活性炭吸附與催化燃燒處理有機廢氣介紹

 

現(xiàn)在我***各地***氣污染污染狀況還不容樂觀,尤其是有機廢氣污染。跟著***家對***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，針對有機廢氣處理設(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,可是是否可以到達預(yù)期的處理作用,確有所顧忌。關(guān)于設(shè)計單位來說,怎樣為客戶供給一套既牢靠又經(jīng)濟的處理設(shè)備才是關(guān)鍵。結(jié)合以往的實踐工作經(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)計與實踐運用過程中遇到的一些問題和留意點進行討論。

 

1有機廢氣處理工藝比選要素

 

常見的有機廢氣處理工藝有：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)實踐狀況進行工藝比選。

 

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。但詳細選用哪種工藝適宜，還需求進一步對廢氣的溫度、濕度、污染因子***性(熔點、沸點、易燃易爆性、水溶性、是否含有鹵素、粘性)以及非有機性污染因子(如：顆粒物)等，做進一步的剖析。一起也要統(tǒng)籌處理工藝的安全性、經(jīng)濟性以及穩(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，使其具有較強吸附才能。顆粒碳比外表積一般可達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，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?；钚蕴课揭话氵m用于***風(fēng)量、低濃度、低濕度、低含塵的有機廢氣。

 

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;而在實踐運用中，對活性炭設(shè)備的設(shè)計，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)速計算得出。

 

碳層厚度的設(shè)計，就需求結(jié)合廢氣的產(chǎn)生濃度、去除功率、活性炭的替換時長等要素進行。一般會選用2種辦法計算碳層厚度：一是，依據(jù)活性炭需求的替換周期，來確認活性炭的總的裝填量，之后再依據(jù)過濾面積計算碳層厚度;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)歷直接選定一個厚度值。

 

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

 

實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：

 

停留時刻確認后，活性炭的厚度即可依據(jù)設(shè)計的過濾風(fēng)速計算得出。

 

相同的條件下，一般活性炭層的厚度越厚，其去除功率也會越高，但實踐運用中，為進步設(shè)備的經(jīng)濟性，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，進行有用設(shè)計計算。通過圖1可以看出，(1)碳層厚度挑選小，吸附速率慢，碳層就會簡略被穿透，導(dǎo)致去除功率下降;(2)碳層厚度挑選***，吸附速率快，碳層就不簡略被穿透，碳可以長時刻運用。

 

3催化燃燒工藝

 

3.1工藝原理及適用規(guī)模

 

催化燃燒是運用貴金屬催化劑下降廢氣中有機物的活化能，使有機物在較低的溫度(一般在250～300oC左右，不同成分的有機物，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，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，到達凈化的意圖?，F(xiàn)在有機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氣加熱，燃燒類型有直接催化燃燒(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)計留意點

 

(1)能耗：催化燃燒需求在必定溫度條件下進行，關(guān)于低溫氣體就有必要進行加熱，風(fēng)量越***其耗能越***，運轉(zhuǎn)本錢也就進步;因而挑選此工藝時，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行收回。

 

(2)設(shè)備開機預(yù)熱：設(shè)計時設(shè)備預(yù)熱應(yīng)為動態(tài)，而非靜態(tài)預(yù)熱;初始預(yù)熱階段運用的氣體一般為空氣，而非廢氣，待系統(tǒng)到達設(shè)計溫度后方可切換為廢氣。

 

(3)安全：有機廢氣一般歸于易燃易爆性氣體，盡管濃度高可以收回運用有機物燃燒產(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、可燃氣體探測儀、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

 

實踐運用中，活性炭吸附與催化燃燒，兩者除了可以***自運用外，也可以組合運用。組合運用***要運用兩者之間具有互補性的***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物可以脫附出來J。從另一個視點看，此組合工藝可視為活性炭的現(xiàn)場再生運用工藝，既減少了活性炭吸附飽滿后的替換處置本錢，一起定時的濃縮脫附也防止了因活性炭吸附飽滿未及時替換形成的超支排放危險。

 

4.2設(shè)計關(guān)鍵

 

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

 

4.3設(shè)計留意點

 

現(xiàn)在氣體加熱、熱交換、催化劑填料層的設(shè)計，都可以查閱相關(guān)材料進行設(shè)計計算，但將這些設(shè)備組合為一個系統(tǒng)進行設(shè)計，因各設(shè)備廠商之間存在市場競爭聯(lián)系和技術(shù)保密，關(guān)鍵的設(shè)計計算還無法查閱?，F(xiàn)就系統(tǒng)在實踐工程運用中，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。在運用脫附+催化燃燒時，應(yīng)將催化燃燒室溫度升至工作溫度后，然后再對活性炭進行逐漸升溫脫附;而有些廠家設(shè)計在催化燃燒室的溫度沒有到達設(shè)計溫度時，就開端對活性炭進行升溫脫附，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，未對活動的氣流進行動態(tài)加熱，而是對催化室內(nèi)的空氣進行靜態(tài)加熱，導(dǎo)致一旦廢氣進入催化燃燒室，其催化室溫度急速下降，形成達不到催化燃燒的溫度。

 

(3)運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)計是運用處理后的尾氣作為脫附熱氣。活性炭碳的脫附溫度只需求80—90℃，運用尾氣前有必要先對尾氣進行降溫處理，若不能將溫度降至設(shè)計規(guī)模，就會存在活性炭著火的危險;并且脫附產(chǎn)生的有機廢氣是濃縮廢氣，其濃度較高，與高溫氣體觸摸也會存在爆破的危險。假如選用燃氣加熱，燃氣燃燒產(chǎn)生的廢氣和燃氣自身所含部分因子，也會對活性炭、催化劑形成晦氣影響;再有燃氣運用若操控欠***，天然氣未燃燒直接進入催化設(shè)備，一旦燃燒也會產(chǎn)生爆破，其危險比較電加熱更***。

 

5結(jié)束語

 

綜上所述，對活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝，設(shè)計時應(yīng)采納相應(yīng)對策防止上述問題的產(chǎn)生，從安全視點考慮，加熱系統(tǒng)選用電加熱，對脫附氣體選用新風(fēng)，其安全系數(shù)更高;從經(jīng)濟視點考慮，一般選用燃氣加熱，脫附氣體選用尾氣;但終究選用何種辦法還需現(xiàn)場詳細狀況來確認。若***自運用催化燃燒工藝，其不需求脫附加熱，相應(yīng)危險也比組合T藝會下降許多，至于選用哪種辦法加熱，也需求結(jié)合企業(yè)實踐狀況來確認。***自運用活性炭工藝，其運轉(zhuǎn)存在***要危險是活性炭的替換周期，現(xiàn)在還沒有簡略有用的辦法去確認，只能在設(shè)計時依照經(jīng)歷和計算參數(shù)給定一個主張值。