吸附法處理VOCs有機廢氣的工藝組成及要求
有機廢氣處理的情況特別復雜,各行各業均有其特殊性,就廢氣成分來說,有含塵的、含水的、含油霧的、含漆霧等,并且多數情況下都是多種氣體的混合物,而且就排放方式也各不相同(分散、集中、連續性、穩定性等);廢氣的參數差別也很大,所以就決定了采用的處理工藝也不一樣。
源和環保小編為您介紹使用吸附法來對VOCs廢氣處理工藝中的吸附-水蒸氣脫附-冷凝回收工藝,該回收工藝包含預處理系統、吸附系統、脫附再生系統、冷凝回收系統、自動控制系統、后處理系統等多個子系統。
(1)預處理系統 按照《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》的要求:
① 預處理設備應根據廢氣的成分、性質和影響吸附過程的物質性質及含量進行選擇。
② 當廢氣中顆粒物含量超過1mg/m3時,應先采用過濾或洗滌等方式進行預處理。
③ 當廢氣中含有吸附后難以脫附或造成吸附劑中毒的成分時,應采用洗滌或預吸附等預處理方式處理。
④ 當廢氣中有機物濃度較高時,應采用冷凝或稀釋等方式調節至其極限下限的25%(實際操作時可以按照40%設計);當廢氣溫度較高(或較低)時,采用換熱方式將廢氣溫度調節至40℃以下。
(2)吸附系統 吸附系統是整個工藝技術的核心,吸附系統的性能決定該技術的處理效果和回收效果。主要包括系統閥門、吸附器、吸附劑。
①閥門選擇需要考慮,因為揮發性有機物大都易燃易爆,因而,閥門開關驅動盡量采用氣動控制,安全性較高,同時閥門密封性要好,絕對乙出現泄漏。
②吸附器的形式 該工藝多采用固定床環式吸附器,用活性碳纖維作吸附劑;因其占地面積小、阻力小而且易于組合,常被用于自動化回收裝置中吸附器的設計要注意幾個重要細節:
a、氣體進、出口設計要合理,氣流分布要均勻;
b、需要考慮吸附劑裝填空間、吸附器檢修空間;
c.儀器、儀表預留口(包括監測口)須設計準確;
d.增加安全措施,如吸附劑內部的溫度控制、泄壓閥、必要的液封等。
根據企業生產流程,排氣氣量、排氣連續或間歌性,吸附床可采用單、雙或多床組合,連續排氣的工況需要配有備用床,在某些特定行業還需要配有事故床,以便在不停機的情況下對吸附床進行檢修。
③吸附劑的選擇 目前,VOCs有機廢氣處理回收多使用炭基吸附劑,它們包括顆粒活性炭、蜂窩活性炭、活性碳纖維氈等,有時候也使用沸石分子篩或硅膠作吸附劑。環式固定床多使用活性碳纖維氈,在處理大風量低濃度廢氣時,使用蜂窩活性炭居多;而利用移動床和流化床時,需要選擇特別耐磨的顆粒活性炭。這里還需要一提的是,在回收混合溶劑(如汽油、涂布行業的VOCs)時,當廢氣中所含成分的分子動力學直徑范圍較寬時,應采用以中孔為主的活性炭。在采用轉輪進行濃縮回收時,多采用沸石分子篩作吸附劑。
目前對于各類活性炭已出臺了一系列國家標準,這些標準中均以四氯化碳吸附率、比表面積、碘值等為判斷依據。
采用活性炭為吸附劑、蒸汽脫附工藝回收有機物的工程,對某些有機物具有局限性,實際工程實施中必須注意:
a、具有危險性的有機物,代表性有機是環己酮,容易積蓄在活性炭上,會發生急劇的鏈式反應,使得系統會產生安全隱患,如尾氣中含有該物質,須避免采用活性炭基吸附劑其他酮類物質如丁酮、異氟爾酮也具有一定危險性,設計時必須考慮多重防護措施。
b.對于一些不易從炭基吸附劑上脫附的物質(見第三章),要考慮適當的處理方法。
c.由于活性炭表面存在一些催化活性點,這些點能夠催化一些易氧化易聚合的物質發生反應,如可催化氧化負2價硫離子成為單質硫,催化苯乙烯、甲醛等物質的聚合反應而生成它們的聚合物,這些單質硫和聚合物覆蓋在吸附劑上,使吸附劑失去吸附功能。
(3)脫附再生系統 當吸附操作接近床層破點時,要對吸附劑進行脫附。脫附介質采用低壓水蒸氣。水蒸氣氣源一般是0.6MPa,經減壓閥對其進降壓后為0.1MPa左右,此時蒸汽溫度在100左右。采用蒸汽脫附成后,層內殘留較多的水分,需采用熱空氣對其干燥再生,或者采用真空泵對其進行微負壓抽氣,減少床層內水分和溶劑殘留。干燥完成后還須通入冷風對床層降溫,達到吸附要求后備用脫附蒸汽用量一般采用經驗進行估算,精確的計算方法參見第三章第七節“吸附法治理揮發性有機污染物”。
(4)冷凝回收系統 經過加熱脫附,出口部分為水蒸汽和高濃度有機物的混合物,經過冷凝、靜置后,不溶于水的有機物和水分離,直接回收利用,水溶性有機物則處于水相中,需要進行后處理。產生的廢水需要經過處理達標排放。
該部分主要設備有冷凝器和分層槽,冷凝器可采用列管式冷凝器或板式換熱器,在實際應用中,一般采用列管式冷凝器,板式換熱器整體占用空間小,但若產生堵塞、結垢很難清;另外,由于制造工藝的問題,板式換熱器因腐獨原因,還常常出現泄漏。為此不主張使用板式換熱器。分層槽用于不溶性有機物和冷凝水自動分離,通過密度差形成上層或者下層的有機物相,設計時需要考慮靜置停留時間以及有機物的轉移。
(5)后處理系統
①對不溶于水的回收溶劑的后處理一般情況下,由于采用的吸附劑在吸附前均經過清洗,而在吸附過程中又沒有雜質進人,因此,如果回收的是單一組分,如甲苯,就可將分離出的有機物直接送入原料罐。如果回收品是混合物,而且是由同一個生產工序排放的,則不必進行嚴格的分離,只需對其進行成分的調整,達到原來的標準,即可直接作原料使用。
這里需要一提的是,如果對回收品有嚴格的含水率要求,則需要進一步除水。
②對于溶于水的回收溶劑的后處理 若回收品是溶于水的,則采用水蒸氣脫附后的冷凝液,如丙酮、二甲基甲酰胺等,則需采用蒸餾的辦法對其進行分離。
(6)自動控制系統 對于連續運行的吸附回收工藝,一般都設置自動控制系統。控制系統一般采用PLC對整個系統的運行操作進行自動控制,并設有控制面板。控制系統設計要嚴格按照規范要求。
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