VOC处理技术及其-标准工艺说明与-VOC来源分解.doc
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1、-_一.VOC 定义 .1 二. VOC 的危害 .1 三. VOC 在各个行业的产生来源.2 3.1 制鞋行业 .3 3.2 人造板制造行业.3 3.3 木制家具行业.3 3.4 印刷行业 .4 3.5 塑料包装印刷行业.4 3.6 炼油与石油化工行业.5 3.7 汽车制造涂装和汽车维修行业.6 3.8 电子行业 .7 3.9 半导体行业 .8 3.10 干洗行业 .8 3.11 橡胶制品行业.9 3.12 涂料行业 .9 四.VOC 的处理技术及各技术的简要说明.10 4.1 回收技术 .10 4.1.1 冷凝法 .10 4.1.2 吸附法 .10 4.1.3 吸收法 .12 4.1.4
2、膜分离 .12 4.2 综合应用技术 .13 4.2.1 蓄热式热氧化处置装置(RTO).13 4.2.2 固定床吸附脱附-催化氧化处置装置.15 4.2.3 固定床吸附脱附-冷凝回收装置.18 4.3 生物处理法 .19 4.4 其他方法 .19-_一一.VOC 定义定义VOC 是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。根据不同国家、地区的不同侧重点可以将 VOC 分为两类定义,即普通意义上的 VOC定义和环保意义上的定义。1.普通意义上的 VOC 定义,只说明什么是挥发性有机物,或者是在什么条件下是挥发性有机物,例如:世界卫生组织(WHO,198
3、9)对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义为,熔点低于室温而沸点在 50260之间的挥发性有机化合物的总称;德国 DIN 55649-2000 标准对 VOC 的定义是,原则上,在常温常压下,任何能自发挥发的有机液体和或固体;世界最大的化工厂之一,巴斯夫公司也认为,最方便和最常见的方法是根据沸点来界定哪些物质属于 VOC,而最普遍的共识认为 VOC 是指那些沸点等于或低于 250的化学物质。2.环保意义上的定义,也就是说,是活泼的那一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。这类的代表国家为美国。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
4、物。美国联邦环保署(EPA)的定义:挥发性有机化合物是除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物。考虑到我们所处的行业具有环保性质,所以我们把 VOC 定义为:除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外,任何参加大气光化学反应的碳化合物。2.VOC 的危害的危害当居室中的 VOC 达到一定浓度时,短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等,严重时会出现抽搐、昏迷,并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果。在目前已确认的 900 多种室内化学物质和生物性物质中,挥发性有机化合物(VOCs)至少在 35
