Подробности за решението за система за третиране на отпадъчни газове с летливи органични съединения (ЛОС)
С бързото развитие на икономиката, големият брой органични летливи съединения (ЛОС) през последните години се превърнаха в един от основните източници на замърсители на въздуха, което представлява голяма заплаха за човешкото здраве и баланса на екосистемата. Краят на управлението на ЛОС привлече широко внимание от страна на обществото.
Въз основа на съществуващата технология за пречистване на въздуха с един терминал, подробно са разгледани принципът, технологичният процес, състоянието на изследванията и перспективите за развитие на комбинираната технология за адсорбционно-концентрационно-каталитично горене, подходяща за голям обем отработен въздух и ниска концентрация на летливи органични съединения (ЛОС).
ЛОС (летливи органични съединения) причиняват вреда главно на атмосферата:
(1) Някои са токсични и канцерогенни и застрашават човешкото здраве;
(2) Въглеводородите и азотните оксиди в ЛОС реагират, за да генерират озон под действието на ултравиолетова светлина, което може да доведе до атмосферни фотохимични смогови явления и да застраши човешкото здраве и растежа на растенията;
(3) Участват във формирането на вторични аерозоли в атмосферата. Повечето от вторичните аерозоли са фини частици, които не се утаяват лесно. Те могат да останат в атмосферата за по-дълго време и имат силна разсейваща сила на светлината, което може значително да намали атмосферната видимост;
В момента много градски атмосферни среди показват регионално замърсяване с мъгла, озон и киселинни дъждове, както и три други сложни характеристики на замърсяване на въздуха, а ЛОС са едни от най-важните усилващи агенти.
Обща технология за третиране на ЛОС газ:
Управлението на ЛОС е спешно, настоящата технология за третиране на ЛОС газове е разделена главно на две категории:
(1) Контролът при източника се отнася по-специално до мерките за предотвратяване или намаляване на емисиите на ЛОС в производствената връзка, което е най-добрият метод за контрол на замърсяването с органични отпадъчни газове. Въпреки това, поради ограниченията на техническото ниво, неизбежно ще се изпускат и изпускат различни концентрации на органични отпадъчни газове в околната среда, което е трудно постижимо.
(2) Методът за управление на контрола и елиминирането на летливите органични съединения (ЛОС) в края на производството може да бъде разделен на две категории: технология за рециклиране и технология за унищожаване.
Технология за възстановяване: е използването на физични методи за възстановяване на летливи органични съединения (ЛОС) чрез неразрушителни газове, главно метод на адсорбция с активен въглен, метод на кондензация, метод на мембранна обработка и т.н. Този вид метод може не само ефективно да контролира емисиите на ЛОС, но и рециклирането може да спести ресурси и да донесе икономически ползи, така че той получава все повече внимание.
Технология за унищожаване: т.е. чрез химичен или биологичен реакционен процес, за да се превърнат ЛОС в нетоксични или нискотоксични вещества чрез окислително разлагане на отпадъчни газове. Основните технологии са горене, фотокаталитично разграждане, плазмена технология, биоразграждане и т.н.
Технологията за пречистване на отпадъчни газове от ЛОС е единичен процес на пречистване. В зависимост от конкретната ситуация и изискванията за емисиите на ЛОС от отпадъчни газове, се избира подходящият процес. Поради голямото разнообразие от ЛОС, сложните компоненти и различните свойства, в много случаи използването на технология за пречистване често е трудно за изпълнение на изискванията за управление и е много неикономично. Използвайки предимствата на различните технологии за пречистване на отделните единици, комбинираният процес на пречистване може не само да отговори на изискванията за емисии, но и да намали експлоатационните разходи на оборудването.
Основна технология на системите за концентриране на зеолитни ротори + каталитично горене:
Първата технология, използвана за справяне с ЛОС газовете, е методът на адсорбция, сред който най-често използваната и най-типична е адсорбцията с активен въглен. Методът на адсорбция с активен въглен за адсорбция и третиране на халогенен дим и бензен е много разпространен в индустрията. Основният принцип на метода на адсорбция е използването на порести материали с голяма специфична повърхност като адсорбент. Когато ЛОС газът преминава през адсорбента, поради голямата специфична повърхност на адсорбента, молекулите на ЛОС се улавят от вътрешната повърхност на микропорите от адсорбента, за да се постигне ефект на пречистване на газа. Като нова комбинация от ефективна технология за третиране с адсорбция на ЛОС, технологията със зеолитен ротор концентратор + каталитично горене се използва широко в чужбина.
