专论与综述有机废气中VOC的回收方法闫勇(化工部科技研究总院,北京100083)摘要介绍了炭吸附法、冷凝法和膜分离法回收有机废气中VOC的原理、工艺流程和工业应用情况,并对这些方法进行了比较,指出了适用范围。关键词有机废气VOC回收炭吸附法膜分离法冷凝法VOC(VolatileOrganicCompounds,挥发性有机化合物)是石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等行业排放的最常见的污染物。该类有机物大多具有毒性,部分已被列为致癌物,如氯乙烯、苯、多环芳烃等。制鞋行业中,工人苯中毒致死事件已发生多次。多数VOC易燃易爆,对生产企业的安全造成威胁;部分VOC对臭氧层具有破坏作用,如氯氟烃(CFCs)和含氢氯氟烃(HCFCs)。由于VOC的危险性,西方发达国家颁布了法令,对VOC的排放进行管制。美国通过了《清洁空气修正案》和《污染防治法》,提高了废气排放标准,将工业生产中的189种污染物列为有毒污染物,其中大部分为VOC;我国颁布的《中华人民共和国大气污染防治法》,要求对工业生产中产生的可燃性气体进行回收利用,这就需要有经济而有效的VOC回收方法。1VOC污染物的种类常见的VOC可分成几类,如表1所示。表1常见的VOC类别VOC①脂肪类碳氢化合物②芳香类碳氢化合物③氯化碳氢化合物④酮、醛、醇、多元醇类⑤醚、酚、环氧类化合物⑥酯、酸类化合物⑦胺、腈类化合物⑧其它丁烷、正己烷苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳丙酮、丁酮、环己酮、甲基异丁基酮、甲醛、乙醛、甲醇、异丙醇、异丁醇乙醚、甲酚、苯酚、环氧乙烷、环氧丙烷醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙酸二甲基甲酰胺、丙烯腈氯氟烃、含氢氯氟烃、甲基溴1996205214收到初稿,1996206219收到修改稿。·233·化工环保1997年第17卷上述VOC中,多数因具有经济价值应进行回收;部分因用其它方法(如焚烧法等)无法除去或会造成二次污染,不能达到环保要求,而只能加以回收,如卤族化合物氯乙烯和CFCs等。2VOC回收方法VOC的处理方法有两类:一类是破坏性方法,如焚烧法和催化燃烧法等,将VOC转化成CO2和H2O;另一类是非破坏性方法,即回收法,常用的回收方法有炭吸附法、冷凝法和膜分离法[1～3]。回收法中的前两种方法早已工业化,普遍用于许多VOCs的回收,尤其是炭吸附法,已经在制鞋、喷漆、印刷、电子等行业得到应用,用于对苯、醋酸乙酯、氯仿等VOC的回收非常有效;冷凝法主要用于回收高沸点(即低挥发性)和高浓度的VOC,一般用在各种回收方法之前。膜分离法现已用于石油化工、制药等行业,该方法流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染,是一种非常有前途的分离方法,目前已成功地应用于许多VOC的回收。表2列出了这3种常用的VOC回收方法的特点。表2常用的VOC回收方法的特点回收方法VOC浓度(V,×10-6)流量�m3�h-1回收率�%二次污染物备注炭吸附法20～5000600～36000090～95再生剂、废活性炭不适用于相对湿度>50%的物流冷凝法5000～12000600～12000050～90对沸点<38℃的VOC不适用膜分离法>50090～99无膜的通量较小2.1炭吸附法该法是目前最广泛使用的VOC回收法。商业化的吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种,它们的吸附原理和工艺流程完全相同。其它的吸附剂,如沸石、分子筛等,也已在工业上得到应用,但因费用较高而限制了它们的广泛使用。2.1.1原理和流程该法的原理:吸附剂所具有的较大的比表面对废气中所含的VOC发生吸附,此吸附多为物理吸附,过程可逆;吸附达饱和后,用水蒸气脱附,再生的活性炭循环使用。吸附过程常采用两个吸附器,一个吸附时另一个脱附再生,以保证过程的连续性。经吸附器吸附后的气体,直接排出系统。脱附采用水蒸气作为脱附剂,蒸汽将吸附在炭表面的VOC脱附并带出吸附器,通过冷凝和蒸馏,将VOC提纯回收。2.1.2工业应用活性炭吸附法最适于处理VOC浓度为300×10-6～5000×10-6的有机废气,主要用于吸附回收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,常见的有苯、甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、萘、醋酸乙酯等;活性炭纤维吸附法可用于回收苯乙烯和丙烯腈等,费用较活性炭吸附法高得多[1～5]。该法已广泛用于喷漆行业的苯、乙醇和醋酸乙酯,制鞋行业的三苯(苯、甲苯、二甲...
