近年來，我國煤基路線制油、烯烴、芳烴、天然氣、乙二醇，以及焦爐煤氣制CNG、LNG等現(xiàn)代煤化工工藝技術突破和示范工程均獲重大進展，煤化工的廢氣治理就尤其重要，并為改善空氣質(zhì)量，推動工業(yè)綠色發(fā)展，主管部門出臺了一系列的政策和標準推動VOCs的減排與治理。2017-2020期間，隨著VOCs治理相關政策法規(guī)、標準的頒布實施，預計VOCs治理市場將迎來爆發(fā)式增長，行業(yè)規(guī)模將超千億元。同時，中國VOCs治理相關標準體系，VOCs治理技術；VOCs控制系統(tǒng)設計，降低VOCs治理成本方面存在挑戰(zhàn)。

　　1.脈沖電暈法

 

　　脈沖電暈法基本原理是通過前沿陡峭、脈寬窄(納秒級)的高壓脈沖電暈放電,能在常溫、常壓下獲得非平衡等離子體,即產(chǎn)生大量高能電子和O、H0等活性粒子,與有害分子進行氧化降解反應,使污染物最終轉(zhuǎn)化為無害物。1988年以來,美國就開展了電暈法降解低濃度的揮發(fā)性有機物的研究。研究表明在環(huán)境通常溫度和壓力下,該法能達到較好的效率。

 

　　2.膜分離法

 

　　膜分離法的基本原理是基于氣體中各組分透過膜的速度不同,每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性與膜兩邊的氣體分壓有關。膜分離法有機廢氣處理是根據(jù)有機蒸氣和空氣透過膜的能力不同,而將二者分開的。常用膜分離工藝有:蒸氣滲透、氣體膜分離和膜基吸收法。膜分離技術用于氣體凈化上的優(yōu)點是投資費用低、分離因子大、分離效果好(即凈化效果好),而且膜法凈化操作簡單、控制方便、操作彈性大。

 

　　3.光分解法

 

　　光分解VOCs有兩種形式:一種是直接光照在波長合適時,VOCs分解;另一種是催化劑存在下,光照VOCs使之分解。

 

　　有研究表明,有機氯化物和氟氯烴在185nm紫外光照射下,兩種物質(zhì)都能在極短的時間內(nèi)分解,鹵代物的分解速度大于氟氯烴;三氯乙烯幾秒鐘內(nèi)即能分解成氧氣、氯氣、氟氣等。光分解可產(chǎn)生中間產(chǎn)物,可通過氫氧化鈉溶液處理或延長滯留時間等手段最終去除，進行VOCs治理。

 

　　光催化降解技術原理是光催化劑如TiO2在紫外線的照射下被激活,使H2O生成OH自由基,然后OH自由基將有機污染物氧化成CO2和H2O。用TiO2催化劑時可采用普通的熒光燈為光源來消除惡臭和非常低濃度的污染物。受催化劑降解效率的影響,光催化氧化法在工業(yè)上的應用還待開發(fā)。

 

　　4.等離子體分解法

 

　　VOCs治理等離子體分解氯氟烴的技術已到實用階段,植松信行研究了利用等離子體的化學作用分解氯氟烴之類難分解氣體為無害物的應用。此技術可在短時間內(nèi)進行大量的氯氟烴等氣體的處理。此過程采用二個系統(tǒng),一系統(tǒng)利用高頻等離子體急速加熱,使溫度達10000℃利用等離子體的化學作用與水蒸汽接觸進行分解的超高溫加水系統(tǒng);第二個系統(tǒng)是將高溫分解的排氣急冷到80℃下的排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由氯氟烴和水蒸汽的供給裝置、等離子體發(fā)生裝置、反應爐、冷卻罐以及排水處理裝置等構成。

 

　　5.微波催化氧化技術

 

　　VOCs治理微波空氣凈化技術是由填料吸附-解吸技術發(fā)展而來,是將傳統(tǒng)解吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕?微波能的應用大大減少了能量的消耗,并縮短了解吸時間,而且吸附劑經(jīng)20次解吸后基本上保持原有吸附能力。微波解吸技術對空氣的凈化基本上與其在水處理中的應用類似,解吸原理都可以用“容器加熱理論”和“體積加熱理論”加以解釋。國內(nèi)外在水處理中均有此方面的成功應用,而在空氣凈化中的應用,國外已有小規(guī)模的成功范例,國內(nèi)尚處于起步階段。

 

　　6.變壓吸附分離與凈化的技術

 

　　廢氣治理變壓吸附分離與凈化的技術(PSA)是利用氣體組分在固體吸附材料上吸附特性的差異,通過周期性的壓力變化過程實現(xiàn)氣體的分離與凈化。PSA技術是一種物理吸附法。一般采用沸石分子篩作為吸附劑(吸附容量大、吸附選擇性強)。在常溫及一定壓力條件下,可把有機廢氣中吸附在沸石分子篩上,沒有被吸附的氣體進入下一個工段。吸附有機廢氣以后的吸附劑通過降壓抽真空把有機物解吸,使吸附劑再生。再生后的吸附劑重新去吸附廢氣中的有機物,以此循環(huán)往復。PSA技術是近幾十年來在工業(yè)上新崛起的氣體分離技術,具有能耗低、投資少、流程簡單、自動化程度高、產(chǎn)品純度高、無環(huán)境污染等優(yōu)點,是各種氣體分離與回收的較理想的方法,極富有市場競爭力,在不久的將來將會在工業(yè)上迅速推廣。

 

　　7.臭氧分解法

 

　　廢氣治理臭氧分解法國內(nèi)未見報導,國外對此技術的研究也還極少。有研究表明O3可用于凈化地面廢氣,即能分解土壤中非揮發(fā)性有機物多環(huán)芳香有機物、脂肪族有機物、酚和殺蟲劑,此時用地面氣作O3載體。另外,研究人員還特別注意了O3處理后土壤的微生物狀態(tài)變化,結果顯示細菌減少99%,呼吸性能降低。為此,研究人員通過用純O2和未反應的O3的分解控制技術,減少O3處理對土壤的生態(tài)系統(tǒng)的影響,從而達到安全的目的。

 

　　8.電化學氧化法

 

　　廢氣治理電化學氧化技術是采用一種內(nèi)裝專利膜和AgNO3-HNO3溶液的化學電池,在溫度為50～100℃和常壓的條件下進行氧化,在陽極,VOCs惡臭氣體轉(zhuǎn)化為CO2和H2O;在陰極,生成亞硝酸,經(jīng)處理后可循環(huán)使用。該法的典型特點:VOCs惡臭物質(zhì)去除率高,可達99%以上,但運轉(zhuǎn)費用亦高較高。