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⑥生產(chǎn)過程的操作方式，例如連續(xù)或間隙操作；

⑦生產(chǎn)過程的物料和能量的利用和配置狀況，例如：生產(chǎn)過程溶劑價值很高 或有毒，必須回收溶劑，以及生產(chǎn)過程是熱能過剩還是需要補充熱量等；

⑧是新建凈化裝置，還是在原有凈化裝置基礎上進行更新、改造；

⑨對凈化裝置操作彈性要求，例如必須能適應廢氣流量、濃度的變化等；

⑩對裝置操作、管理、維護方面的方便性要求；

?所選方法單獨能否達到符合法規(guī)的排放限值，還是必須與其他方法聯(lián)合使 用才能達到要求。

（3）經(jīng)濟決策 對所選方法的總投資、日常的操作費用，以及可能存在的風險 作出經(jīng)濟評價。

（4）生態(tài)評價所選方法對生態(tài)的影響，例如資源利用狀況、溫室效應、是否 低碳、減排、有無二次污染（例如：吸收液、生化過濾材料、催化劑、陶瓷蓄熱材 料用過后的處理），以及能否持續(xù)發(fā)展等，應作出相應的生態(tài)評價。

在*終確定方案之前，應選一兩個比較可行和較為接近的方案作技術經(jīng)濟分析 和生態(tài)評價。在符合各種要求的條件下，所選用裝置的投資費和操作費是十分關 鍵的。

關于各種凈化方法的比較和評價，不乏許多實例，例如：有的案例中在處理含甲烷廢氣時，對生化過濾、高溫焚燒、蓄熱式燃燒（VocsiBox,另一種類型的 RTO）三種方法，在投資費、操作費、維護保養(yǎng)費、排放限值和降低溫室效應 （按CO2計算）方面作了比較，結果認為VocsiBox*優(yōu)；有的實例對處理噴涂 過程中排放VOC廢氣的熱力燃燒、蓄熱式燃燒（RTO）、生化過濾三種方法，在 投資費、操作費和CO2的排放（由輔助燃料和VOC的燃燒產(chǎn)生）三方面作了比 較，結果認為生化過濾方法*合理；又如有的對于在處理VOC濃度非常低 的廢氣情況下，將生化法、蓄熱式燃燒法、等離子體法（后續(xù)催化過程或分子篩吸 附〉作了比較，結論是等離子體法*佳。由上面的例子可知，所選出的*佳方法都 是在特定條件下得出的，各種方法都有其優(yōu)缺點，而且都能找到它*合適的應用場 合，但必須具體問題具體分析。

根據(jù)經(jīng)驗推薦

如上所述，雖然在某些新聞中也報道過不少關于幾種凈化方法進行技術經(jīng)濟分析的 實例，但這些往往都是在一定條件下得出的結論，可以參考，但并非普遍規(guī)律。

多年來，國外許多環(huán)保工程公司在世界各國已建造過許多有機廢氣的凈化裝 置，具有成功的業(yè)績和豐富的經(jīng)驗。因此，許多企業(yè)和環(huán)保工作者往往根據(jù)自己的經(jīng)驗，提出了選擇凈化有機廢氣方法和裝置的依據(jù)，即使只考慮了其中兩三個因 素，但可以作為初選時的根據(jù)。

例如有人按廢氣中VOC濃度的大小來區(qū)分采用回收法還是氧化法，然 后再根據(jù)濃度大小確定采用哪種方法。

按廢氣流量、濃度高低和操作溫度來區(qū)分三種凈化方法的適用范 圍，見表2.2。

用圖2. 17表示了各種方法所適用的廢氣流量和VOC濃度范圍。 這樣再結合對凈化效率、熱效率、操作費和投資費的考慮，選擇合適的凈化方法。 該作者認為：如果希望或要求選用一個*簡便的控制VOC方法，那么熱力焚燒是 非常有效、簡單、靈活的凈化方法；它可適應污染物的不同濃度和流量；此外，目 前熱力焚燒裝置的熱效率也可達到高于95%的水平。催化焚燒也能達到高的凈化 效率，而且輔燃料消耗較少，但廢氣中的顆粒物和金屬物質(zhì)對催化劑引起的污染極 為敏感。吸附方法的凈化率很高(某些場合可大于99%),而且回收的溶劑可以再 利用；但不是所有的VOC都適合用吸附方法，以及用于再生的蒸汽或熱量的來源 也是一個問題；如無再生系統(tǒng)，則增加了額外的廢物處理。生化過濾的凈化率可以 達到大于90%,但這種方法對廢氣的溫度、濃度、濕度的突然變化極為敏感。冷 凝法的凈化率一般比其他方法都低，但如果用冷劑冷卻廢氣，凈化率也可接近 90%。對于膜分離、紫外線處理和臭氧催化氧化等方法，該作者認為還要進一步研 究其適用的場合，以及對工業(yè)裝置的效能作評估。選擇一個方法，*終希望操作、 維護簡單方便，而且可在長期運轉中得益。 

