一、背景
我國是全世界唯一擁有聯合國產業分類當中全部工業門類的國家，其中占有較大比重的石化、油品儲運銷、家具、涂裝、醫藥、包裝印刷等行業在工業生產過程中會產生大量揮發性有機化合物（VOCs），是VOCs排放的重點行業。VOCs 是指常溫下飽和蒸汽壓大于133. 32 Pa、常壓下沸點在 50~260°C以下的有機化合物，主要成分包括苯系物、石油烴化合物、有機氯化物、有機酮、胺、醇、醚、酯、醇、酮等，氣體具有種類繁多、成分復雜、性質各異，污染源極其分散的特點。VOCs是促進臭氧和PM2.5形成的主要前體物之一，還易引發人體的畸變和癌變，如不加以防治直接排放到大氣中，會對環境和人類健康造成極大威脅。
2021年8月生態環境部印發《關于加快解決當前揮發性有機物治理突出問題的通知》，提出要深入打好污染防治攻堅戰，強化細顆粒物和臭氧協同控制。“十四五”規劃提出主要目標任務包括持續改善環境治理，基本消除重污染天氣。在污染物排放指標方面，將SO2和NOx換成了VOCs和NOx。我國VOCs治理已從前期的粗放型治理過渡到精細化和深度治理的發展方向，不難看出，VOCs治理在我國已是刻不容緩。
針對VOCs的末端治理技術主要有兩大類：回收技術和銷毀技術。回收技術包含：吸收技術、吸附技術、冷凝技術。銷毀技術包含：燃燒技術、生物技術。其中燃燒技術是比較徹底處理VOCs的方法，適用于較高濃度有機廢氣的治理，可應用在汽車制造、化工、工業涂裝、制藥等行業。燃燒技術主要包含蓄熱式催化燃燒技術（RCO）和蓄熱式熱力燃燒技術（RTO）。其中，RCO技術可凈化多組分有機廢氣，流程簡單、安全性高、運行成本低、熱回收效率和處理效率高；RTO技術系統彈性化，操作風量上下限范圍大、熱回收率高、固定結構式蓄熱陶瓷模塊，分解溫度高，去除效率高。但相較于RCO技術，RTO技術存在嚴重的二次污染（氮氧化物和二噁英）、熱損失大能耗高、裝置體積重量大、投資成本高、風險高等問題。
二、有機廢氣一體化治理技術
有機廢氣（VOCs）的一體化治理技術可廣泛應用于石化、醫藥、家具、汽車、噴涂、橡膠等行業生產過程中產生的多種有機廢氣綜合治理，具有適用行業范圍廣、處理效率高、起燃溫度低、能耗低、無二次污染、投資成本低等優勢。
2.1 工藝原理
有機廢氣治理技術主要依據高效率吸附和低能耗催化氧化兩個基本原理設計開發，即吸脫附濃縮—催化氧化法，主要采用“沸石轉輪吸脫附濃縮+催化氧化”工藝。在低溫條件下，大風量、低濃度的VOCs通過沸石轉輪吸附凈化并脫附后轉換成小風量、高濃度有機廢氣，輸送到后端催化氧化系統進行氧化處理，處理效果可達98%以上。同時催化氧化過程中生成的熱量通過換熱系統應用于沸石轉輪脫附過程，實現熱量的高效利用。
2.2 工藝流程
有機混合廢氣經引風機引至多級過濾系統，去除廢氣中粘性物質、粉塵等雜質后進入沸石轉輪吸附裝置進行吸附凈化處理；VOCs被沸石轉輪特有的作用力吸附在其內部，潔凈氣體排出，經過一段時間吸附，達到飽和后區域轉到高溫脫附區；熱空氣使沸石轉輪升溫，將里面吸附的VOCs成分脫附出來，形成小風量、高濃度的有機廢氣。在脫附風機的作用下引進催化氧化系統進行凈化處理，并釋放出大量熱量輔助燃燒；最后催化氧化凈化后的高溫氣體與轉輪吹掃冷卻區域后的氣體通過獨立換熱器進行熱量交換，用來提供下一個脫附周期預加熱廢氣，以降低整體設備運行成本。
沸石轉輪+催化燃燒工藝流程圖
2.3 催化劑
低溫高效催化劑主要以堇青石蜂窩陶瓷為載體、負載復合型過渡金屬/貴金屬作為活性組分。該催化劑具有起燃溫度低、穩定性高、壽命長、成本低等優勢，更有適用于高沸點，含硫含氯的VOCs組分治理。
2.3.1催化劑工作原理
低溫催化劑治理VOCs的方法為催化氧化法，主要是利用催化劑進行氣-固相間的催化反應，降低有機廢氣氧化反應的活化能，使有機廢氣在中低溫條件下（<260℃）實現無二次污染催化氧化，最終將有機廢氣轉化為無毒、無污染的CO2和H2O排出。
催化劑工作原理
2.3.2催化劑主要指標
2.4技術優勢
（1）適用行業范圍廣：可廣泛應用于石化、汽車、噴涂、印刷、醫藥、化工、電子、橡膠、家具等行業的VOCs治理。
（2）適用工況范圍廣：適應風量梯度大、濃度多變、成分復雜、作業無規律的復雜運行工況。
（3）設備布局合理：采用最優的工藝結構布局，將換熱系統部件外置，解決了目前設備內部溫度過高問題。
（4）運行成本低：采用自主研發催化劑，反應溫度低，起燃后不需要再供熱，系統整體運行成本較同類RCO設備降低10-20%。
（5）起燃溫度低，節省能源：有機廢氣催化氧化與直接燃燒相比，具有起燃溫度低、運行能耗低、低碳排等顯著特點。在某些情況下，催化氧化達到起燃溫度后便無需外界供熱。
（6）處理效率高，無二次污染：采用催化氧化法處理VOCs的凈化率一般都在98%以上，最終產物為無害的 CO2和 H2O，且由于燃燒溫度低，無二噁英和自由基等二次污染物質。
（7）投資成本低：一體化設計，便于拆裝、運輸，人工及運輸成本低，整體投入成本低，性價比高。
（8）智能化運維：采用中晶環境自主研發的大數據系統，可實現排放數據在線監測和互聯網共享，該系統還具備自動化控制、自我診斷、自動報警等功能。
三、結語
有機廢氣治理技術在VOCs治理過程中，可適應復雜的工況條件，凈化率可達98%以上，較好解決了蓄熱式熱力燃燒技術（RTO）在實際應用過程中產生的二次污染（氮氧化物和二噁英）、熱損失大能耗高、裝置體積重量大、投資成本高、風險高等問題。在“十四五”規劃強化細顆粒物和臭氧協同治理的大背景下，有機廢氣治理技術可為企業提供更全面、更高效的VOCs治理解決方案，為實現有機廢氣的精準治理、協同治污、低碳治污提供了新選擇。
來源：環保
