Λεπτομέρειες της λύσης συστήματος επεξεργασίας αερίων αποβλήτων πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC)
Με την ραγδαία ανάπτυξη της οικονομίας, ένας μεγάλος αριθμός οργανικών πτητικών ενώσεων (VOCs) τα τελευταία χρόνια, οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) έχουν γίνει μια από τις κύριες πηγές ατμοσφαιρικών ρύπων, γεγονός που έχει προκαλέσει μεγάλη απειλή για την ανθρώπινη υγεία και την ισορροπία του οικοσυστήματος, με το τέλος της διακυβέρνησης των VOCs να έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή από την κοινωνία.
Με βάση την υπάρχουσα τεχνολογία επεξεργασίας αέρα σε έναν μόνο τερματικό σταθμό, συζητούνται λεπτομερώς η αρχή, η ροή της διεργασίας, η ερευνητική κατάσταση και οι προοπτικές ανάπτυξης της συνδυασμένης τεχνολογίας προσρόφησης, συγκέντρωσης-καταλυτικής καύσης, κατάλληλης για μεγάλο όγκο λυμάτων και χαμηλή συγκέντρωση πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC).
Τα πτητικά οργανικά άλατα προκαλούν κυρίως βλάβες στην ατμόσφαιρα:
(1) Μερικά είναι τοξικά και καρκινογόνα και θέτουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία·
(2) Οι υδρογονάνθρακες και τα οξείδια του αζώτου στις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC) αντιδρούν για να παράγουν όζον υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε ατμοσφαιρικά φωτοχημικά φαινόμενα νέφους και να θέσει σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία και την ανάπτυξη των φυτών.
(3) Συμμετέχουν στον σχηματισμό δευτερογενών αερολυμάτων στην ατμόσφαιρα. Τα περισσότερα από τα δευτερογενή αερολύματα είναι λεπτά σωματίδια, τα οποία δεν είναι εύκολο να καθιζάνουν. Μπορούν να παραμείνουν στην ατμόσφαιρα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και έχουν ισχυρή δύναμη σκέδασης στο φως, η οποία μπορεί να μειώσει σημαντικά την ατμοσφαιρική ορατότητα.
Προς το παρόν, πολλά αστικά ατμοσφαιρικά περιβάλλοντα έχουν παρουσιάσει περιφερειακή ρύπανση από ομίχλη, όζον και όξινη βροχή και άλλα τρία σύνθετα χαρακτηριστικά ατμοσφαιρικής ρύπανσης, και οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOCs) είναι ένας από τους σημαντικότερους ενισχυτικούς παράγοντες.
Κοινή τεχνολογία επεξεργασίας αερίων πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC):
Η διαχείριση των ΠΟΕ είναι επείγουσα και η τρέχουσα τεχνολογία επεξεργασίας αερίων ΠΟΕ χωρίζεται κυρίως σε δύο κατηγορίες:
(1) Ο έλεγχος στην πηγή αναφέρεται συγκεκριμένα στα μέτρα για την πρόληψη ή τη μείωση των εκπομπών ΠΟΕ στον σύνδεσμο παραγωγής, η οποία αποτελεί την καλύτερη μέθοδο για τον έλεγχο της ρύπανσης από οργανικά απόβλητα. Ωστόσο, λόγω του περιορισμού του τεχνικού επιπέδου, αναπόφευκτα θα εκλύονται και θα διαρρέουν διαφορετικές συγκεντρώσεις οργανικών καυσαερίων στο περιβάλλον, κάτι που είναι δύσκολο να επιτευχθεί.
(2) Η μέθοδος διακυβέρνησης για τον έλεγχο και την εξάλειψη των αερίων ΠΟΕ στο τέλος της παραγωγής μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: τεχνολογία ανακύκλωσης και τεχνολογία καταστροφής.
