机气体、恶臭味气体和含有微量重金属的各类气体。

采用蜂窝状活性碳的环保设备废气处理净化率高，吸附床体积小，设备阻力低，能够降低运行成本，净化后的气体完全满足环保排放要求。

油漆废气治理技术
一、国外研究现状和发展趋势
有机废气种类繁多，来源广泛，治理难度大，一次性投资和操作费用高，基本上无回收利用价值。

成分复杂的有机废气则更加难以净化、分离和回收。

挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物主要分支，是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点在260℃以的有机化合物。

从环境监测角度来讲，指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物的总称，包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。

VOCs种类繁多，分布面
广，根据部分国外主要环境优先污染物名录，VOCs占80％以上。

日本1974－l985年环境普查表明，在检出的化学毒物中，卤代烃类最多共52种，一般烃类次之共43种，含氮有机物（主要是
硝基苯和苯胺类化合物）共40种，以上三类占总检出毒物的70％。

VOCs污染严重，与NOx、C
n H m
在作用下发生光化学反应，吸收地表红外辐射引起温室效应；破坏臭氧层形成臭氧空洞，引起人体致癌和动植物中毒。

随着VOCs污染围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识，1979年联合国欧洲经济委员会在日瓦召开跨国大气污染会议，重点讨论了VOCs控制问题，1991年11月通过了《VOCs跨国大气污染议定书》，要求签字国以1988年VOCs排放量为基准，到1999年每年削减30％；1990年，美国修订了清洁空气法（CAA），要求到2000年将VOCs的排放量减少70％。

为此，开发VOCs替代产品，寻找VOCs控制最优技术已成为解决VOCs污染的必由之路。

随着世界各国对VOC污染的日益重视和环保法规不断严格VOC的排放标准，其治理技术亦在逐渐改进和完善。

（一）有机废气治理技术
早在1925年欧洲就开发出固定床活性碳吸附装置，1958年日本也开始使用该项技术。

这是一种非常经典、成熟的方法，可用于治理任何浓度的常温有机废气，但处理低浓度、大风量有机废气时，设备庞大，不经济。

对于排气温度较高的高浓度有机废气的治理，首先由美国于1950年开发成功以天然气为燃料的直接燃烧技术。

1965年日本与美国合作，将该项技术引入日本。

该法需
将有机废气加热到760℃，方可将有机溶剂氧化分解为无害的CO
2和H
2
O，其缺点是燃料费高，故
在欧美等天然气便宜的地区应用广泛。

后来人们开发出催化燃烧技术，由于催化剂的作用可在300—350℃的低温下将有机溶剂氧化分解，因此大大降低了燃料费并且产生的NOx量非常少。

其缺点是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理，另外，在催化燃烧装置中使用的热交换器换热效率较低，约在50％。

为了提高热效率，降低运行成本，美国于1975年开发出换热效率在90％以上的蓄热式燃烧装置。

由于其运行费用的降低，因此，可用于治理中等浓度有机废气。

随后欧洲也开展了该项技术的开发。

日本针对美国蓄热燃烧方式又开发出催化燃烧装置的改
良型——蓄热催化氧化方法，并于1977年由日铁化工机首先售出产品。

该产品可较经济地对高、中浓度的、温度较高的有机废气进行治理。

总体而言，按照处理的方法，有机废气处理的方法主要有两类：一类是回收法，另一类是消除法。

回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收法是通过物理方法，用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOC的。

消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术；消除法主要是通过化学或生化反应，用热、催化剂和微生物将有机物转变成为CO
和水。

2
1、回收技术
（1）炭吸附法
炭吸附是目前最广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂（粒状活性炭和活性炭纤维）的多孔结构，将废气中的VOC捕获。

将含VOC的有机废气通过活性炭床，其中的VOC被吸附剂吸附，废气得到净化，而排入大气。

当炭吸附达到饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VOC被吹脱放出，并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混合物，使蒸汽冷凝为液体。