5、0 种以上(1ppb),其中-_20 多种为致癌物或致突变物,有些长期接触则能导致癌症(肺癌、白血病)或导致流产、胎儿畸形和生长发育迟缓等。故对孕妇、小孩等特殊人群影响最大。根据化学物质的性质,通常用作溶剂的有脂肪族化合物、芳香族化合物、卤代烃、醇、醛、酮、醚、酯等。这些有机溶剂挥发到大气中,不仅会污染环境,还会危害人体健康。如苯是一种常用的溶剂,它既可以被皮肤所吸收也可以被人体吸入,造成急性和慢性中毒,但是大多数中毒都是由于吸入人体内而造成的。苯类化合物是具有特殊气味的一种有机化合物。胶水,油漆,涂料,溶剂,墙纸粘合剂等均含有大量的苯,甲苯和二甲苯等。苯类化合物会损害人的中枢神经,造成神经系
6、统障碍,其被摄入人体后会危及血液和造血器官,严重时,有出血症状或感染败血症。苯在生物体内能逐步氧化成苯酚,诱发肝功能异常,阻止骨骼的生长,发生再生障碍性贫血。苯蒸气浓度高时(空气中含量 2%)会导致致死性的急性中毒。所以,ACGIH 将苯列为可疑潜在致癌物质。卤代烃类物质能引起神衰征候群及血小板减少、肝功能下降、肝脾肿大等病变,还可能导致癌症。CFC 类物质对大气臭氧层有破坏作用。VOC 中危害最大的两种化学成分就是苯和甲醛。甲醛是一种无色,具强烈刺激性气味的气体,水溶液通称福尔马林。室內燃料和不完全燃烧的烟叶、建筑材料、装饰用品、车内饰品及许多使用了有机涂料和材料的生活用品等均会散发甲醛。甲
7、醛对粘膜有强烈的刺激作用,特別对眼、鼻和呼吸道的刺激作用最强,是一种致癌物质,能引起皮肤过敏、还影响中枢神经系统,长时间吸入可引起胃癌。3.VOC 在各个行业的产生来源在各个行业的产生来源涉及 VOCs 排放的行业主要为以下行业1 烟草行业:油墨、有机溶剂;2 纺织品行业:鞋类制品所用的胶水等;-_3 玩具行业:涂改液、香味玩具等;4 家具装饰材料:涂料、油漆、胶黏剂等;5 汽车配件材料:胶水、油漆等;6 电子电气行业:在较高温度下使用时会挥发出 VOC、电子五金的清洁溶剂等;7 其他:洗涤剂、清洁剂、衣物柔顺剂、化妆品、办公用品、壁纸及其他装饰品等。3.1 制鞋行业制鞋行业(1)鞋面商标印刷
8、,油墨挥发产生有机废气。(2)鞋面材料高频压型工序产生的有机废气,皮革高频产生的废气属恶臭气体范畴。(3)鞋底材料 EVA、MD 发泡过程,TPR、PVC 注塑加热状态下产生的有机废气,该气体属高分子聚合物受热发生分子降解,释放出单体式低聚物。(4)鞋底喷漆过程一般采用溶剂型油漆,该有机成分芬芳族树脂与苯溶剂的混合物,主要用于 PVC、塑料、橡胶等材料的喷漆,子使用过程中苯溶剂全部挥发进大气。(5)鞋底中底贴合,鞋面鞋底黏胶成型过程中使用的黏胶剂,最初粘胶剂所使用的溶剂是苯,溶解性极低,粘胶剂的性能也比较容易控制,但是苯的毒性相当大,后来采用甲苯做溶剂。3.2 人造板制造行业人造板制造行业(1
9、)人造板制造业 VOCs 排放主要是在单板干燥过程及制(调)胶、涂胶、热压过程。(2)刨花板制作工程中 VOCs 来源主要为涂料、热压和锯边过程中产生的甲醛。3.3 木制家具行业木制家具行业(1)木制家具生产中有机废气主要来源于涂料中溶剂和辅料中有机成分的-_挥发,其中油漆喷涂是主要的污染环节。(2)调漆和干燥过程中由于有机溶剂的挥发,也会有 VOCs 的排放。产生的挥发性有机物主要为:甲苯、二甲苯、甲醛、酚类、漆雾及其他的 VOCs。3.4 印刷行业印刷行业由于印刷方式不同,VOCs 的产生过程也不尽相同,下面分别介绍。(1)平印:平印主要选用轮转胶印油墨和平张纸胶印油墨。轮转胶印油墨主要由
10、于高沸点石油类溶剂挥发产生的 VOCs。平张纸胶印油墨几乎不产生VOCs。(2)凹印:主要选用出版凹印油墨和特殊凹印油墨前者主要以产生甲苯为主。而特殊凹印油墨主要产生低沸点有机溶剂(甲苯、醋酸乙烯、IPA 等)。(3)柔印:主要选用水性柔印油墨和溶剂型柔印油墨。水性柔印油墨几乎不排出 VOCs 而溶剂型柔印油墨主要产生低沸点有机溶剂(醋酸乙烯、IPA 等)。(4)丝网印刷:主要选用溶剂型丝印油墨,产生的废气主要为高沸点有机溶剂;而 RC 型丝印油墨几乎不排出 VOCs。(5)其他类印刷方式几乎不排出 VOCs。3.5 塑料包装印刷行业塑料包装印刷行业(1)印刷、烘干以及包装印刷中的印后加工(复