Τεχνολογία ανάκτησης: είναι η χρήση φυσικών μεθόδων για την ανάκτηση των πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCs) με μη καταστροφικές μεθόδους, κυρίως με τη μέθοδο προσρόφησης ενεργού άνθρακα, τη μέθοδο συμπύκνωσης, τη μέθοδο επεξεργασίας με μεμβράνη κ.λπ. Αυτού του είδους η μέθοδος όχι μόνο μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά την εκπομπή πτητικών οργανικών ενώσεων, αλλά και η ανακύκλωση μπορεί να εξοικονομήσει πόρους και να αποφέρει οικονομικά οφέλη, επομένως τυγχάνει ολοένα και μεγαλύτερης προσοχής.
Τεχνολογία καταστροφής: δηλαδή, μέσω χημικής ή βιολογικής αντίδρασης, η αποσύνθεση των ΠΟΕ με οξείδωση και αέρια αποβλήτων σε μη τοξικές ή χαμηλής τοξικότητας ουσίες με καταστροφικές μεθόδους, οι κύριες τεχνολογίες είναι η καύση, η φωτοκαταλυτική αποικοδόμηση, η τεχνολογία πλάσματος, η βιοαποικοδόμηση και ούτω καθεξής.
Η τεχνολογία επεξεργασίας απαερίων πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCs) είναι μια ενιαία διαδικασία επεξεργασίας, ανάλογα με την ειδική κατάσταση και τις απαιτήσεις των εκπομπών απαερίων πτητικών οργανικών ενώσεων, επιλέγεται η κατάλληλη διαδικασία. Λόγω της μεγάλης ποικιλίας των VOCs, των σύνθετων συστατικών, των διαφορετικών ιδιοτήτων, σε πολλές περιπτώσεις, η χρήση μιας τεχνολογίας καθαρισμού είναι συχνά δύσκολο να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις διακυβέρνησης και είναι πολύ ασύμφορη. Χρησιμοποιώντας τα πλεονεκτήματα των διαφορετικών τεχνολογιών επεξεργασίας μονάδων, η συνδυασμένη διαδικασία επεξεργασίας μπορεί όχι μόνο να καλύψει τις απαιτήσεις εκπομπών, αλλά και να μειώσει το λειτουργικό κόστος του εξοπλισμού.
Κύρια τεχνολογία συστημάτων συμπύκνωσης + καταλυτικής καύσης με ρότορα ζεόλιθου:
Η πρώτη τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση των αερίων VOC είναι η μέθοδος προσρόφησης, μεταξύ των οποίων η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη και πιο τυπική είναι η προσρόφηση ενεργού άνθρακα. Η σειρά τεχνολογιών της μεθόδου προσρόφησης ενεργού άνθρακα για την προσρόφηση και την επεξεργασία καπνού αλογόνου και βενζολίου είναι πολύ διαδεδομένη στη βιομηχανία. Η κύρια αρχή της μεθόδου προσρόφησης είναι η χρήση πορωδών υλικών με μεγάλη ειδική επιφάνεια ως προσροφητικό. Όταν το αέριο VOC ρέει μέσω του προσροφητικού, λόγω της μεγάλης ειδικής επιφάνειας του προσροφητικού, τα μόρια VOC παγιδεύονται στην εσωτερική επιφάνεια του μικροπόρου από το προσροφητικό, έτσι ώστε να επιτευχθεί το αποτέλεσμα του καθαρισμού του αερίου. Ως νέος συνδυασμός και αποτελεσματικής τεχνολογίας επεξεργασίας προσρόφησης VOC, η τεχνολογία συμπυκνωτή ρότορα ζεόλιθου + καταλυτικής καύσης έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε ξένες χώρες.
(1) Τύπος προσροφητικού
Το υλικό προσρόφησης είναι ο πυρήνας της τεχνολογίας τροχών, με συνήθως χρησιμοποιούμενο ενεργό άνθρακα και ζεόλιθο ως μοριακό κόσκινο. Ο ενεργός άνθρακας έχει πλούσιους μικροπόρους, μεγάλη ειδική επιφάνεια, ισχυρή ικανότητα προσρόφησης, γρήγορη ταχύτητα και χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία τροχών. Ο ενεργός άνθρακας ως προσροφητικό για την επεξεργασία απαερίων, η ικανότητα προσρόφησης είναι μεγάλη, το κόστος είναι χαμηλό, αλλά οι πόροι του είναι εύκολο να βουλώσουν και ο ίδιος ο ενεργός άνθρακας έχει μια ορισμένη ευφλεκτότητα, είναι εύκολο να πιάσει φωτιά κατά την εκρόφηση, θα αποτελέσει έναν ορισμένο κίνδυνο για την ασφάλεια, δεν πληροί τις απαιτήσεις της ασφαλούς παραγωγής και θα επηρεαστεί στην πρακτική εφαρμογή.