若VOC为水溶性的，则用精馏将液体混合物提纯；若为水不溶性，则用沉析器直接回收VOC。

因涂料中所用的“三苯”与水互不相溶，故可以直接回收。

炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，其废气处理设备的尺寸和费用正比于气体中VOC的数量，却相对独立于废气流量；因此，炭吸附床更倾向于稀的大气量物流，一般用于VOC浓度小于5000PPM的情况。

适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高，湿度不大，排气量较大的场合，尤其对含卤化物的净化回收更为有效。

（2）冷凝法
冷凝法是最简单的回收技术，将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变成液滴，从废气中分离出来，直接回收。

但这种情况下，离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓
度的VOC，不能满足环境排放标准。

要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设备费用显著地增加。

冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOC回收，适用的浓度围为＞5％(体积)。

（3）膜分离技术
膜分离系统是一种高效的新型分离技术，其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染。

膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜，该膜对有机蒸气较空气更易于渗透10－100倍，从而实现有机物的分离。

最简单的膜分离为单级膜分离系统，直接使压缩气体通过膜表面，实现VOC的分离，但单级膜因分离程度很低，难以达到分离要求，而多级膜分离系统则会大大增加设备投资。

MTR开发了一种新型的集成膜系统，仅使用单级膜，就可以大大提高回收率，并降低系统的费用。

该技术结合压缩冷凝和膜分离两种技术的特点，来集成实现分离。

用压缩机先将进料气提高到一定压力，然后将进料气送到冷却器冷凝，使部分VOC冷凝下来，冷凝液直接放入储罐。

离开冷凝器的非凝气体仍含相当数量的有机物，并具有很高的压力，可以作为膜渗透的驱动力，使膜分离不再需要附加的动力。

将非凝气送到膜系统，有机选择渗透膜将气体分成两股物流，脱除了VOC的未渗透侧的净化气被排放；渗透物流为富集了有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的进口。

系统通常可以从进料气中移出VOC达99％以上，并使排放气中的VOC达到环保排放标准。

该系统的特点是末渗透物流的浓度独立于进料气的浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决定。

（4）变压吸附技术
该技术利用吸附剂在一定压力下，先吸附有机物。

当吸附剂吸附饱和后，进行吸附剂的再生。

再生不是利用蒸汽，而是通过压力变换来将有机物脱附。

当压力降低时，有机物从吸附剂表面脱附放出。

其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反应性有机物。

但是该技术操作费用较高，吸附需要加压，脱附需要减压，环保中应用较少。

回收技术的适用围：
粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等的回收。

常见的有：苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸乙酯等，活性炭纤维吸附则可回收苯乙烯和丙烯晴等反应性单体，但费用较粒状活性炭吸附要高的多。

吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯”、醋酸乙酯、制鞋行业的“三苯”，印刷行业的甲苯、醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。

炭吸附法要求废气中的VOC不能超过5000PPM，并且湿度不能＞50％；当浓度＞5000PPM时，则需在吸附前稀释，对部分酮、醛、酯等含活性的物质不适用，该类VOC会与活性炭或在活性炭表面发生反应，堵塞炭孔，使活性炭失活。

冷凝法对高沸点的有机物效果较好，对中等和高挥发的有机物回收效果不好，该法适合VOC 浓度＞5％的情况，回收率不高。

而大部分废气中均存在水分，温度低于0℃时会结冰，降低系统的可靠性，故很少单独使用。

膜分离方法适合于处理较浓的物流，即0.1％＜VOC浓度＜10％，膜系统的费用与进口流速成正比，与浓度则关系不大。

它适于高浓度、高价值的有机物回收，其设备费用较高。

工业上已经从聚烯烃装置的冲洗气中回收烯烃单体和氦气。

在环保领域，从加油站回收碳氢化合物；从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的生产和使用过程中回收CFC，从PVC加工中回收氯乙烯单体。

