廢氣治理中常用的脫硫工藝對比分析
2025-07-01
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發布時間：2024-11-05 閱讀次數：399
常用的VOCs有機廢氣處理技術有吸附法、吸收法、高溫焚燒和催化燃燒、冷凝法、生物處理法和多種技術組合等，這些技術對廢氣的組分、濃度、溫度、濕度和風量等也有不同要求，所以，我們應從技術可行性和經濟實用性多個方面來考慮應該選擇哪種合適的處理技術。本文將從VOCs有機廢氣的不同濃度來告訴大家有哪些不同的處理工藝。
對于高濃度（高于10000ppm）的VOCs有機廢氣，一般先采用冷凝技術將廢氣中大部分的有機物進行回收，降濃后的有機物再采用其他技術進行處理。有些廢氣中的VOCs濃度雖然很高，但沒有回收價值，或回收成本太高，利用直接燃燒法會更加適用，如煉油廠尾氣的處理等。
對于低濃度（低于1000ppm）的VOCs有機廢氣，可以選擇吸附濃縮后處理技術、吸收技術、生物技術等來處理。在多數情況下，需要采用組合工藝進行深度凈化。近年來，吸附濃縮技術（固定床或沸石轉輪吸附）在低濃度VOCs的治理中得到了廣泛應用。根據實際情況，既可以對廢氣中價值較高的有機物進行冷凝回收，也可以采用催化燃燒或高溫焚燒工藝進行銷毀。
在吸收技術中，采用有機溶劑為吸收劑的治理工藝由于存在安全性差和吸收液處理困難等缺點，目前己較少使用。采用水吸收目前主要用于廢氣的前處理，如去除漆霧和大分子高沸點的有機物、去除酸堿氣體等。另外，對于水溶性高的有機廢氣，可采用生物滴濾法和生物洗滌法，水溶性稍低的可采用生物濾床。
對于中等濃度的VOCs有機廢氣，當無回收價值時，一般采用催化燃燒（CO/RCO）和高溫燃燒（TO/RTO）技術進行治理。在該濃度范圍內，催化燃燒和高溫燃燒技術的安全性和經濟性是較為合理的，因此是目前應用最為廣泛的治理技術。
蓄熱式催化燃燒（RCO）和蓄熱式高溫燃燒技術（RTO）在近幾年得到了廣泛的應用，隨著工藝和技術的升級，這兩種技術不僅降低了投入和運行成本，而且還可對濃度較低的VOCs進行處理。當廢氣中的有機物具有回收價值時，采用“活性炭/活性炭纖維吸附+水蒸氣/高溫氮氣再生+冷凝工藝”對廢氣中的有機物進行回收，從技術經濟上進行綜合考慮。如果廢氣中有機物的價值較高，回收可產生效益，那么運行費用也會隨之降低，吸附回收技術也常被用于廢氣中較低濃度有機物的回收。對于水溶性高的VOCs（如醇類化合物），也可采用吸收法回收溶劑。
根據下圖所示，不同單元治理技術所適用的有機物濃度和廢氣流量的大致范圍，對于廢氣流量，圖中給出的是單套處理設備最大處理能力和比較經濟的流量范圍。當廢氣流量較大時，可以采用多套設備分開進行處理。
由圖可知，“吸附濃縮+脫附排氣高溫焚燒/催化燃燒組合”適合大風量低濃度VOCs廢氣處理；“生物法”適合中等風量較低濃度VOCs廢氣處理；“吸附法”適用于小風量低濃度的VOCs廢氣處理；“活性炭/活性炭纖維吸附溶劑回收”適用于中大風量中低濃度VOCs廢氣處理；“催化燃燒法、高溫燃燒治理技術”適用于中小風量中高濃度VOCs廢氣處理；“冷凝回收法”適用于中低風量高濃度VOCs廢氣處理。
高濃度VOCs廢氣一般都不能只靠單一的技術來進行治理，都是利用組合技術來進行有效的治理，如采用冷凝回收+活性炭纖維吸附回收技術等。廢氣溫度也是考慮的因素之一，吸附法要求氣體溫度一般低于40℃，如果廢氣溫度比較高時，吸附效果會顯著降低，因此應該首先對廢氣進行降溫處理或不采用此技術。
燃燒法中當氣體溫度比較高，接近或達到催化劑的起燃溫度時，由于不再需要對廢氣進行加熱，即使有機物濃度較低，采用催化燃燒技術是最為經濟的（當廢氣溫度達到或超過催化劑的起燃溫度時，可以采用直接催化燃燒技術進行治理，如漆包線生產尾氣的治理等）。
廢氣的濕度對某些技術的治理效果的影響也是非常大的，如吸附回收技術，活性炭、沸石和活性炭纖維在高濕度條件下（如高于70%）對有機物的吸附效果會明顯降低，因此應該首先對廢氣進行除濕處理或不采用此技術。
