有機(jī)廢氣處理中常用的工藝及處理效果分析（有機(jī)廢氣處理工藝方法）

工業(yè)有機(jī)廢氣成分復(fù)雜,若不加以有效處理,直接排放會嚴(yán)重污染大氣環(huán)境,因此廢氣處理的重要性不斷凸顯.人們要根據(jù)實(shí)際需求運(yùn)用相應(yīng)的廢氣處理工藝,對處理效果進(jìn)行精細(xì)評價(jià),這樣才能不斷提升廢氣處理工藝水平.本文詳細(xì)地闡述了目前有機(jī)廢氣處理中常用的工藝,而后分析并評價(jià)了其處理效果。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，雖然這極大地滿足了社會需要，但是工業(yè)發(fā)展面臨的環(huán)保壓力也日益加劇。在大氣污染物排放量與日俱增的現(xiàn)狀下，企業(yè)需要將自身發(fā)展與生態(tài)環(huán)境有機(jī)結(jié)合起來，從根本上提高廢氣處理效率。廢氣處理能效與工藝選擇聯(lián)系密切，不同廢氣的性質(zhì)和濃度存在較大差異，人們需要從經(jīng)濟(jì)性、應(yīng)用屬性等方面選擇最優(yōu)廢氣處理工藝，從而進(jìn)一步提高廢氣處理質(zhì)量。

1.冷凝回收處理工藝

不同來源的廢氣的性質(zhì)和濃度存在差異，因此，工藝選擇逐漸成為廢氣處理中的重點(diǎn)及難點(diǎn)。其中，高濃度廢氣大多在真空濃縮等環(huán)節(jié)產(chǎn)生，通過對該類廢氣進(jìn)行研究不難發(fā)現(xiàn)，廢氣中含有大量有機(jī)溶媒，具有較為明顯的沸點(diǎn)。人們可以選擇低溫冷凝回收處理工藝，實(shí)際上，該工藝能效作用的發(fā)揮依托處理對象的物質(zhì)性質(zhì)。將廢氣置于低溫環(huán)境中，液體屬性就能在溫度作用下發(fā)生改變，在其平衡蒸氣壓下降的過程中，廢氣中的有機(jī)溶媒會大量分離出來，這樣不僅能夠合理縮減大氣排放量，更能回收利用有機(jī)溶媒。人們不難發(fā)現(xiàn)，冷凝回收處理工藝在實(shí)際應(yīng)用階段流程化項(xiàng)目較少，操作簡單，耗費(fèi)的資源普遍不高，但是廢氣處理效果十分理想，這就為其在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用帶來了基礎(chǔ)保障。

對冷凝回收處理工藝的應(yīng)用效果進(jìn)行評價(jià)，首先需要進(jìn)行定量分析，一般情況下可以根據(jù)獲得的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，然后就能對處理工藝形成最客觀、精準(zhǔn)的評價(jià)。在衡量蒸氣壓時(shí)，人們可以以方程式為基準(zhǔn)，在溫度不同的環(huán)境下，可以將溫度數(shù)值帶入方程式中。此方程式中通常涵蓋純液體蒸汽分壓、方程式常數(shù)等細(xì)化要素，分別對廢氣中溶媒的體積分?jǐn)?shù)、冷凝后尾氣中的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行設(shè)定。計(jì)算后，人們就能獲得干基含量，再根據(jù)工藝處理流程對核定數(shù)值進(jìn)行一一計(jì)算，不斷帶入方程式，就能確定廢氣回收率。

根據(jù)冷凝回收處理工藝的計(jì)算結(jié)果，人們就能確定其廢氣處理效率。實(shí)際上，在有機(jī)溶媒沸點(diǎn)高的情況下，如果設(shè)定冷凝溫度是一致的，那么經(jīng)過處理的尾氣中溶媒總量就會相對下降，這就能夠大大提高溶媒回收效果，其總量與同比相較普遍增高。有機(jī)溶媒對溫度的要求并不高，如果將冷凝溫度設(shè)定在-15℃以下，溶媒基本都能被回收，僅剩不到10%。不同物質(zhì)的物理特性存在差異，這就使得不同物質(zhì)對溫度的要求大不相同，例如，甲醇、乙醇等，在-5℃以下的冷凝環(huán)境下就能達(dá)到最佳回收效果。因此，在減少大氣排放的過程中，該工藝的能效作用顯著。

