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常用的VOCs处理技术:沸石转轮浓缩+催化燃烧技术

2023年09月14日 09:44:06      来源:山东本蓝环保设备科技有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:26

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常用的VOCs处理技术:沸石转轮浓缩+催化燃烧技术处理VOCs
 
随着中***经济的快速发展,产生了***量的挥发性有机化合物。近年来,挥发性有机化合物已成为我***空气污染物的主要来源之一,对人类健康和生态系统平衡构成了巨***威胁。挥发性有机化合物的***终处理引起了社会的广泛关注。
在现有单端处理技术的基础上,详细论述了适用于***风量、低浓度VOCs的吸附浓缩-催化燃烧组合技术的原理、工艺流程、研究现状及发展前景。
通过不同末端处理技术的对比,发现单一末端处理技术难以有效实现VOCs的减排控制,而组合式末端处理技术具有净化率高、投资成本低、能耗低、无二次污染等***点,成为目前的研究热点。其中,吸附-浓缩-催化燃烧技术得到了广泛应用,其他新兴的组合技术有待研究和创新。
指出了我***挥发性有机化合物终端处理技术存在的主要问题和未来的发展方向。
1.VOCs介绍
VOCs(挥发性有机化合物)是指饱和蒸气压***于133的有机化合物。常温32 Pa,常压沸点50 ~ 260°C以下,或常温常压下任何挥发性有机固体或液体,是一类普遍存在且复杂的有机污染物的总称。根据其化学结构,VOC可进一步分为烷烃、芳香砜、酯类、醛类等。目前已鉴定300余种。***常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、氯仿、三氯乙烷、二异黄药(TDI)、二异黄药等。
挥发性有机化合物对***气的危害主要包括:
(1)部分有毒致癌,危害人体健康;
(2)VOCs中的碳氢化合物和氮氧化物在紫外线作用下反应生成臭氧,可导致***气光化学烟雾事件,危害人体健康和植物生长;
(3)参与***气中二次有机气溶胶的形成,二次有机气溶胶多为细小颗粒,不易沉降,能在***气中停留较长时间,对光的散射能力强,可显著降低***气的能见度。
目前,我******多数城市的***气环境呈现出区域性霾污染、臭氧和酸雨三******征,其中VOCs是***重要的助推器之一。
2.接触网常用处理技术
挥发性有机化合物对环境的巨***危害和对人类健康的严重威胁已经引起了的高度重视。挥发性有机化合物的处理在中***迫在眉睫。目前,挥发性有机化合物的处理技术主要分为两类:
(1)源头控制,具体来说就是生产过程中防止或减少VOCs排放的措施,是控制有机废气污染的***方法。但是,由于技术水平的限制,不同浓度的有机废气不可避免地会排放并泄漏到环境中,这是很难实现的。
(2)生产结束时控制和消除VOCs的处理方法可分为回收技术和销毁技术两种。
回收技术:物理方法回收VOCs是一种无损方法,主要有活性炭吸附法、冷凝法、膜处理法。这种方法不仅可以有效控制挥发性有机化合物的排放,而且可以节约资源,带来经济效益,越来越受到重视。
销毁技术:即通过化学或生物反应过程将VOCs废气氧化分解为无毒或低毒物质的破坏性方法。主要技术包括燃烧、光催化降解、等离子体技术、生物降解等。
以上VOCs废气处理技术为单一处理工艺,应根据VOCs废气排放的具体条件和要求选择合适的工艺;由于挥发性有机化合物种类繁多、成分复杂、性质不同,在许多情况下,采用一种净化技术往往难以满足处理要求,也不经济。利用不同单元处理技术的***势,采用组合处理工艺,既能满足排放要求,又能降低设备运行成本。
吸附是处理挥发性有机化合物的***种技术,其中活性炭吸附是***常用和***典型的一种。活性炭吸附在工业上处理卤代卷烟和苯系物非常普遍。吸附法的主要原理是使用***比表面积的多孔材料作为吸附剂。当挥发性有机化合物气体流经吸附剂时,挥发性有机化合物分子由于其较***的比表面积而被吸附剂截留在微孔的内表面,从而达到气体净化的效果。沸石转轮+催化燃烧技术作为一种新型的组合式高效挥发性有机化合物吸附技术,在***外得到了广泛应用。
沸石转轮+催化燃烧技术的技术原理
1.转轮吸附简介
转轮吸附是由转轮除湿技术演变而来的,瑞典的卡尔·蒙***(Carl Munters)提出了吸附材料可以制成蜂窝的想法,然后转轮技术可以用于分离过程。1986年,瑞典的蒙***公司(Munters Company)将理论变为现实,制作出沸石蜂窝,并将其置于转轮中,净化有机废气中的VOCs。1988年,日本西方技术研究公司在VOCs净化项目中采用蜂窝沸石转轮,并获得成功。沸石转轮技术在日本、美***、欧洲等***家已经广泛应用于低浓度、***风量的VOCs处理,在中***中国台湾省也得到很***的应用。由于***外转轮技术发展较早,技术*。一般来说,沸石转轮的生产技术仍然掌握在***外企业手中。
转轮中常用的吸附剂:
(1)吸附剂的类型
吸附材料是转轮技术的核心,常用的材料有活性炭和沸石分子筛两种。活性炭微孔丰富、比表面积***、吸附能力强、速度快,广泛应用于转轮技术中。活性炭作为吸附剂处理废气时,吸附容量***,成本低,但孔隙容易堵塞,活性炭本身易燃,脱附时容易着火,会造成一定的安全隐患,不符合安全生产的要求,在实际应用中会受到影响。