對各種方法（分子篩吸附、催化燃燒、熱力燃燒和蓄熱式燃 燒）用圖（略）劃分了相應的應用范圍（廢氣流量/廢氣溫度，廢氣流量/廢氣濃 度）。選用哪種方法主要取決于廢氣中有機物的種類和濃度的大小，以及廢氣的流 量和溫度。當廢氣溫度高于400°C時，可采用熱力燃燒方法，并用換熱器回收熱 量；若溫度較高，還可產(chǎn)生蒸汽。催化燃燒一般是在200?400°C的中等廢氣溫度 下工作，而且僅在低到中等濃度條件下可采用，一般濃度*高至10g/m3,風量* 大至40000m3/ho熱力燃燒和催化燃燒的投資費用大致相仿；就操作費而言，由于 催化燃燒的溫度較低而節(jié)省，但不能不考慮催化劑的價格和使命壽命，以及當有害 物質(zhì)的負荷經(jīng)常變化或濃度太高時，會導致催化劑床層的燃燒，因而對催化燃燒裝 置的要求更高。

當廢氣溫度低的情況下，可用吸附法，例如廢氣溫度為50°C,濃度為Ig/nP 的廢氣可用分子篩吸附劑來處理。

RTO適用于溶劑濃度大致在10g/m3以下，風量可至250000Nm3/h;蓄熱式 催化燃燒的應用范圍是濃度在6g/m3以下，風量至100000Nm3/h；而對于高溫催 化燃燒和熱力燃燒，則要求有機物濃度較高，但風量較小，一般低于 40000Nm3 /ho

有的文章中將有機廢氣分為高、低濃度兩類（無定量數(shù)據(jù)），然后分別按氧化 法和吸附法處理，并提出了與此相應的裝置，基本上是各種方法的聯(lián)合。
（1）低濃度場合
吸附法固定床吸附裝置。
先經(jīng)活性炭吸附濃縮，然后進行氧化分解。根據(jù)不同情況，后續(xù)可采用催 化燃燒裝置、熱力燃燒裝置和蓄熱式燃燒裝置。
高濃度場合(吸附法)
在高沸點低蒸氣壓情況下，采用吸附濃縮再冷卻、冷凝。
在回收溶劑再利用情況下(特別是含氯溶劑)，采用溶劑回收裝置。
高濃度場合(氧化法)
催化燃燒裝置；
熱力燃燒裝置；
蓄熱式燃燒裝置。

有的文章廢氣濃度分為四大類，并按廢氣處理量大和小對幾種凈化方法作 了比較，見表2.3。

 

有的將間壁換熱式熱力燃燒、蓄熱式熱力燃燒、濃縮/熱力燃燒、帶換 熱器的催化燃燒四種方法的應用范圍表示在濃度■•流量圖中，如圖2. 18所示。由圖 可知，間壁換熱式熱力燃燒的應用范圍：流量0?30000scfm (0-50970Nm3/h), 濃度15%?25%LEL°蓄熱式熱力燃燒的應用范圍：流量5000 ~ 30000scfm (8495?50970Nm3/h),濃度0?8%LEL。濃縮/熱力燃燒的應用范圍：流量 10000—30000scfm (16990 —50970Nm3/h),濃度在 0?6%LEL。帶換熱器的催化 燃燒應用范圍：流量0?15000scfm (0~25485Nm3/h),濃度。?20%LEL或流量 15000—30000scfm (25485-5O97ONm3/h),濃度 5% ?20%LEL。當廢氣濃度在 15%?20%LEL時，*好用帶換熱器的催化燃燒器或間壁換熱式熱力燃燒器；當 廢氣濃度在20%?25%LEL時，則優(yōu)先用間壁換熱式熱力燃燒器。RTO、RCO和 濃縮/熱力燃燒系統(tǒng)的投資費用雖然相對較高，但由于處理大流量、低濃度的操作 費低，因而具有很大的吸引力。