常見VOCs控制技術的優缺點比較：
| 控制技術設備 | 優點 | 缺點 | |
| 吸附技術 | 固定床吸附系統 | 初設成本低、能源要求低、適合各種污染物、去除臭味效率高 | 無再生系統時吸附劑需經常更換、不適合高濃度廢氣、廢氣濕度大時吸附效率低、不適合含顆粒物狀廢氣，對廢氣預處理要求高、熱空氣再生時有可能發生火災、對某些化合物（如酮類、苯乙烯）吸附時受限 |
| 旋轉式吸附系統 | 結構緊湊，占地面積小；連續操作，運行穩定；床層阻力小；適用于低濃度、大風量的廢氣處理；脫附后廢氣濃度浮動范圍小 | 對密封件要求高，設備制造難度大、成本高；無法獨立完成處理廢氣，需要與其它廢氣處理裝置組合使用；不適用于含顆粒物狀廢氣，對廢氣預處理要求高 | |
| 吸收技術 | 吸收塔 | 工藝簡單，設備費用低；對水溶性有機廢氣處理效果佳；不受高沸點物質影響；無耗材處理問題 | 凈化效率較低；耗水量大，排放大量廢水，造成二次污染；填料吸收塔易阻塞；存在設備腐蝕問題 |
| 燃燒技術 | TO | 適用范圍廣；處理效率高，可達95%以上；設備簡單 | 操作溫度高，處理低濃度時運行成本高；處理含氮化合物時可能造成煙氣中氮氧化物超標；不適合含硫、鹵素等化合物的治理；處理低濃度VOCs時燃料費較高 |
| CO | 操作溫度較直接燃燒低，運行費用低；相較于TO，燃料消耗量少；處理效率高（可達95%以上） | 催化劑易失去活性（燒結、中毒、結焦），不適合含有硫、鹵素等化合物的凈化；常用貴金屬催化劑價格高；有廢棄的催化劑處理問題；處理低濃度VOCs時燃料費用高 | |
| RTO | 熱回收效率高（>90%），運行費用低；凈化效率高，可達95%-99%以上；適用于高溫氣體 | 陶瓷蓄熱體床層壓損大且易阻塞；低濃度VOCs處理時燃料費用高；處理含氮化合物時可能造成煙氣中的氮氧化物超標；不適合處理易自聚化合物（苯乙烯等），其會發生自聚現象，產生高沸點交聯物質，造成蓄熱體堵塞；不適合處理硅烷類物質，燃燒生成固體塵灰會堵塞蓄熱陶瓷或切換閥密封面 | |
| RCO | 操作溫度低，熱回收效率高（>90%），運行成本較RTO低；高效去除率，可達95%-99%以上 | 催化劑易失去活性（燒結、中毒、結焦），不適合含有硫、鹵素等化合物的凈化；陶瓷蓄熱體床層壓損大且易堵塞；處理含氮化合物時可能造成煙氣中的氮氧化物超標；常用貴金屬催化劑成本高；有廢棄催化劑處理問題；不適合處理易自聚、易反應等物質（苯乙烯等），其會發生自聚現象，產生高沸點交聯物質，造成蓄熱體堵塞；不適合處理硅烷類物質，燃燒生成固體塵灰會堵塞蓄熱陶瓷或切換閥密封面 | |
| 生物技術 | 生物處理系統（生物濾床、生物滴濾塔、生物洗滌塔等） | 設備成本低，操作簡單；除更換填料外不產生二次污染；對低濃度惡臭異味去除率高 | 不適合處理高濃度廢氣；普適性差，處理混合廢氣時菌種不宜選擇或馴化；對PH控制要求高；占地面積大，滯留時間長，處理負荷低 |
| 其它組合技術 | 沸石濃縮轉輪+RTO/CO/RCO | 去除效率高；適用于大風量低濃度廢氣；比較節省燃料費用；運行費用低 | 處理含高沸點或易聚合化合物時，轉輪需定期處理和維護，轉輪壽命短；處理極低濃度的惡臭異味廢氣，運行費用較高 |
| 活性炭+CO | 適用于低濃度廢氣處理；一次性投資費用低，運行費用低；凈化效率可達90%以上 | 活性炭或催化劑需定期更換；不適合處理含顆粒物狀、含硫、鹵素、重金屬、油霧以及高沸點、易聚合化合物的廢氣；若采用熱空氣再生，不適合環己酮等酮類化合物的處理 | |
| 冷凝+吸附回收 | 回收率高，有經濟效益；適用于高沸點、高濃度廢氣處理；低溫下吸附處理廢氣安全性高 | 單一冷凝要達標需要到很低的溫度，能耗高；凈化程度受冷凝溫度限制，運行成本高；需要有附設的冷凍設備，投資大、能耗高，運行成本高 | |
由此可見，采用多技術組合可以處理成分更復雜的廢氣，但無論是采用單一的VOCs處理工藝或采用多種技術組合，都要根據實際工況、能耗和運行成本來作對比分析。