雖然在冷凝回收處理工藝應(yīng)用階段，溶媒回收效率較高，但是在達(dá)到最佳處理溫度時(shí)，尾氣中所剩的溶媒含量仍舊與大氣排放標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異。也就是說，在此種環(huán)境下，降廢氣直接排放是不符合規(guī)定的，也會造成大氣污染問題。如果采取繼續(xù)降低冷凝溫度的方法來回收溶媒，會導(dǎo)致動力指標(biāo)大大削減，尾氣中的水蒸氣也會受到低溫直接影響，出現(xiàn)結(jié)霜等問題。這就需要調(diào)整處理工藝的方向及形式，應(yīng)用干式真空泵對溶媒進(jìn)行回收，因?yàn)楦墒秸婵毡门懦龅膹U氣中水分較少，與低溫冷凝處理工藝對比，其優(yōu)勢作用為明顯。

現(xiàn)階段，廢氣處理工藝中涵蓋的工藝類型具有一定的多樣化特點(diǎn)。其中，冷凝回收處理工藝從綜合方面來看，應(yīng)用效果較好，不僅不會耗費(fèi)較多資源和資金，所需設(shè)備也較少，操作簡單，在對廢氣進(jìn)行處理時(shí)產(chǎn)生的溶媒也能夠回收利用。處理期間，設(shè)備運(yùn)行不需要投入大量資金，在廢氣處理過程中，企業(yè)可以依托回收后的溶媒增加經(jīng)濟(jì)收入。研究發(fā)現(xiàn)，該方法對有機(jī)物含量高的廢氣處理效果較為理想，能夠?qū)崿F(xiàn)對溶媒的大量回收，廢氣處理效果較為理想。相對地，如果廢氣的有機(jī)物含量較少，溶媒回收量就會大大縮減，而廢氣處理能效也會受其影響，呈現(xiàn)下降趨勢，因此，在應(yīng)用冷凝回收處理工藝的前期階段，應(yīng)當(dāng)對廢氣中有機(jī)物含量進(jìn)行衡量，通過方程式對廢氣回收率進(jìn)行計(jì)算，如果確定廢氣中有機(jī)物含量較少，就并不適宜應(yīng)用冷凝回收處理工藝。

2.水吸收處理工藝

部分廢氣的物理性質(zhì)使得其能夠與水融合，該種廢氣就可以應(yīng)用水吸收法進(jìn)行處理。在水吸收處理工藝實(shí)際應(yīng)用階段，物理及化學(xué)吸收是其工藝能效發(fā)揮的關(guān)鍵點(diǎn)，如果廢氣中有機(jī)物質(zhì)的性質(zhì)較為穩(wěn)定，不易發(fā)生性質(zhì)變化，就可以應(yīng)用物理吸收方式對廢氣進(jìn)行處理。一般情況下，能夠與水相溶的有機(jī)物質(zhì)存在較多類型，人們在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合物質(zhì)特性進(jìn)行判斷。水吸收法的應(yīng)用主要依托于氣體吸收的雙膜理論，實(shí)際上，在氣相側(cè)和液相側(cè)的兩個(gè)范疇中都涵蓋與之對應(yīng)的氣膜及液膜。在對廢氣進(jìn)行處理時(shí)，吸收有機(jī)物質(zhì)必然會產(chǎn)生相應(yīng)阻力，而膜就是形成阻力的主要物質(zhì)，當(dāng)氣體被吸收并經(jīng)由兩個(gè)膜傳遞后，液相主體就會被逐一吸收，這一階段也會產(chǎn)生最大吸收值，當(dāng)汽液一致后，人們根據(jù)恒定數(shù)值就能衡量吸附用水量。

在水吸收工藝應(yīng)用階段，進(jìn)入不同范疇后都會產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)值，在利用不同的公式對其進(jìn)行逐一、完善的計(jì)算后，人們就可以確定最佳吸收標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，在溫度保持9℃時(shí)，針對可溶性較強(qiáng)的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行吸收，人們應(yīng)當(dāng)衡量水排放濃度，保證工藝應(yīng)用中涵蓋的各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，以有效提高廢氣處理效率。通過對實(shí)際處理能效進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，以相同規(guī)格的有機(jī)廢氣為主體，水吸收法的處理效果明顯高于冷凝回收處理工藝，有機(jī)溶媒的濃度也有所下降。因此，在9℃水吸收環(huán)境下，易溶有機(jī)物在水吸收處理工藝中更加便于吸收，相對地，該工藝的能效作用明顯強(qiáng)于冷凝回收處理工藝。