從物理、化學角度考察

如前所述，選擇方法時極為重要的是要正確了解有機廢氣中所含VOC的性 質(zhì)、組成、濃度等情況，以及從物理、化學角度來分析哪些方法是可能選用的，而 哪些方法是根本不能用的。V()c的化學性質(zhì)及其評價，在很大程度上影響到對方 法的舍取。特別是VOC的可降解性，可增濃性，毒性和氣味強度，以及VOC在降解或反應過程中生成的中間產(chǎn)物的作用等因素格外重要。

關于在選擇有機廢氣凈化方法時應該注意的一些物理、化學因素，某篇文章提出了一些可供參考的觀點。以下分別對燃燒、吸附、冷凝、洗滌、生化過濾方面 作一簡要分析。

（1）燃燒法 選用燃燒法來實現(xiàn)有機廢氣的凈化，如同其他非回收方法一樣， 也是出于無奈！因為碳氫化合物的燃燒必然產(chǎn)生不受歡迎的溫室氣體CO2,還可 能生成N（X的二次污染，*好方法是將VOC回收再利用。但是，由于廢氣中 VOC的濃度很低、經(jīng)常波動、有些很難溶于水、很難吸附、或不易降解等原因， 而不能采用其他方法，或用其他方法顯得很不經(jīng)濟而不得不用燃燒法。就一般而 論，燃燒法不論是催化燃燒、蓄熱式燃燒還是其他燃燒法，畢竟投資和操作費用相 對較大。

在選用燃燒法時，如果先不考慮燃燒鹵代炷類化合物可能生成二嗯英的危害 性，但生成的鹽酸足以使后續(xù)設備引起腐蝕，還必須增加洗滌設備。

還應考慮的是：任何燃燒過程都伴隨N（A的生成，特別在燃燒胺類化合物或 含氮有機化合物時更應注意。因此，在選用燃燒法時應預先估計可能生成*高 NQr的量，它必須控制在法規(guī)限值之內(nèi)（雖然目前已有低NCX.的燃燒器）。

燃燒含氮有機化合物時可能生成NO.的*高濃度可用下式估算：

當選用催化氧化法來凈化有機廢氣時，應盡可能避免催化劑的中毒，因為催化 劑中毒后大多數(shù)是不能再生的?；诖呋瘎┑亩鄻有?，這里只能就一般而論，即貴 金屬催化劑不適用于含硫和鹵素的有機化合物催化氧化；而對含醇、低分子的酯和 酮的廢氣則用催化氧化法來凈化是合適的。

（2）吸附法 一般講，如果能選擇對VOC合適的吸附劑，那么無論有機廢氣 在什么樣的濃度情況下，直至吸附劑達到飽和前，都能使凈化氣比較恒定地符合排 放限值。因此，吸附裝置非常適合于廢氣濃度低而且濃度經(jīng)常變化的場合。特別是 對于含濃度稀釋得極低的鹵代炷類廢氣，當它既不能用冷凝法，也不適合用燃燒法 和洗滌法時，吸附法是*佳的選擇。另外，吸附法還可回收溶劑。

對于吸附法首先應注意的是“吸附劑/吸附質(zhì)”的自燃問題。常用的吸附劑是 活性炭，其可燃性眾所周知；分子篩吸附劑雖然不可燃，但吸附有機分子后也可著 火。“吸附劑/吸附質(zhì)”的自燃有兩個相互有關的原因：首先，吸附過程是放熱過 程；其次是被吸附分子的活化而降低了燃點。如果不及時地將吸附熱導出，那就可 能在床層中產(chǎn)生所謂的熱點或過熱部位。當活化分子在吸附狀態(tài)時，在這些過熱部 位就可能發(fā)生自燃（當然先決條件是存在自由的或結合的氧）。就活性炭而言，例 如：當存在油類、胺類物質(zhì)或氧化劑時，較容易自燃；而用泡沸石則很少發(fā)生自 燃，但當存在含硫有機化合物和氧化劑時，在氣相中也出現(xiàn)過自燃現(xiàn)象。

