VOCs的污染防治工作逐渐向精细化、规范化的方向发展,除了更加重视源头替代以外,废气的收集和预处理技术越来越受到重视,末端治理技术也越来越规范。
废气收集技术:随着《挥发性有机物无组织排放标准》和《行业挥发性有机物综合治理方案》的发布,加强生产工艺过程控制、强化废气收集以降低无组织排放成为实现VOCs减排的一个重要方面。企业越来越重视废气收集技术的研发积累,包括集风方式、收集系统设计、集气罩选型等。
废气预处理技术:
废气预处理的好坏将直接影响到末端治理的效果。多级干式过滤技术、喷淋吸收技术、冷凝降温除湿技术等废气预处理技术不断发展,其它如除漆雾、除焦油等净化技术成为企业发展的核心技术之一。
三箱式活性炭吸附脱附+RCO催化燃烧设备安装在化工厂区
末端治理技术:吸附、焚烧、催化燃烧和生物净化等传统的治理技术依然是VOCs治理的主流技术。
为克服单一技术的局限性,针对不同条件一般需采用多技术耦合工艺,如吸附浓缩+催化燃烧、吸附浓缩+高温焚烧、吸附浓缩+吸收、低温等离子体降解+吸收等。
不论何种技术,均有一定的适用条件,需要根据技术经济可行性合理选择,并重视各类技术的科学规范应用。
活性碳有机废气净化箱概述
近年来随着我国工业快速的发展,在工业生产过程中会产生大量的工业废气。工业废气会让空气环保质量下降,给人体健康造成严重危害。在废气处理设备中有机废气是难处理的;有机废气数量较大,波动性大、可燃、有毒性、有恶臭、而氯氟烃的排放还会引起对臭氧层的破坏。有机废气会通过呼吸道和皮肤进入人体,会使人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和性病变、特别是苯并芘类多环芳烃会使人体直接致癌。目前我国的环境问题十分,已严重地制约了经济发展和生活水平的提高,所以人们对环境质量提出了更高的要求。针对有机废气治理有的净化处理效果,山东创新华一环境工程有限公司研制生产的一种废气除尘吸附异味的环保设备产品。脱附速度快,净化效果好。
活性炭吸附脱附催化燃烧设备特点
1、采用催化燃烧工艺净化有机废气,可同时去除多种有机污染物,具有工艺流程简单、设备紧凑、运行可靠等优点;
2、采用电加热/燃油(气)加热启动,具有方便、运行费用低的优点;
3、工艺具有多重保护措施,确保系统的运行;
4、整个过程无废水产生,净化过程不产生二次污染;
5、具有净化,一般均可达97%以上;
6、本工艺和设备可广泛用于各行业中产生的高浓度有机废气的净化处理,可处理的有机物质种类包括苯类、酮类、酯类、醇类、醛类、醚类和烷烃类等。
活性炭吸附装置
1、废气的预处理
(一)污染物浓度要求
除溶剂和油气储运销装置的有机废气吸附回收外,进入吸附装置的有机废气中有机物的浓度应低于其爆炸极限下限的25%。当废气中有机物的浓度其爆炸极限下限的25%时,应使其降低到其爆炸极限下限的25%后方可进行吸附净化。
对于含有混合有机化合物的废气,其控制浓度P应低于易爆炸组分或混合气体爆炸极限下限值的25%,即P>min(Pe ,Pm)×25%,Pe为易爆组分爆炸极限下限值(%),Pm为混合气体爆炸极限下限值,Pm按照下式进行计算:
Pm=(P1+P2+…+Pn)/(V1/P1+V2/P2+…+Vn/Pn)
式中:
Pm ——混合气体爆炸极限下限值,%
P1,P2,…,Pn ——混合有机废气中各组分的爆炸极限下限值,%
V1,V2,…,Vn ——混合有机废气中各组分所占的体积百分数,%
n ——混合有机废气中所含有机化合物的种数。
(二)气体温度要求
进入吸附装置的废气温度宜低于40℃。
(三)废气湿度对活性炭吸附性能的影响
