活性炭吸附與催化燃燒處理有機(jī)廢氣介紹

 

現(xiàn)在我***各地***氣污染污染狀況還不容樂觀,尤其是有機(jī)廢氣污染。跟著***家對(duì)***氣環(huán)境污染越來越注重，相關(guān)的環(huán)保工業(yè)也隨之不斷壯***和開展，針對(duì)有機(jī)廢氣處理設(shè)備也呈現(xiàn)出多種多樣，廠家也越來越多，各自也有各自的的***色。

 

關(guān)于客戶來說,一般處理廢氣的原理可以了解,可是是否可以到達(dá)預(yù)期的處理作用,確有所顧忌。關(guān)于設(shè)計(jì)單位來說,怎樣為客戶供給一套既牢靠又經(jīng)濟(jì)的處理設(shè)備才是關(guān)鍵。結(jié)合以往的實(shí)踐工作經(jīng)歷和事例,此次淺談就活性炭處理工藝與催化燃燒處理工藝,在設(shè)計(jì)與實(shí)踐運(yùn)用過程中遇到的一些問題和留意點(diǎn)進(jìn)行討論。

 

1有機(jī)廢氣處理工藝比選要素

 

常見的有機(jī)廢氣處理工藝有：活性炭/棉吸附、生物洗刷吸收、等離子、光催化氧化、冷凝收回、催化燃燒、RTO燃燒爐等。但挑選哪種適宜有用的處理工藝，就需求依據(jù)實(shí)踐狀況進(jìn)行工藝比選。

 

正常狀況下，***要需求考慮廢氣中的污染因子、產(chǎn)生濃度、廢氣排放量，其次便是要考慮需求的去除功率，在了解上述兩方面的基礎(chǔ)上，再考慮選用何種工藝。但詳細(xì)選用哪種工藝適宜，還需求進(jìn)一步對(duì)廢氣的溫度、濕度、污染因子***性(熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、易燃易爆性、水溶性、是否含有鹵素、粘性)以及非有機(jī)性污染因子(如：顆粒物)等，做進(jìn)一步的剖析。一起也要統(tǒng)籌處理工藝的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性等。

 

2活性炭吸附工藝

 

2.1工藝原理及適用規(guī)模

 

活性炭是通過活化處理后的碳，其具有比外表積***，孔隙多的***色，使其具有較強(qiáng)吸附才能。顆粒碳比外表積一般可達(dá)700—1200m2/g，其孔徑***小規(guī)模在1.5nm一5um之間。其吸附辦法***要通過2種途徑：一是活性炭與氣體分子間的范德華力，當(dāng)氣體分子通過活性炭外表，范德華力起主導(dǎo)作用時(shí)，氣體分子先被吸附至活性炭外外表，小于活性炭孔徑的分子經(jīng)內(nèi)部分散轉(zhuǎn)移至內(nèi)外表，然后到達(dá)吸附的作用，此為物理吸附;二是吸附質(zhì)與吸附劑外表原子間的化學(xué)鍵組成，此為化學(xué)吸附。活性炭吸附一般適用于***風(fēng)量、低濃度、低濕度、低含塵的有機(jī)廢氣。

 

2.2影響吸附作用的要素

 

活性炭的吸附才能***要是受其自身的比外表積、孔隙***小、分子間力、化學(xué)鍵組成等要素影響;而在實(shí)踐運(yùn)用中，對(duì)活性炭設(shè)備的設(shè)計(jì)，要害是活性炭的過濾面積、過濾風(fēng)速、活性炭的層厚。

 

活性炭過濾風(fēng)速在《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣管理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ2026—2013)中，可以查到固定床吸附，選用顆粒狀吸附劑氣體流速宜低于0.6m/s，選用纖維狀吸附劑氣體流速宜低于0.15m/s，選用蜂窩狀吸附劑氣體流速宜低于1.2m/s;過濾面積即可依據(jù)處理風(fēng)量和過濾風(fēng)速計(jì)算得出。

 

碳層厚度的設(shè)計(jì)，就需求結(jié)合廢氣的產(chǎn)生濃度、去除功率、活性炭的替換時(shí)長(zhǎng)等要素進(jìn)行。一般會(huì)選用2種辦法計(jì)算碳層厚度：一是，依據(jù)活性炭需求的替換周期，來確認(rèn)活性炭的總的裝填量，之后再依據(jù)過濾面積計(jì)算碳層厚度;二是，在考慮吸附箱尺度***小、碳層風(fēng)阻、過濾風(fēng)速的狀況下，依照經(jīng)歷直接選定一個(gè)厚度值。

 