(1) Вид адсорбент
Адсорбционният материал е ядрото на технологията за колела, като често се използва активен въглен и зеолит, молекулно сито от две групи. Активният въглен има богати микропори, голяма специфична повърхност, силен адсорбционен капацитет и висока скорост на работа и се използва широко в технологията за колела. Активният въглен като адсорбент за третиране на отпадъчни газове има голям адсорбционен капацитет и ниска цена, но порите му лесно се запушват. Самият активен въглен е запалим и лесно се запалва при десорбция. Това представлява определен риск за безопасността, не отговаря на изискванията за безопасност на производството и ще бъде засегнато при практическо приложение.
Молекулярното сито на зеолита е вид хидратен материал със специфична скелетна структура от кристална метална сол на алуминиев силикат. Общата химична формула е следната:
[(A102)x - (SiO2)y] - zH20o
Където M представлява катион, m представлява броя на валентните състояния, z представлява броя на хидратациите, x и десет хиляди са цели числа, след активиране на структурата, A. Водата в главата ще изчезне и останалите компоненти ще се преместят, за да образуват клетъчна структура с отвор 3~10 Å.
Селективният адсорбционен капацитет на зеолитовото молекулно сито се дължи главно на правилната му структура. Правилата за разположение на апертурите на зеолитовото молекулно сито, равномерното му разпределение и изборът на адсорбция се дължат главно на различните размери на апертурите на зеолита. При нормални обстоятелства, само молекулите с молекулярно-динамичен диаметър, по-малък от апертурата на молекулното сито, ще бъдат адсорбирани от молекулното сито.
Съществуват и големи разлики в структурата на скелета и размера на порите на различните видове молекулни сита, а структурата на скелета на молекулните сита има променливост в рамките на градуси, така че някои молекули с молекулно-динамичен диаметър, малко по-голям от размера на порите, също могат да бъдат адсорбирани от тях, но скоростта на адсорбция и адсорбционният капацитет ще бъдат значително намалени.
Тъй като в структурата има катиони и скелетната структура е отрицателно заредена, самото молекулно сито е с полярност. Катионите на зеолитовото молекулно сито генерират силно положително електрическо поле, за да привличат отрицателния център на полярните молекули или поляризиращи се молекули чрез електростатична индукция на зеолитовото молекулно сито след поляризация.
Следователно, зеолитните молекулни сита могат да адсорбират молекули със силна полярност или лесна поляризация, но с кинетичен диаметър, малко по-голям от размера на порите им. Тъй като молекулните сита имат специална структура на порите, те могат да проявят и адсорбционен капацитет при условия на висока температура и ниско налягане. В момента най-често използваните видове молекулни сита за адсорбция са 13X, NaY, мерцерит и ZSM-5.
Въвеждане на принципа на зеолитовото колело
Проучването заключи, че: ако обработената гофрирана и плоска керамична влакнеста хартия се свързва с неорганични вещества, за да се получи колело тип „пчелна пита“, а след това зеолитът абсорбира водата в канала на колелото, то ще се превърне в абсорбиращо колело. Експериментите доказаха, че адсорбционното колело е много ефективно за пречистване на ЛОС.
Зоната за концентрация на зеолитовия канал може да бъде разделена на три части: зона за третиране, зона за регенерация и зона за охлаждане. Концентрационният канал работи непрекъснато във всяка зона. ЛОС (летливи органични съединения) от отпадъчния газ се филтрира през предварителния филтър и след това през зоната за третиране на устройството за концентриране.
ЛОС (летливите органични съединения) в зоната за третиране се отстраняват чрез адсорбция на адсорбент, а пречистеният въздух се изпуска от зоната за третиране на концентриращия канал. ЛОС (летливите органични съединения) от отпадъчните газове, адсорбирани в концентриращия канал, се десорбират и концентрират 5~15 пъти чрез третиране с горещ въздух в зоната за регенерация.
Концентрираният бегач се охлажда в охладителната зона, а въздухът през охладителната зона се нагрява и се използва като рециклиран въздух, за да се постигне ефект на пречистване и пестене на енергия.
Процес на каталитично окисление:
Процесът на каталитично горене се осъществява в каталитичен горивен агрегат. Органичният отпадъчен газ се загрява предварително до 200-400 °C през топлообменника и след това постъпва в горивната камера. При преминаване през катализаторния слой, молекулите на въглеводородите и кислородните молекули в газовата смес се адсорбират върху повърхността на катализатора и съответно се активират. Тъй като повърхностната адсорбция намалява енергията на активиране на реакцията, въглеводородите бързо се окисляват с кислородни молекули при по-ниски температури, за да се получи въглероден диоксид и вода.
Концентрация на адсорбция на зеолитния ротор - процес на каталитично горене:
Основната идея на технологията за каталитично горене със зеолитно колело е, че ЛОС в промишлените отпадъчни газове с ниска концентрация и голям обем въздух се отделят и концентрират чрез метод на адсорбционно разделяне, а замърсеният въздух с висока концентрация и малък обем въздух след концентриране се разлага и пречиства чрез метод на горене, известен като метод на адсорбционно разделяне, концентрация + горене, разлагане и пречистване.