在有機(jī)廢氣排放濃度一致的情況下，吸收劑溫度與介質(zhì)在水中的平衡度存在直接聯(lián)系。簡單地說，如果吸收劑溫度低，介質(zhì)在水中的平衡度濃度就高，使得吸收劑應(yīng)用量合理縮減；如果吸收劑溫度高，介質(zhì)在水中體現(xiàn)的平衡度就會下降，這會導(dǎo)致吸收劑耗用量增加。例如，在25℃以下的溫度環(huán)境中，如果完成處理的有機(jī)廢氣符合排放標(biāo)準(zhǔn)，其在水中就會形成相應(yīng)穩(wěn)定的平衡濃度，以相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為核心對其進(jìn)行衡量，當(dāng)水對有機(jī)物進(jìn)行吸收時(shí)，只能吸取標(biāo)準(zhǔn)部分的有機(jī)物，而剩余的水就需要進(jìn)行再生處理或直接排放。

實(shí)際上，在水吸收處理工藝應(yīng)用階段，氣體在液相環(huán)境中的濃度并不能與相平衡時(shí)保持一致，水吸收處理工藝的能效作用要比預(yù)期目標(biāo)低。因此，在對有機(jī)廢氣進(jìn)行處理時(shí)，如果僅以水吸收方法為主體，雖然排出的廢氣能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，卻會耗費(fèi)較多水資源。以技術(shù)水準(zhǔn)來說，其應(yīng)用效果良好，但是綜合技術(shù)來看，其能效作用稍顯遜色。在水溶質(zhì)環(huán)境下，水吸收法更加適用于處理有機(jī)廢氣，尤其是沸點(diǎn)低、水溶性強(qiáng)的有機(jī)廢氣，無論是有機(jī)物回收還是有機(jī)物濃度，水吸收法的能效作用都明顯強(qiáng)于冷凝回收工藝。但是，這并不代表其他沸點(diǎn)高的有機(jī)廢氣也能在水吸收法中得到高效分解，其處理能效與冷凝回收工藝相比應(yīng)用優(yōu)勢也會有所弱化。如果廢氣處理只應(yīng)用這一種方法，雖然處理效果能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是能源消耗量普遍較大，這就需要結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用與之協(xié)調(diào)的處理工藝。

3.吸附處理工藝

吸附作用分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種。物理吸附主要是由范德華引力而引起的，因此選擇性差。越易液化的氣體越容易被吸附，物理吸附過程與氣體的液化相似，吸附熱在數(shù)值上也與冷凝熱相近，可以看作氣體在吸附劑表面的凝聚。物理吸附可以很方便地脫附，通過改變操作的壓力或者溫度，從而將被吸附的物質(zhì)脫附下來?；瘜W(xué)吸附是指被吸附的物質(zhì)在吸附劑表面形成化學(xué)鍵，吸附作用選擇性強(qiáng)，吸附熱與化學(xué)反應(yīng)熱相當(dāng)，但是脫附困難。在廢氣處理工藝中，人們主要利用物理吸附作用。

廢氣經(jīng)阻火器和氣流分布器進(jìn)入吸附床，廢氣中的有機(jī)成分被吸附劑吸附，尾氣經(jīng)風(fēng)機(jī)高空排放。當(dāng)吸附劑接近飽和后，通入水蒸氣或其他熱源氣脫附，由于吸附劑的富集作用，脫附氣中有機(jī)物含量比處理前廢氣中有機(jī)物的濃度大幅度提高，因此具有一定的回收價(jià)值。脫附氣可經(jīng)過冷凝器冷凝后進(jìn)入分層罐，如果有機(jī)物不溶于水，如甲苯等則冋收油層；若溶于水，如乙醇等則去溶媒回收塔進(jìn)一步回收處理。脫附氣也可以經(jīng)過催化燃燒床（鈀或者鉑催化)燃燒生成無毒的廢氣排放，燃燒過程產(chǎn)生的熱量加熱解吸用熱空氣。目前，常用的活性炭和碳纖維吸附劑對常見的制藥行業(yè)有機(jī)溶媒的吸附容量在100~400g/kg，吸附容量比較大，如果設(shè)計(jì)合理，吸附后尾氣中有機(jī)物的含量可以控制在100mg/m3以下，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

4.結(jié)論

處理高濃度有機(jī)溶媒廢氣，低溫冷凝是一種有效的方法，該方法具有設(shè)備投資少、動力消耗低、操作簡單、回收效率高等優(yōu)點(diǎn)，減排的同時(shí)還能回收數(shù)量可觀的溶媒，綜合效益好。水吸收法在處理低沸點(diǎn)、易溶于水的有機(jī)廢氣時(shí)具有一定優(yōu)勢，但是在吸收過程中會產(chǎn)生二次污染物——廢水。分析以上有機(jī)廢氣處理工藝后，人們不難發(fā)現(xiàn)，其處理能效明顯與預(yù)期目標(biāo)難以相符，針對低濃度廢氣可以應(yīng)用吸附處理工藝進(jìn)行再次處理，確保處理后的廢氣指標(biāo)能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。