11、合)工序是产生 VOCs 的重要环节。(2)塑料薄膜印刷后,使用粘合剂复合的过程中由于使用了稀释剂(常用乙酸乙酯)会在复合和烘干过程中有 VOCs 的排放。具体工艺流程及排放情况见图 3-1。-_3-1 塑料包装印刷工艺流程及 VOCs 排放图3.6 炼油与石油化工行业炼油与石油化工行业(1)炼油行业1)主要工艺:炼油的主要生产工艺有常压蒸馏和减压蒸馏、催化裂解、催化重整、加氢裂化、延迟焦化、炼气厂加工。2)排放控制措施:炼油生产工艺单元排放的有机工艺尾气的回收利用。不能(或不能完全)回收利用的,应采用锅炉、加热炉、焚烧炉、火炬等方式燃烧处理或采用吸收、吸附、冷凝等物理的方法处理;定期对生产装
12、置、设备、管道等进行检查维修,防止发生跑、冒、滴、漏。炼油企业生产的汽油,其储存于运输均应进行油气回收,并采取相应的处理措施。储罐应设置为浮顶罐减少油气的排放。汽油运输车辆应进行改装,满足油气回收的要求。(2)石油化工行业1)主要工艺石油化工生产指对炼油过程提供的原料油和气(如乙烷、丙烷)进行裂解及后续化学加工,生产以三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)、三苯(苯、甲苯、二甲苯)为代表的石化基本原料、各种有机化学品、合成树脂、合成橡胶、合成纤维等的生产过程。石化生产过程是通过一系列的物理、化学变化完成的,生产原料和产品大多具有易燃易爆、毒害和腐蚀性,生产工艺操作复杂。从工艺上看,石化生产具有高温、高压、
13、深冷的特点;从原材料上看,石化生产中使用的原材料(含半成品、成品)大多为挥发性有机物,易燃易爆,石油化工行业在挥发性有机-_物排放中的比例是比较高的。从生产方式看,石化生产自动化程度高,具有密闭化、连续化的特点,这也是石化生产企业为确保安全生产的必要条件。石化生产设备类型繁多有贮罐、计量槽、气瓶及精馏、吸收、萃取塔和反应釜、塔、器、裂解炉等静态设备,也有压缩机、风机、输送液体的泵等动态设备,管道纵横交错,加之介质具有腐蚀性,若设备老化、长久失修,则极易发生跑、冒、滴、漏。因此,应定期对生产装置、设备进行检查维修,是减少挥发性有机物有的排放,杜绝事故隐患,确保安全生产的重要措施。2)排放控制措施
14、:炼油生产工艺单元排放的有机工艺尾气应回收利用。不能(或不能完全)回收利用的,应采用锅炉、加热炉、焚烧炉、火炬等方式燃烧处理或采用吸收、吸附、冷凝等物理的方法处理;定期对生产装置、设备、管道等进行检查维修,防止发生跑、冒、滴、漏;炼油企业生产的汽油其储存与运输均应进行油气回收,并采取相应的处理措施。储罐应设置为浮顶罐,减少油气排放。汽油运输车辆应进行改装,满足油气回收的要求。3.7 汽车制造涂装和汽车维修行业汽车制造涂装和汽车维修行业有机气态污染物主要产生于:电泳底漆、中涂和面漆的喷涂及烘干过程和塑料件加工的涂漆工序。在中涂和面漆喷漆过程中,大约 80-90%的 VOCs 是在喷漆室和流平室排
15、放,20-10%的 VOCs 随车身涂膜在烘干室中排放。涂装废气的特点是:大风量,中低浓度。(1)底涂:轿车基本采用电泳漆涂装。目前 90%以上车身防护都是采用阴极电泳涂装底漆工艺,并为适应环保、节能的要求,开发出了无铅、锡的阴极电泳材料,VOCs 含量低和低温固化型阴极电泳材料。该部分 VOCs 产量相对较少。(2)中涂和面涂喷漆:喷涂是产生 VOCs 的最主要环节,也是当前 VOCs 治理的薄弱环节,应重点控制。(3)烘干和喷防护蜡的过程也会有相应的有机废气排放。具体排放图见图3-2。-_图 3-2 汽车行业工艺流程及 VOCs 排放图3.8 电子行业电子行业(1)电子元件主要的挥发性有机