特別是在吸附多組分混合物的情況下，要想選擇一種合適的吸附劑是較難的， 許多被吸附的物質(zhì)往往會相互干擾。

在實際中，因為分子篩吸附劑的再生必須提高溫度，所以這種方法不適用于熱 敏性有機化合物的凈化和回收。在這種情況下，解吸出的氣體中常帶有分解產(chǎn)物， 而且分解產(chǎn)物容易導致結垢、結焦，甚至覆蓋分子篩的內(nèi)表面。

（3）冷凝法 冷凝法常用于有機溶劑的回收，當然也可用吸附/解吸法，但有 時因為需要較高的解吸溫度，而不適合于熱穩(wěn)定性差的一些有機化合物，例如：大 多數(shù)的單體或有支鏈的醇類物質(zhì)，因此不得不用冷凝法來回收有機溶劑。

應用冷凝法的*大障礙是經(jīng)濟問題，因為若要使VOC用冷凝法使廢氣排放達 到規(guī)定的限值，則要求很低的冷凝溫度，例如：二氯甲烷要求低于一100°C，而甲 醇約一80笆。

若廢氣中所含的VOC是由多種溶劑組成的混合物，則冷凝液的蒸氣壓可粗略 地按拉烏爾定律確定(已知各個組分的蒸氣壓曲線)。按此，一個混合物的蒸氣壓 力等于各組分的分壓久之和；而Pi是組分/的蒸氣壓與該組分在混合物中分子分 數(shù)的乘積。如果在給定溫度下已知各組分的飽和濃度曲線，就可粗略估計大概 所需的冷凝溫度，如用C表示飽和濃度(mg/m3),則：

C( Total) = St',- Xj"- (2. 14)

應該指出：首先，對于化學性質(zhì)差別很大的化合物可能存在混合效應；其次， 隨著氣相的冷凝，有些化合物在冷凝液中不斷增濃，而另一些可能被蒸出。因此， 在兩級冷凝*不利的情況下，求得的第*級冷凝溫度不能滿足第二級冷凝要求。

此外也應考慮到在冷凝液中可能出現(xiàn)的反應，例如聚合反應和水解反應。一方 面這是由于極低的冷凝溫度；另一方面是必須在進行低溫冷凝前將氣體中的水分除 去。含單體類物質(zhì)不應在熱的冷凝液貯罐中存放時間過長，應及時送走作進一步 處理。

根據(jù)有機廢氣的組成情況，當水蒸氣冷凝時往往已將大部分有機溶劑一起冷凝 下來，這時在貯罐中可能出現(xiàn)所期望的分層；但也不一定；這是因為有些冷凝組分 溶解于水而有些不溶解于水，以及雜質(zhì)的存在，所以可能出現(xiàn)乳化或泡沫狀態(tài)。

(4)洗滌法在選用洗滌法時應注意，甲醇、乙醇、1-丙醇與水可以無限制地 混合，而水與1 -丁醇、二氯甲烷或苯則形成兩相。但構成兩相并非表示該溶劑完 全不溶于水，例如：1L水中可溶解0.52g甲苯，而二氯甲烷則可溶解20g, 1-丁醇 可溶解79g (在20°C時)。因此，當必須用水洗滌有機化合物時，要計及部分不溶 于水的有機化合物是否要作進一步的后處理。

極為重要的是溶解于水中的VOC的蒸氣壓。在個別難溶的和易揮發(fā)的化合物 情況下，例如：苯乙烯或甲苯，可用下式估計每小時*低的用水量(在排放凈化氣 限值＜50mg/m3和標準壓力、20°C的情況下)：

Mwater =(V(roh)Xc(roh))/(KHX 1. 12X1。—3) (2. 15)

式中Mwater 一*低用水量，kg/h；

V (roh) 一廢氣體積流量，m3/h；

J roh) 一廢氣含VOC濃度，g/m3

KL 亨利常數(shù)，mol/LX atm。

廢氣中溶劑混合物的狀況是各不相同的；有些組分可能會降低其他組分的溶解 度，而有些組分可能會提高其他組分的溶解度；另外也與洗滌水的處理方法有關, 例如：通過蒸出和冷凝或添加氧化劑等。 