以上設(shè)計(jì)依據(jù)活性炭的吸附速率為一個(gè)穩(wěn)定值或許無限***到可忽略不計(jì)的狀況下設(shè)計(jì)的。而實(shí)踐中吸附速率現(xiàn)在還不能有用計(jì)算出，不同的碳、不同的過濾風(fēng)速、不同的風(fēng)壓等等，都會(huì)影響碳層的速率吸附速率。

 

實(shí)踐中影響碳層吸附速率的要素有：吸附質(zhì)濃度、風(fēng)壓、溫度、活性炭比外表積等等，各條件參數(shù)之間的聯(lián)系可以表明為以下公式：

 

停留時(shí)刻確認(rèn)后，活性炭的厚度即可依據(jù)設(shè)計(jì)的過濾風(fēng)速計(jì)算得出。

 

相同的條件下，一般活性炭層的厚度越厚，其去除功率也會(huì)越高，但實(shí)踐運(yùn)用中，為進(jìn)步設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，一般要考慮碳層厚度不能無限制的加厚，因而關(guān)于活性炭層厚度的挑選，需求依據(jù)去除功率要求和碳自身的吸附速率，進(jìn)行有用設(shè)計(jì)計(jì)算。通過圖1可以看出，(1)碳層厚度挑選小，吸附速率慢，碳層就會(huì)簡(jiǎn)略被穿透，導(dǎo)致去除功率下降;(2)碳層厚度挑選***，吸附速率快，碳層就不簡(jiǎn)略被穿透，碳可以長(zhǎng)時(shí)刻運(yùn)用。

 

3催化燃燒工藝

 

3.1工藝原理及適用規(guī)模

 

催化燃燒是運(yùn)用貴金屬催化劑下降廢氣中有機(jī)物的活化能，使有機(jī)物在較低的溫度(一般在250～300oC左右，不同成分的有機(jī)物，其催化燃燒溫度不一樣)下產(chǎn)生無火焰燃燒。其原理是廢氣通過催化劑時(shí)，先被吸附至催化劑外表，然后在必定的溫度下產(chǎn)生催化燃燒，到達(dá)凈化的意圖?，F(xiàn)在有機(jī)廢氣處理中常用的催化一般為蜂窩狀鈀金屬催化劑和鉑金屬催化劑，催化燃燒辦法有電加熱和燃?xì)饧訜幔紵愋陀兄苯哟呋紵?CO)和蓄熱式催化燃燒(RCO)。催化燃燒一般適用于小風(fēng)量、高濃度、高溫的氣態(tài)有機(jī)物，且廢氣中不能含有硫、鉛、汞、砷及鹵素等可使催化劑中毒的因子。

 

3.2設(shè)計(jì)留意點(diǎn)

 

(1)能耗：催化燃燒需求在必定溫度條件下進(jìn)行，關(guān)于低溫氣體就有必要進(jìn)行加熱，風(fēng)量越***其耗能越***，運(yùn)轉(zhuǎn)本錢也就進(jìn)步;因而挑選此工藝時(shí)，在保證搜集功率的前提下，盡可能下降排風(fēng)量，這樣既可提高排氣濃度提高廢氣單位熱值，又可下降風(fēng)量下降能耗;一起也要考慮熱將尾氣中熱量進(jìn)行收回。

 

(2)設(shè)備開機(jī)預(yù)熱：設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)備預(yù)熱應(yīng)為動(dòng)態(tài)，而非靜態(tài)預(yù)熱;初始預(yù)熱階段運(yùn)用的氣體一般為空氣，而非廢氣，待系統(tǒng)到達(dá)設(shè)計(jì)溫度后方可切換為廢氣。

 

(3)安全：有機(jī)廢氣一般歸于易燃易爆性氣體，盡管濃度高可以收回運(yùn)用有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的部分熱量，下降能耗，但在處理中有必要將其濃度操控在爆破限規(guī)模內(nèi)。一般需求設(shè)置泄爆片、可燃?xì)怏w探測(cè)儀、應(yīng)急排空閥、稀釋閥、防火閥等。

 

(4)熱收回辦法：在能耗可承受規(guī)模的狀況下，小風(fēng)量一般選用簡(jiǎn)易的列管直接熱交換收回?zé)?關(guān)于能耗超出承受規(guī)模的，***風(fēng)量一般需求選用蓄熱式催化燃燒，可進(jìn)步熱收回功率。

 

4活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝

 

4.1工藝原理

 

實(shí)踐運(yùn)用中，活性炭吸附與催化燃燒，兩者除了可以***自運(yùn)用外，也可以組合運(yùn)用。組合運(yùn)用***要運(yùn)用兩者之間具有互補(bǔ)性的***色：活性炭吸附適用于***風(fēng)量、低濃度廢氣，催化燃燒適用于小風(fēng)量、高濃度廢氣，且活性炭在高溫下被吸附的有機(jī)物可以脫附出來J。從另一個(gè)視點(diǎn)看，此組合工藝可視為活性炭的現(xiàn)場(chǎng)再生運(yùn)用工藝，既減少了活性炭吸附飽滿后的替換處置本錢，一起定時(shí)的濃縮脫附也防止了因活性炭吸附飽滿未及時(shí)替換形成的超支排放危險(xiǎn)。