1、由于活性炭表面通常含有大量的含氧基团,一般活性炭均具有较强的吸水能力,与有机物产生竞争吸附作用。
2、活性炭中含有灰分(金属氧化物),提高了其吸水能力。
如何提高活性炭的疏水性能
(1)原材料的影响:如煤种的影响、沥青基球型活性炭具有较好的疏水能力;
(2)高碘值活性炭(挥发份低)的疏水能力通常要优于低碘值的活性炭;
(3)对活性炭进行表面疏水改性,去除或减少表面含氧基团、降低灰分(金属氧化物)。
(四)颗粒物的含量要求
进入吸附装置的颗粒物含量宜低于1mg/m3。
粉尘:细颗粒物(化工、家具等)
漆雾颗粒物(形成气溶胶):影响大
絮状颗粒物:印刷、橡胶、化纤等生产过程产生
(五)废气成分的影响
1、活性炭的“中毒”(或劣化):
高沸点(或“半挥发性”)物质再生困难,在活性炭上聚集,如硅烷、油脂等化合物,需要通过冷凝、过滤、吸附等预处理首行去除;
发生聚合反应,造成在活性炭上聚集
附反应形成单质硫的聚集。
在吸附气体中即使含有微量的高分子物质或聚合性物质,在活性炭中聚集,也会很快引起活性炭吸附性能急剧下降。
水喷淋+干式过滤器+活性炭吸附+催化燃烧
此工艺多用于喷漆、烘漆VOCs废气,主要污染物为苯、甲苯与二甲苯、总VOCs。
含有机物的废气经风机的作用,经过水喷淋将大部分漆雾去除后进入干式过滤器,干式过滤器一方面可以去除气体中的水分,另一方面可以进一步拦截部分颗粒物,保护后续活性炭处理设施。预处理后的气体进入活性炭吸附箱,通过吸附作用,有机物质被截留在其内部,处理达标的气体经烟囱高空排放。
运行一段时间后,活性炭达到饱和状态,吸附作用失效,此时有机物已被浓缩在活性炭内。按照PLC自动控制程序,
催化氧化设备自动升温将热空气通过风机送入活性炭床使碳层升温将有机物从活性炭中“蒸”出,脱附出来的废气属于高浓度、小风量、高温度的有机废气。该部分气体进入催化燃烧室,在催化剂作用下燃烧后净化,完成脱附过程。再通过热交换器将净化后的气体降温,后经风机引高空排放。
为了处理流程的连续性,该工艺中活性炭箱一般采用一用一备,当其中一个炭箱处于脱附状态时,另外一个处于吸附状态,通过控制程序自动切换,交替使用。值得注意的是,脱附过程中要严格按照操作规范进行,注意控制燃烧温度,避免因操作不当导致火灾或爆炸事故。
由于某些物质,如氯离子,对脱附所用催化剂具有毒害作用,会造成催化剂“中毒”而失去催化作用,因此活性炭吸附+催化燃烧工艺不适用于处理含氯离子等对催化剂有毒害作用成分的气体。
吸附成本分析
为方便操作,活性炭饱和期限定为一个月,按每天8小时工作制,减去4个星期天,则总时间为208小时。
假设:废气总流量Q=10000m3/h
污染物甲苯的质量流量为m=10000m3/h×2×10-5=0.2kg/h
则一个饱和期内所需吸附的甲苯量为:m1=208×0.2=51.6(kg)
所需活性炭量为:M≈0.14吨
按上述公式,活性炭吸附装置所需的活性炭用量如下:Q为废气处理总流量
1、Q=20000m3/h 约0.28吨活性炭
2、Q=30000m3/h 约0.4吨活性炭
3、Q=40000m3/h 约0.56吨活性炭
4、Q=50000m3/h 约0.7吨活性炭
5、Q=60000m3/h 约0.84吨活性炭
6、Q=70000m3/h 约0.98吨活性炭
7、Q=80000m3/h 约1.12吨活性炭
按一个月(208小时)运行计算,每吨中等品质的活性炭以6000元/吨计,则活性炭吸附装置的运行费用为:
1、Q=20000m3/h 0.28×6000=1680元
2、Q=30000m3/h 0.4×6000=2400元
