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1、第10章 挥发性有机物污染控制,教学内容1蒸汽压与蒸发2VOCs污染预防3燃烧法控制VOCs污染4洗涤法控制VOCs污染5冷凝法控制VOCs污染6吸附法控制VOCs污染7生物法控制VOCs污染,第10章 挥发性有机物污染控制教学内容,第10章 挥发性有机物污染控制,1、教学要求要求了解VOCs性质和来源，理解和掌握VOCs污染的控制措施，包括燃烧法控制VOCs、洗涤法控制VOCs、冷凝法控制VOCs、吸附法控制VO Cs、生物法控制VOCs污染。2、教学重点本章重点介绍各种VOCs污染控制。3、教学难点冷凝法控制VOCs污染，生物法控制VOCs污染,第10章 挥发性有机物污染控制1、教学要求,
2、1蒸气压与蒸发,一、蒸气压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,1蒸气压与蒸发一、蒸气压,一、蒸气压,空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉乌尔定律,一、蒸气压空气中VOCs的含量低，可视为理想气体，拉乌尔定律,一、蒸气压,气液平衡：克劳休斯克拉佩龙（ClausiusClapyron）方程,一、蒸气压气液平衡：克劳休斯克拉佩龙（ClausiusC,二、挥发与溶解,二、挥发与溶解,2 VOCs污染预防,VOCs排放,2 VOCs污染预防VOCs排放,2 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
3、为主的控制性措施,2 VOCs污染预防VOCs控制技术可分为两类,VOCs控制技术,VOCs控制技术,一、VOCs替代,一、VOCs替代,二、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石油及石化生产过程：回收利用放空气体,二、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,三、泄漏损耗及控制,充入、呼吸和排空损耗,三、泄漏损耗及控制充入、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,充入、呼吸和排空损耗充入、呼吸和排空导致的VOCs排放,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
4、损耗白天呼出，夜晚吸进可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制,充入、呼吸和排空损耗呼吸损耗,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/%,汽油的转移和呼吸损耗汽油汽油已挥发部分所占的百分比/%,汽油的转移和呼吸损耗,汽油的转移和呼吸损耗,转移损耗控制方法,浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封损失。这张草图没有给出防雨雪装置和其他的细节。,转移损
5、耗控制方法浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密,转移损耗控制方法阶段1控制,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,转移损耗控制方法阶段2控制,3 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,3 VOCs控制方法和工艺燃烧法,燃烧法（Combustion）,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,燃烧法（Combustion）适用于可燃或高温分解的物质,一、VOCs燃烧原理及动力学,燃烧动力学单位时间VOCs减少量,一、VOCs燃烧原理及动力学燃烧动力学,VOCs燃烧原理及动力学,VOCs燃烧原理及动力学 k/s-153
6、8oC649oC,VOCs燃烧原理及动力学,例：试计算燃烧温度分别为538、649和760oC时，去除废气中99.9%的苯所需的时间。解：假设燃烧反应为一级，即n=l，对式（10-8）积分，得 当T=5380C时，由表10-8，得k=0.00011/s，代入式（10-9），得 同理可求得T=649、7600C时所需的燃烧时间分别为49s、0.2s。,VOCs燃烧原理及动力学例：试计算燃烧温度分别为538、64,VOCs燃烧原理及动力学,燃烧与爆炸燃烧极限浓度范围爆炸极限浓度范围多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围,VOCs燃烧原理及动力学燃烧与爆炸,二、燃烧工艺,直接燃烧适用于可燃有害组分浓度
7、较高或热值较高的废气设备：燃烧炉、窑、锅炉温度1100oC左右火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免,二、燃烧工艺直接燃烧,二、燃烧工艺,热力燃烧（Thermal Combustion)适于低浓度废气的净化温度低，540820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合,二、燃烧工艺热力燃烧（Thermal Combustion),二、燃烧工艺,热力燃烧,二、燃烧工艺热力燃烧,二、燃烧工艺,催化燃烧（Catalytic Combustion）,二、燃烧工艺催化燃烧（Catalytic Combustio,二、燃烧工艺,具有热回收装置的催化燃烧器,催化燃烧装置,二、燃烧工艺具有热回收装置
8、的催化燃烧器催化燃烧装置,二、燃烧工艺,催化燃烧优点：无火焰燃烧，安全性好温度低：300450oC，辅助燃料消耗少对可燃组分浓度和热值限制少,二、燃烧工艺催化燃烧,二、燃烧工艺,二、燃烧工艺,4吸收（洗涤）法控制VOCS污染,一、吸收工艺及吸收剂,4吸收（洗涤）法控制VOCS污染一、吸收工艺及吸收剂,一、吸收工艺及吸收剂,吸收剂的要求对被去除的VOCs有较大的溶解性蒸气压低易解吸化学稳定性和无毒无害性分子量低,一、吸收工艺及吸收剂吸收剂的要求,二、吸收设备,主要设计指标液气比塔径塔高,二、吸收设备主要设计指标,5冷凝法控制VOCS污染,适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气常作为其它方法的前处
9、理,5冷凝法控制VOCS污染适于废气体积分数10-2以上的有机,一、冷凝原理,冷凝温度处于露点和泡点温度之间越接近泡点，净化程度越高,一、冷凝原理冷凝温度处于露点和泡点温度之间,冷凝计算,压力P，温度t，进料中i组分的摩尔分率zi，计算液化率f、冷凝后气液组成xi、yi,冷凝计算压力P，温度t，进料中i组分的摩尔分率zi，计算液化,二、冷凝类型和设备,接触冷凝被冷凝气体与冷却介质直接接触喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔,二、冷凝类型和设备接触冷凝,冷凝系统的设计,给定脱除效率、出口浓度确定冷凝温度冷凝温度 冷凝剂类型计算冷凝器的热负荷热负荷热传递系数 冷凝器尺寸,冷凝系统的设计给定脱除效率、出口
10、浓度,6吸附法控制VOCS污染,一、吸附工艺,6吸附法控制VOCS污染一、吸附工艺,一、吸附工艺,活性炭吸附VOCs的性能最佳亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附,一、吸附工艺活性炭吸附VOCs的性能最佳,二、吸附容量利用波拉尼曲线估算三、多组分吸附过程各组分均等吸附于活性炭上挥发性强的物质被弱的物质取代,二、吸附容量,四、活性炭的吸附热,物理吸附吸附热凝缩热+润湿热估算式,四、活性炭的吸附热物理吸附,7生物法控制VOCS污染,一、生物法控制VOCS污染原理微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为CO2和H2O二、生物法处理VOCS工艺,工艺,7生物法控制VOCS污染一、生物法控制V
11、OCS污染原理,生物洗涤塔（悬浮生长系统）,生物洗涤塔（悬浮生长系统）,生物滴滤塔,生物滴滤塔,生物滴滤塔,生物膜内降解的数学模型微元物料平衡费克定律+米门公式,生物滴滤塔生物膜内降解的数学模型,生物滴滤塔,液膜内传递的数学模型VOCs降解简化模型,生物滴滤塔液膜内传递的数学模型,生物过滤塔（附着生长系统）,生物过滤塔（附着生长系统）,生物过滤塔,生物过滤塔,三、生物法工艺比较,三、生物法工艺比较,第10章 挥发性有机物污染控制小结,1.要求了解VOCs性质和来源，2.理解和掌握VOCs污染的控制措施燃烧法控制VOCs的原理洗涤法控制VOCs的原理冷凝法控制VOCs的原理吸附法控制VO Cs的原理生物法控制VOCs污染的原理习题 ： 2、4、8,第10章 挥发性有机物污染控制小结,