此技术非常有前途，随着新高效膜的出现和系统造价的降低，它会成为一种重要的回收手段。

2、消除技术
（1）热氧化
热氧化系统就是火焰氧化器，通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达700℃－1,000℃。

这样不可避免地具有高的燃料费用，为降低燃料费用，需要回收离开氧化器的排放气中的热量。

回收热量有两种方式，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。

间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量，它可以回收40％－70％的热能，并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。

预热后的废气再通过火焰来达到氧化温度，进行净化，间壁换热的缺点是热回收效率不高。

蓄热式热氧化（简称RTO）回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。

主要原理是：有机废气和净化后的排放气交替循环，通过多次不断地改变流向，来最大限度地捕获热量，蓄热系统提供了极高的热能回收。

在某个循环周期，含VOC的有机废气进入RTO系统，首先进入耐火蓄热床层1（该床层已被前一个循环的净化气加热），废气从床层1吸收热能使温度升高，然后进入氧化室；VOC在氧化室被
氧化成CO
2和H
2
O，废气得到净化；氧化后的高温净化气离开燃烧室，进入另一个冷的蓄热床层
2，该床从净化排放气中吸收热量，并储存起来(用来预热下一个循环的进入系统的有机废气)，并使净化排放气的温度降低。

此过程进行到一定时间，气体流动方向被逆转、有机废气从床层2进入系统。

此循环不断地吸收和放出热量，作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的操作方式改变，产生了高效热能回收，热回收率可高达95％，VOC的消除率可达99％。

（2）催化燃烧
催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理VOC的，它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为250℃－500℃。

由于温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大降低设备费用和操作费用。

与热氧化相似，系统仍可分为间壁式和蓄热式两类热量回收方式。

间壁式催化燃烧是在催化床后设一个换热器，该换热器在降低排放气温度的同时，也预热含VOC的有机废气，其热回收达60％—75％。

该类氧化器早已用于工业过程。

蓄热催化燃烧（简称为RCO）是一种新的催化技术。

它具有RTO高效回收能量的特点和催化反应的低温操作及能量有效性的优点，将催化剂置于蓄热材料的顶部，来使净化达到最优，其热回收率高达95％－98％。

RCO系统性能的关键是使用专用的催化剂，浸渍在鞍状或是蜂窝状瓷上的贵金属或过渡金属催化剂，允许氧化发生在RTO系统温度的一半，既降低了燃料消耗，又降低了设备造价。

现在，有的国家已经开始使用RCO技术进行有机废气的消除处理，很多RTO设备已开始转变成RCO，这样可以削减操作费用达33％－75％，并增加排放气流量达20％－40％。

（3）集成技术（炭吸附＋催化氧化）
对于大流量、低浓度的有机废气，单一使用上述方法处理费用太高，不经济。

利用炭吸附具有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用小得多流量的热空气来脱附，这样可使VOC富集10—15倍，大减少了处理废气的体积，使后处理设备的规模也大幅度地降低。

把浓缩后的气体送到催化燃烧装置中，利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消除VOC。

催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器，来预热进入炭吸附床的脱附气，降低系统的能量需要量。

该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的持点，又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势，形成一种非常有效的集成技术。

国也已开始利用此技术，用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、低浓度有机废气行业的治理。

消除技术的使用围：
（1）热氧化
热氧化系统在700℃－1000℃下操作，适于流量为2000－50,000m3/h，VOC浓度为100－2000PPM的情况。

间壁式较蓄热式的优点是，用简单的金属换热器来捕获热量，仅在几分钟即达到所需的操作条件，最适于循环操作。

蓄热热氧化具有非常高的氧化温度，可以处理难以热分解的有机物，该系统98％－99％的VOC消除率是很常见的。

热回收效率为85％－95％。

仅需少量或不需燃料即可运行，特别是对具有相对低VOC含量的气体，它们比间壁热氧化费用更低。