3、Q=40000m3/h 0.56×6000=3360元
4、Q=50000m3/h 0.7×6000=4200元
5、Q=60000m3/h 0.84×6000=5040元
6、Q=70000m3/h 0.98×6000=5880元
7、Q=80000m3/h 1.12×6000=6720元
活性炭吸附工艺是一种传统的治理工艺,其因为投资小、处理效果稳定而被广泛应用。在使用过程当中需要注意的是废旧活性炭属于危险固体废物,应交由有资质的第三方公司回收处理。有机废气处理的治理工艺还有很多种,应从使用的实际情况出发,选用合理的工艺,以有良好的处理效果。
活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置作为一种VOCs深度处理新技术能够满足现行排放要求。
优点:
该项技术净化设备结构简单、投资成本低、运营维护较方便,特别是针对中低浓度的VOCs有较高的净化效率。
缺点:
由于活性炭吸附容量有限、用于吸附的填料需定期更换,且更换周期相对较短,导致运行成本较高。
活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置主要由干式预过滤器、活性炭吸附箱、RCO催化燃烧室、脱附风机系统、进出风管道及阀门控制组构成。
废气净化过程
通过对现场生产设施的分析与测量,针对该喷漆生产线设计采用活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置净化喷漆VOCs有机废气,漆雾采用2级预处理净化,即采用喷漆车间地沟铺设漆雾过滤折板纸+漆雾过滤棉进行无尘处理。RCO催化氧化装置选用铂金贵金属催化剂,为了使温控准确,采用电加热方式提供热源。
影响因素与对策
1、颗粒物浓度。当喷漆废气中含有较多颗粒物时,该工艺对预过滤材料、过滤面积、更换周期都有较高要求,确保进入活性炭吸附浓缩段内颗粒物几乎被清除,才能活性炭吸附性能不受影响。一般采用喷淋塔配合干式过滤棉进行预处理。
2、进口温度。当喷漆废气混入烘干等高温废气时,活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置需考虑降温措施,进入活性炭吸附浓缩段废气温度低于40℃,温度过高将直接影响活性炭填料的吸附性能,一般可采用水冷或风冷降温措施。
3、催化氧化床温度。催化氧化床温度宜控制在350~400℃,温度过低VOCs催化氧化反应不,温度过高则能耗较大,运行费用过高。为较高的净化效率及较低的能耗,可采用热交换器进行换热节能。
近些年来,我国的环境污染问题越发严重,活性炭作为一种吸附能力的无定形碳,在环境污染问题的处理上起到了很大的作用,活性炭也有很多种类,不同种类的活性炭都有不同的使用领域。
果壳活性炭
工业发展过快造成了环境污染的加重,皮革厂、造漆厂等各式各样的工厂变得越来越多,而它们排出的气体里则含有各种有机溶剂、无机及有机硫化物、烃类、氯气、油、汞及其他对环境有害的成分。
气相吸附中常使用果壳活性炭,通常是让气流通过果壳活性炭层进行吸附。根据吸附装置中椰壳活性炭层所处状态的不同,吸附层有固定层、移动层和流动层几种。但是,在电冰霜和汽车内的脱臭器之类小型吸附器中,依靠气体的对流和扩散进行吸附。
果壳活性炭作用
除此以外,果壳活性炭有空气净化功能,活性炭可以营造舒适清净环境,活性炭更呵护人体健康,活性碳是看不到的空气过滤网,活性炭是以其物理吸附和化学分解相结合的功能,分解空气中的甲醛、氨、苯、油烟等有害气体及各种异味,尤其是致癌的芳香类物质,活性碳具有的吸附能力。
果壳活性炭处理废气