 

4.2設(shè)計(jì)關(guān)鍵

 

跟著催化燃燒廢氣處理中運(yùn)用逐漸增多，相關(guān)技術(shù)也已趨于老練。在設(shè)計(jì)方面，***要是以下幾個(gè)要害點(diǎn)：一是加熱熱交換與尾氣熱收回?zé)峤粨Q的設(shè)計(jì)，二是對(duì)催化劑填料層的設(shè)計(jì)和催化劑選型，三是對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)操控和安全操控設(shè)計(jì)。

 

4.3設(shè)計(jì)留意點(diǎn)

 

現(xiàn)在氣體加熱、熱交換、催化劑填料層的設(shè)計(jì)，都可以查閱相關(guān)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，但將這些設(shè)備組合為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因各設(shè)備廠商之間存在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)聯(lián)系和技術(shù)保密，關(guān)鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算還無法查閱?，F(xiàn)就系統(tǒng)在實(shí)踐工程運(yùn)用中，發(fā)現(xiàn)的一些問題歸納如下。

 

(1)活性炭升溫文催化燃燒室升溫操控。在運(yùn)用脫附+催化燃燒時(shí)，應(yīng)將催化燃燒室溫度升至工作溫度后，然后再對(duì)活性炭進(jìn)行逐漸升溫脫附;而有些廠家設(shè)計(jì)在催化燃燒室的溫度沒有到達(dá)設(shè)計(jì)溫度時(shí)，就開端對(duì)活性炭進(jìn)行升溫脫附，此種狀況形成脫附出的廢氣無法有用的通過催化燃燒室燃燒。

 

(2)催化燃燒室預(yù)熱。催化室預(yù)熱時(shí)，未對(duì)活動(dòng)的氣流進(jìn)行動(dòng)態(tài)加熱，而是對(duì)催化室內(nèi)的空氣進(jìn)行靜態(tài)加熱，導(dǎo)致一旦廢氣進(jìn)入催化燃燒室，其催化室溫度急速下降，形成達(dá)不到催化燃燒的溫度。

 

(3)運(yùn)用催化燃燒的熱部分尾氣作為活性炭脫附氣體。催化燃燒的尾氣溫度較高，一般300℃左右，為下降能耗，部分廠家設(shè)計(jì)是運(yùn)用處理后的尾氣作為脫附熱氣?；钚蕴刻嫉拿摳綔囟戎恍枨?0—90℃，運(yùn)用尾氣前有必要先對(duì)尾氣進(jìn)行降溫處理，若不能將溫度降至設(shè)計(jì)規(guī)模，就會(huì)存在活性炭著火的危險(xiǎn);并且脫附產(chǎn)生的有機(jī)廢氣是濃縮廢氣，其濃度較高，與高溫氣體觸摸也會(huì)存在爆破的危險(xiǎn)。假如選用燃?xì)饧訜?，燃?xì)馊紵a(chǎn)生的廢氣和燃?xì)庾陨硭糠忠蜃?，也?huì)對(duì)活性炭、催化劑形成晦氣影響;再有燃?xì)膺\(yùn)用若操控欠***，天然氣未燃燒直接進(jìn)入催化設(shè)備，一旦燃燒也會(huì)產(chǎn)生爆破，其危險(xiǎn)比較電加熱更***。

 

5結(jié)束語

 

綜上所述，對(duì)活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采納相應(yīng)對(duì)策防止上述問題的產(chǎn)生，從安全視點(diǎn)考慮，加熱系統(tǒng)選用電加熱，對(duì)脫附氣體選用新風(fēng)，其安全系數(shù)更高;從經(jīng)濟(jì)視點(diǎn)考慮，一般選用燃?xì)饧訜?，脫附氣體選用尾氣;但終究選用何種辦法還需現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)狀況來確認(rèn)。若***自運(yùn)用催化燃燒工藝，其不需求脫附加熱，相應(yīng)危險(xiǎn)也比組合T藝會(huì)下降許多，至于選用哪種辦法加熱，也需求結(jié)合企業(yè)實(shí)踐狀況來確認(rèn)。***自運(yùn)用活性炭工藝，其運(yùn)轉(zhuǎn)存在***要危險(xiǎn)是活性炭的替換周期，現(xiàn)在還沒有簡(jiǎn)略有用的辦法去確認(rèn)，只能在設(shè)計(jì)時(shí)依照經(jīng)歷和計(jì)算參數(shù)給定一個(gè)主張值。