對于非常難溶于水的化合物，如果不能采用其他方法來處理，則可用低揮發(fā)度 的有機溶劑來洗滌，例如：聚乙二醇的衍生物，聚乙二醇-二甲醍(PEG-DAE). 這種有機溶劑的洗滌效果顯著，廢氣的凈化率極高。但其缺點是投資和能耗非常 高，因為洗滌液要用真空蒸搐再生，而且一般要求裝置連續(xù)運轉。

選用洗滌法*好先經(jīng)過實驗室驗證。

(5)生化過濾法雖然許多生化凈化裝置都表明可以處理從一般直至難降解的 有機化合物。但畢竟還是存在許多化學物質(zhì)而不能用此方法來處理。例如：凡能殺 死、抑制微生物的化學品，以及消毒、抗菌的化學品，或者以其他方式方法能阻止 微生物物質(zhì)交換的化學物質(zhì)，都不能長時間地用生化過濾法來凈化VOC廢氣。

生化過濾法比較適合于脫臭，特別是凈化肉類、植物原料加工過程所產(chǎn)生的臭 氣。雖然有時分析凈化氣的總有機碳含量(FID測定)與原料廢氣無明顯降低，因 為沒有完全降解為CO2和H2O,但作為脫臭目的來講是完全合格的。

(6)其他 除上述觀點外，有些特殊情況也應考慮，例如在廢氣流中夾帶 灰塵、氣溶膠等顆粒物質(zhì)。如果這種顆粒物質(zhì)不能用洗滌器一起洗掉，那么就 要用過濾器除塵。除塵器種類很多，一般是按所要捕獲顆粒的大小和化學性質(zhì) 來確定。通常電除塵的除塵效率比機械式過濾器高，但應用電除塵是有一定限 制的，即要考慮廢氣溫度、顆粒物質(zhì)的著火點、是否容易結垢等因素。*好通 過試驗來確定。

若要除去的有機物質(zhì)的量極少，則可用一次性吸附劑進行吸附，通常采用活性 炭。對某些有機物可采用具有催化性能的吸附劑或涂氧化劑的吸附劑，借以提高吸 附分解性能；特別是一些不易吸附的有機物也能氧化分解，從而達到高的凈化率。

對于一些容易氧化的有機物，可用紫外線/催化反應裝置來凈化有機廢氣，因 為在UV的照射下，在濕的氣相中不斷生成羥基自由基，而催化劑又加速了有機 物與羥基自由基的反應。當然，這種方法并不一定能使有機物完全分解為CO2和 H2o (視不同類型的有機物而定)，而是生成較小分子的有機物，也如上所述，有 時分析凈化氣的總有機碳含量與原料廢氣無明顯降低，但確實能有效地脫臭。

在選擇方法時先可區(qū)分兩大類，即用回收法還是轉化法(破壞法)。如果可以 回收溶劑，則應盡可能采用回收法；如果不值得或很難回收，則采用破壞法。然后 再從某一大類中對各種方法作進一步比較。在轉化法中，相對于RT()而言，生化 法是其*有競爭力的對手。但采用生化法的前提是：有機物必須可溶于水并能生物 降解。催化氧化也是其競爭對象，因為催化氧化畢竟可在較低溫度下操作，但也必 須考慮催化劑的中毒和壽命，即對廢氣有一定的要求。從目前來看，由于RTO高 的熱效率和凈化率，已明顯地排擠了經(jīng)典的熱力燃燒。即使采用其他方法時， RT()也經(jīng)常作為*后一道凈化工序。因此，目前在已運轉的眾多凈化裝置中， RTO差不多占絕對優(yōu)勢。

綜上所述，在選用哪種方法時，主要涉及有機廢氣的物理和化學性質(zhì)、廢氣的 流量、濃度、溫度等諸參數(shù)。上述對一些物理、化學因素的考慮，雖然并不全面，但無論從技術方面還是從安全角度看都是十分關鍵的。*終的方案還是要通過技 術、經(jīng)濟、生態(tài)方面的分析和綜合比較，即通過可行性論證后，才能定論；在必要 時甚至還要做些試驗。不能說哪一種方法就是特別適合于哪一種工藝過程；但每一 種方法都有其優(yōu)缺點，都能找到它合適的應用場合。在方法選擇的策略上，與其要 找優(yōu)點多的，還不如選用弊病少的、簡單的、經(jīng)久耐用的方法。