沸石分子筛是具有***定骨架结构的结晶铝硅酸盐金属盐的水合物材料,其化学通式为:
[ (A102) x -(二氧化硅)y] - zH20o
其中M代表阳离子,M代表化合价数,Z代表水合数,X和Wan为整数。改性后的结构激活后,A头部的水分会消失,下面的成分会白白移动,形成孔径3 ~ 10 & Arieng的笼状结构。
沸石分子筛的选择性吸附能力主要是由于其规整的结构。沸石分子筛具有规则的孔径排列和均匀的分布,选择性吸附主要是由于不同沸石的孔径不同。一般只有分子动力学直径小于分子筛孔径的分子才会被分子筛吸附。
不同类型分子筛的骨架结构和孔径也有很***差异,分子筛的骨架结构在一定程度范围内具有可变性,因此一些分子动力学直径略***于孔径的分子也可以被它们吸附,但吸附速率和吸附容量会显著降低。
因为结构中有阳离子,骨架结构带负电荷,所以分子筛本身具有极性。沸石分子筛的阳离子会产生强的正电场吸引极性分子的负中心,或者可极化分子被沸石分子筛静电诱导后极化。
因此,沸石分子筛可以吸附极性较强或易极化的分子,但动力学直径略***于其孔径。由于分子筛***殊的孔结构,使其具有***殊的性质,并能在高温低压条件下发挥其吸附能力。目前吸附常用的有13X、NaY、丝光沸石、ZSM -5。
沸石转轮原理介绍
研究表明,如果将加工***的波纹状和扁平状陶瓷纤维纸通过无机粘结制成蜂窝转轮,然后在转轮的通道上涂覆吸水性沸石,则转轮将成为吸附转轮。实验表明,吸附转轮对VOCs的净化非常有效。
沸石转轮浓缩区可分为处理区、再生区和冷却区三个部分,浓缩转轮在每个区域连续运行。VOCs有机废气经预滤器过滤后,通过浓缩转轮装置的处理区。
挥发性有机化合物在处理区被吸附剂吸附去除,净化后的空气从浓缩转轮的处理区排出。吸附在浓缩转轮中的有机废气VOCs在再生区经热风处理后脱附浓缩5-15次。
浓缩转轮在冷却区冷却,通过冷却区的空气被加热作为再生空气,达到净化节能的效果。
催化燃烧过程
催化燃烧过程在催化燃烧装置中进行。有机废气经换热器预热至200-400℃,然后进入燃烧室。当通过催化剂床时,混合气体中的烃分子和氧分子分别吸附在催化剂表面并被活化。因为表面吸附降低了反应的活化能,碳氢化合物和氧分子在较低的温度下迅速氧化,产生二氧化碳和水。
沸石转轮集中催化燃烧技术的基本概念
低浓度***风量工业废气中的VOCs采用吸附分离法分离浓缩,高浓度小风量的浓缩污染空气采用燃烧法分解净化,俗称吸附分离浓缩+燃烧分解净化法。
蜂窝结构的吸附转轮安装在壳体内,壳体分为吸附、再生和冷却三个区域,由调速电机驱动,以每小时3-8转的速度缓慢旋转。
吸附、再生和冷却区分别与处理空气、冷却空气和再生空气的风道相连。另外,为了防止各区域与吸附轮圆周和壳体之间漏气,在各区域隔板与吸附轮之间、吸附轮圆周与壳体之间安装耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料。
旋转吸附浓缩-催化燃烧过程
1号风机带动含有VOCs的废气通过转轮的A区,即吸附区。根据不同的目标,转轮中可以填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a区随着旋转轮的旋转到达b区进行脱附。吸附在转轮上的VOCs被流经传热1的高温气流脱附,通过传热2达到起燃温度,然后进入催化燃烧室进行催化氧化反应。由于转轮在脱附后需要吸附,在脱附区旁边设置了冷却区C,由空气冷却,冷却后的暖空气通过传热1变成脱附用的热空气。在催化燃烧反应之后,热气流将部分热量传递给传热装置2和传热装置1,然后传递给空气。
为了防止催化燃烧室的温度过高,提供了***三方冷却回路用于催化燃烧室的紧急冷却。整个系统由10,000个监控系统组成。PCI负责监测催化燃烧室和换热器的温度(内部设置电动辅助加热装置以平衡温度波动),PC2负责风机控制,根据实际情况调节进气流量。PC2属于PC1的子级系统。当PC1监测到温度波动超过允许范围时,它会立即将信息传输到pc2,pc2会将接收到的信息转换为指令,并将其传输到每个风机。
旋转吸附浓缩-催化燃烧过程的***性
(1)在吸附区建立旁路内循环。废气经吸附区吸附后达不到标准时,进入旁路内循环,再次进行吸附处理。这种旁路内循环的基本思路是消除现有的污染,吸收新的污染。
(2)建立冷却空气旁路。在复杂的工作条件下,挥发性有机化合物的浓度可能会突然增加。此时,一些冷却空气被引入吸附区以减少脱附空气量,并且在传热2之后补充新鲜空气以将进入催化反应器的空气量保持在预设范围内。这种旁路的基本思路是用新鲜空气稀释高浓度的VOCs,所以从效果上看,这种方法也会延长处理时间。
4.结论
针对芯片制造、LCD面板行业、半导体行业、印刷行业、油漆行业等众多工业生产***域。固定生产模式必须使用***量有机溶剂作为清洗剂、光刻胶、剥离液、稀释剂等。在这个过程中,会产生***量的有机废气,是一种风量***、浓度低的废气。因此,为了高效处理这类含VOCs的废气,沸石旋转吸附浓缩法是目前***有效的处理方式。
如今,新的吸附剂正在开发中,我***转轮的制造技术和密封技术也在不断改进。转轮吸附技术的实用性和处理效果也将******提高。这项技术将突破行业壁垒,在未来得到更广泛的应用。
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