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有机废气处理工艺:吸附-脱附-催化燃烧工艺

更新时间:2019-09-19 点击数:114

吸附过程 吸附是气体结合到固体上去的质量传递过程。气体(吸附质)进入固体(吸附剂)的孔隙中但并未进入其晶格内。吸附过程可能是物理过程,也可能是化学过程。 物理吸附主要是范德华引力起作用,一般没有选择性,在吸附过程中没有电子转移,没有化学键的生成与破坏。化学吸附实际上是一种化学反应,具有选择性,在化学吸附过程中,气体和固体表面发生了化学反应。 最普遍使用的吸附剂是活性炭、分子筛、硅胶和活性氧化铝。这些吸附剂经过处理后表面积极大,可有效吸附碳氢化合物等污染物。其缺点是对水有优先选择性吸附作用。所有的吸附剂在一定的高温下会发生变化。在这些温度下,其吸附能力很弱。污染物可以被解脱出来,从而使吸附剂的活性得到再生,这个过程成为脱附。 为了进行连续操作,一般提供两个或多个吸附床。一个或几个吸附床在吸附时,另一个或几个吸附床则进行再生。在吸附过程中,被收集的污染物滞留在吸附床中,只要吸附床有足够的容量,污染物就不会释放出来。但是当吸附床中的污染物浓度达到饱和时,污染物便开始释放出来,这种现象称为穿透。达到饱和的吸附床需要进行再生,一般采用加热的气体对吸附床进行脱附,一方面使吸附床重新具有活性,一方面是污染物被解脱出来进行回收或分解处理。 

2、燃烧过程 当气流中的污染物可被氧化时,燃烧是一种彻底的污染控制方案。碳氢化合物就属于这类污染物。燃烧可以分为直接火焰燃烧和催化燃烧两类。燃烧即是在氧和热的作用下将碳氢化合物转化为水和二氧化碳。其反应方程式如下: CnH2m+(n+m/2)O2=nCO2+H2O+Heat 在燃烧过程中,气流量和有机物负荷是选择燃烧技术的重要参数。一个衡量污染物负荷的参数是低爆炸极限(LEL)或低可燃极限(LFL)。 气流的低爆炸极限是气体可自燃的最低有机物浓度(100%LEL)。由于100%LEL具有爆炸危险,美国消防协会规定气流的LEL不能超过50%,在LEL超过25%时应设置可燃气体监控装置。另一个要考虑的因素是气流的能量密度,当气流的能量密度必须大于3.7MJ/m3时点火后气体可自行维持燃烧,否则需要提供辅助燃料,另外要考虑燃烧后不产生有毒的副产品。 能量值低于3.7MJ/m3的气体,可利用催化剂来帮助氧化燃烧。经常使用的活性催化剂是铂或钯的化合物,使用陶瓷作载体。使用催化剂可降低燃烧温度,节省运行费用,但是主要缺点是微量的硫和铅的化合物会使催化剂中毒,而且特定的催化剂对每种有机污染物起到催化燃烧的作用是不同的,对有些有机污染物的去除可能无效。 在燃烧工艺中,为了节省能源,一般对燃烧使用或产生的热量进行利用。利用方式包括换热和回热两种。换热方式是利用换热器在燃烧后产生的高温气体和低温气体(进气或其他需要热源的气流)之间进行换热能量传递,回热方式是利用蓄热装置直接和气流进行交替热交换,因此热量利用的效率更高。 不同的燃烧工艺组合,形成4种基本的燃烧工艺方式:催化燃烧(换热),直接燃烧(换热),回热催化燃烧(RCO),回热燃烧(RTO)。在此基础上还形成了转轮富集燃烧,陶瓷过滤器等方式。 

3、吸附-脱附-催化燃烧工艺 通过上述两种工艺的分析,可以得到上述两个处理工程的特点: 吸附工艺:适合低浓度情况,需要提供能量进行脱附再生,脱附出来的高浓度污染物需要进行再处理。 燃烧工艺:适合高浓度情况,合适的设计工艺可以在只需要补充少量能源情况下维持燃烧,并且可以产生富裕能量,可以彻底分解污染物,催化燃烧的运行费用更低。 

结合上述两种工艺特点进行组合,得到吸附-脱付-催化燃烧工艺,可以扬长避短有效地将两种工艺应用到不同有机污染物处理场合,尤其是在大风量、低浓度的 VOC废气处理方面,是目前具有最高性价比的处理工艺方式。

 


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