Адсорбционният бегач със структура тип „пчелна пита“ е монтиран в корпуса, разделен на зони за адсорбция, регенерация и охлаждане, и се върти бавно със скорост от 3 ~ 8 оборота на час, задвижван от регулиращ скоростта мотор.
Трите зони – адсорбция, регенерация и охлаждане – са съответно свързани с въздушните канали за обработващ въздух, охлаждащ въздух и регенериращ въздух. Освен това, за да се предотврати изтичането на въздух между въздушните канали и обиколката на адсорбционния канал и корпуса, между всяка зона, преградната плоча и адсорбционния канал, обиколката на адсорбционния канал и корпуса са снабдени с уплътнителен материал от флуорокаучук, устойчив на високи температури и разтворители.
Вентилатор № 1 задвижва летливи органични съединения (ЛОС), съдържащи отработени газове, през зона а на колелото, която е зоната на адсорбция. Различни адсорбционни материали могат да бъдат запълнени в колелото в зависимост от различните цели. Зоната а на адсорбирани ЛОС попада в зона b за десорбция с въртенето на колелото. Високотемпературният въздушен поток през топлопренос 1 ще десорбира адсорбираните върху колелото ЛОС и ще достигне температурата на запалване чрез топлопренос 2, след което ще влезе в каталитичната горивна камера за каталитична окислителна реакция. Тъй като колелото трябва да се адсорбира след десорбцията, охлаждаща зона c се поставя до зоната на десорбция, за да се охлади с въздух, и охладеният топъл въздух се превръща в горещ въздух за десорбция чрез топлопренос 1.
За съвременното производство на чипове, LCD панели, полупроводникова индустрия, печатарска индустрия, индустрия за покрития и други области на промишленото производство, фиксираният метод на производство изисква използването на голям брой органични разтворители, използвани като почистващи агенти, фоторезисти, течности за отстраняване, разредители и др. В този процес се отделят големи количества органични отпадъчни газове. Тези органични отпадъчни газове са с голям обем въздух и ниска концентрация на отпадъчни газове. За да се третират ефективно тези отпадъчни газове, съдържащи ЛОС компоненти, методът на адсорбция и концентриране със зеолит е най-ефективният метод за третиране в момента.
Обхват на приложение на ротационни концентриращи системи със зеолит + каталитично горене:
Системите за ротационно концентриране и каталитично горене със зеолит имат широк спектър от приложения, обхващащи широк спектър от индустрии и условия за пречистване на отработени газове. Тази иновативна технология се използва главно в условия на пречистване на отпадъчни газове с ниска концентрация и голям обем въздух и е подходяща за различни промишлени приложения.
Едно от основните предимства на зеолитовия роторен концентратор е способността му да третира отпадъчни газове, които не съдържат халогени като S, N, Cl, F и др. Ако тези компоненти присъстват, те могат да бъдат третирани в етапа на предварителна обработка преди горене, за да се гарантира, че след процеса на горене не се образуват нови компоненти на отработените газове.
Освен това, точката на кипене на отработените газове не може да бъде твърде висока, за да бъдат ефективно третирани с тази система. Ако точката на кипене надвиши 300°C и са изложени на горещ въздух, органичните отпадъчни газове, адсорбирани върху зеолитно молекулно сито, няма да се десорбират дълго време, което ще повлияе на ефективността на процеса на третиране.
Тази усъвършенствана технология е подходяща за различни индустрии, включително химически заводи, бояджийски цехове, фармацевтични компании, фабрики за електроника, производители на мебели, компании за опаковане и печат, както и бояджийски цехове. Тя ефективно третира органичните разтворители и емисиите на органични отпадъчни газове от тези разнообразни индустрии, което я прави универсално и ценно решение за компании, които искат да подобрят процесите си на пречистване на отпадъчни газове.
Трябва да се отбележи, че отпадъчните газове могат да бъдат адсорбирани и след това десорбирани от зеолити, което ги прави подходящи кандидати за третиране. Ако обаче отработените газове съдържат S, N, Cl, F и други компоненти, след горенето ще се получат вторични замърсители и те не са подходящи за каталитично третиране с горене.
В обобщение, ротационните системи за концентриране и каталитично горене на зеолит имат широк спектър от приложения и осигуряват надеждни и ефикасни решения за третиране на отпадъчни газове от летливи органични съединения (ЛОС) в различни индустрии. Способността им да се справят с големи обеми въздух и ниски концентрации ги правят ценен актив, когато се търси подобряване на процесите на третиране на отработени газове.