Το μοριακό κόσκινο ζεόλιθου είναι ένα είδος ένυδρου υλικού με συγκεκριμένη δομή σκελετών από κρυσταλλικό μεταλλικό άλας πυριτικού αργιλίου. Ο γενικός χημικός τύπος έχει ως εξής:
[(A102)x - (SiO2)y] - zH20o
Όπου το M αντιπροσωπεύει κατιόν, το m αντιπροσωπεύει τον αριθμό των καταστάσεων σθένους, το z αντιπροσωπεύει τον αριθμό της ενυδάτωσης, το x και οι δέκα χιλιάδες είναι ακέραιοι αριθμοί, αφού ενεργοποιηθεί η δομή, A. Το νερό στην κεφαλή θα εξαφανιστεί και τα υπόλοιπα συστατικά θα κινηθούν για να σχηματίσουν μια δομή κλωβού με άνοιγμα 3~10Å.
Η επιλεκτική ικανότητα προσρόφησης του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου οφείλεται κυρίως στην κανονική δομή. Οι κανόνες διάταξης του ανοίγματος του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου, η ομοιόμορφη κατανομή, η επιλογή της προσρόφησης οφείλεται κυρίως στο διαφορετικό μέγεθος ανοίγματος ζεόλιθου, υπό κανονικές συνθήκες, μόνο η μοριακή δυναμική διάμετρος μικρότερη από τα μόρια του ανοίγματος του μοριακού κόσκινου θα προσροφηθεί από το μοριακό κόσκινο.
Υπάρχουν επίσης μεγάλες διαφορές στη δομή του σκελετού και το μέγεθος των πόρων διαφορετικών τύπων μοριακών κόσκινων, και η δομή του σκελετού των μοριακών κόσκινων έχει μεταβλητότητα εντός του εύρους βαθμών, επομένως ορισμένα μόρια με μοριακή δυναμική διάμετρο ελαφρώς μεγαλύτερη από το μέγεθος των πόρων μπορούν επίσης να προσροφηθούν από αυτήν, αλλά ο ρυθμός προσρόφησης και η ικανότητα προσρόφησης θα μειωθούν σημαντικά.
Επειδή υπάρχουν κατιόντα στη δομή και η δομή του σκελετού είναι αρνητικά φορτισμένη, το ίδιο το μοριακό κόσκινο έχει πολικότητα. Το κατιόν του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου θα δημιουργήσει ένα ισχυρό θετικό ηλεκτρικό πεδίο, προκειμένου να προσελκύσει το αρνητικό κέντρο των πολικών μορίων ή τα πολώσιμα μόρια μέσω ηλεκτροστατικής επαγωγής του μοριακού κόσκινου ζεόλιθου μετά την πόλωση.
Επομένως, τα μοριακά κόσκινα ζεόλιθου μπορούν να προσροφήσουν μόρια με ισχυρή πολικότητα ή εύκολη πόλωση, αλλά κινητική διάμετρο ελαφρώς μεγαλύτερη από το μέγεθος των πόρων τους. Επειδή το μοριακό κόσκινο έχει μια ειδική δομή πόρων, έτσι ώστε να έχει ειδική απόδοση, υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και χαμηλής πίεσης μπορεί επίσης να παίξει την ικανότητα προσρόφησης. Προς το παρόν, οι τύποι μοριακών κόσκινων που χρησιμοποιούνται συχνά για προσρόφηση είναι 13X, NaY, μερσερίτης και ZSM-5.