16、污染物排放来自于电子元件生产过程中清洗零部件或材料使用的一些甲苯、二甲苯等挥发性有机物的溶剂。(2)线路板生产过程有机废气主要来源于大量使用的油墨及稀释、清洁用挥发性有机物,其主要成分是苯、甲苯、二甲苯。(3)电真空器件(CRT)生产的挥发性有机物主要来自屏玻璃有机膜涂层中甲苯及其他挥发性有机物的排放。(4)TFT-LCD 生产过程中要使用多种化学试剂和有机溶剂。TFT-LCD 生产排放的废气分为酸性气体、碱性气体、有机废气和有毒气体四种类型。主要产生于基板清洗、化学气相沉积(CVD)、光刻涂胶、刻蚀、剥离、去胶、涂取向膜等主要工艺过程。-_(5)电子终端产品装配中挥发性有机物主要来源为清洗有
17、机废气及产品喷漆生产过程中产生的漆雾和挥发性有机物。3.9 半导体行业半导体行业(1)半导体制造工艺:半导体行业废气排放具有排气量大、排放浓度小的特点。挥发性有机废气主要来源于光刻、显影、刻蚀及扩散等工序,在这些工序中要用有机溶液(如异丙醇)对晶片表面进行清洗,其挥发产生的废气是有机废气的来源之一;同时,在光刻、刻蚀等过程中使用的光阻剂(光刻胶)中含有易挥发的有机溶剂,如醋酸丁酯等,在晶片处理过程中也要挥发到大气中,是有机废气产生的又一来源。(2)半导体封装工艺:与半导体制造工艺相比,半导体封装工艺产生的有机废气较为简单,主要为晶粒粘贴、封胶后烘烤过程产生的烘烤废气。3.10 干洗行业干洗行业
18、根据干洗机的结构,可分为开启式干洗机和全封闭干洗机。开式四氯乙烯干洗机系指采用水冷回收系统,衣物在干洗过程中产生的气态四氯乙烯不能完全回收,在烘干结束时需要把废气排出机外。全封闭式四氯乙烯干洗机采用制冷回收系统,不向大气环境排放含有四氯乙烯的废气,或者说排放量很少,因而溶剂消耗量低,一般为 1%左右。具体的产污环节主要为以下三个方面。(1)干洗机在干洗过程中的泄漏引起污染。溶剂泄漏:包括:油缸、外笼、金属过滤器、水分离器、尼龙过滤器,蒸馏冷凝器等各干洗机容腔的泄漏;干洗剂输送管道、阀门的泄漏,溶剂泵的泄漏,洗笼主轴轴封的泄漏等。气体泄漏:干洗机在烘干衣物时,风道各密封的泄漏,平衡管路的泄漏,各
19、腔体密封,风道口盖的泄漏等引起烘干过程含氯气体外溢污染环境。残存泄漏:在干洗过程中,残留在干洗机各容腔内、洗衣笼、风道、过滤器中的四氯乙烯,以及蒸馏器、水分器内绒毛、残渣等带有的四氯乙烯没能回收可能带出机外、或开启机门,各口盖形成气体溢出产生污染。(2)残存气体污染:干洗机在烘干衣物时在笼内和风道中的气流含有大量-_四氯乙烯,在干衣过程中没能完全把气流中的四氯乙烯回收,在干衣结束后,机内气体含有四氯乙烯,当开门取衣时会溢出机外产生污染。(3)残渣污染:在干洗过程和溶剂再生过程,溶剂过滤过程中,衣物带来的绒毛、杂质等会形成干洗残渣,这些残渣在排除机外时造成污染,如蒸馏残渣清理过滤器时,过滤内部粘
20、附绒毛等残渣,在绒毛过滤器,纽扣捕集器中滤留的绒毛,干燥冷凝器干燥加热器翅片上的绒毛等等。3.11 橡胶制品行业橡胶制品行业橡胶制品工业生产废气主要产生于下列工艺过程或生产装置:炼胶过程中产生的有机废气;纤维织物浸胶、烘干过程中的有机废气;压延过程中产生的有机废气;硫化工序中产生的有机废气;树脂、溶剂及其它挥发性有机物在配料、存放时产生的有机废气。具体来源主要有以下三个方面。(1)残存有机单体的释放。生胶如天然、丁苯、顺丁、丁基、乙丙、氯丁橡胶等,其单体具有较大毒性,在高温热氧化、高温塑炼、燃烧条件下,这些生胶解离出微量的单体和有害分解物,主要是烷烃和烯烃衍生物。橡胶制品工业生产废气中可能含残
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