Εισαγωγή στην αρχή του τροχού του ζεόλιθου
Η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι: εάν το επεξεργασμένο κυματοειδές και επίπεδο κεραμικό χαρτί ινών χρησιμοποιεί ανόργανο τρόπο σύνδεσης για να δημιουργήσει έναν κυψελοειδή τροχό και στη συνέχεια ο ζεόλιθος με απορρόφηση νερού στο κανάλι του τροχού, ο τροχός θα γίνει ένας απορροφητικός τροχός, μετά από πειράματα που απέδειξαν ότι ο τροχός προσρόφησης για την επεξεργασία καθαρισμού VOC είναι πολύ αποτελεσματικός.
Η ζώνη συγκέντρωσης του ζεόλιθου μπορεί να χωριστεί σε τρία μέρη: ζώνη επεξεργασίας, ζώνη αναγέννησης και ζώνη ψύξης. Ο δρομέας συγκέντρωσης λειτουργεί συνεχώς σε κάθε ζώνη. Τα οργανικά απόβλητα ΠΟΕ φιλτράρονται μέσω του προ-φίλτρου και στη συνέχεια μέσω της περιοχής επεξεργασίας της συσκευής δρομέα συγκέντρωσης.
Οι ΠΟΕ στην περιοχή επεξεργασίας απομακρύνονται με προσρόφηση του προσροφητικού και ο καθαρός αέρας εκκενώνεται από την περιοχή επεξεργασίας του αγωγού συγκέντρωσης. Οι ΠΟΕ οργανικών αερίων αποβλήτων που προσροφώνται στον αγωγό συγκέντρωσης εκροφώνται και συμπυκνώνονται 5~15 φορές με επεξεργασία θερμού αέρα στην περιοχή αναγέννησης.
Ο συμπυκνωμένος δρομέας ψύχεται στη ζώνη ψύξης και ο αέρας μέσω της ζώνης ψύξης θερμαίνεται και χρησιμοποιείται ως ανακυκλωμένος αέρας για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα του καθαρισμού και της εξοικονόμησης ενέργειας.
Διαδικασία καταλυτικής οξείδωσης:
Η διαδικασία καταλυτικής καύσης πραγματοποιείται σε μονάδα καταλυτικής καύσης. Το οργανικό αέριο απόβλητο προθερμαίνεται στους 200-400 °C μέσω του εναλλάκτη θερμότητας και στη συνέχεια εισέρχεται στον θάλαμο καύσης. Κατά τη διέλευση από την κλίνη του καταλύτη, τα μόρια των υδρογονανθράκων και τα μόρια οξυγόνου στο μείγμα αερίων προσροφώνται στην επιφάνεια του καταλύτη και ενεργοποιούνται αντίστοιχα. Επειδή η επιφανειακή προσρόφηση μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης, οι υδρογονάνθρακες οξειδώνονται ταχέως με μόρια οξυγόνου σε χαμηλότερες θερμοκρασίες για να παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
Συγκέντρωση προσρόφησης ρότορα ζεόλιθου - διαδικασία καταλυτικής καύσης:
Η βασική ιδέα της τεχνολογίας καταλυτικής καύσης με συγκέντρωση ζεόλιθου είναι ότι οι ΠΟΕ στα βιομηχανικά απόβλητα με χαμηλή συγκέντρωση και μεγάλο όγκο αέρα διαχωρίζονται και συμπυκνώνονται με τη μέθοδο διαχωρισμού με προσρόφηση και ο μολυσμένος αέρας με υψηλή συγκέντρωση και μικρό όγκο αέρα μετά τη συμπύκνωση αποσυντίθεται και καθαρίζεται με τη μέθοδο καύσης, κοινώς γνωστή ως μέθοδος συγκέντρωσης διαχωρισμού με προσρόφηση + αποσύνθεσης και καθαρισμού καύσης.
Ο δρομέας προσρόφησης με κυψελοειδή δομή είναι εγκατεστημένος στο κέλυφος, χωρισμένος σε ζώνες προσρόφησης, αναγέννησης και ψύξης, και περιστρέφεται αργά με ταχύτητα 3 ~8 στροφών ανά ώρα υπό την κίνηση του κινητήρα ρύθμισης ταχύτητας.
Οι τρεις ζώνες προσρόφησης, αναγέννησης και ψύξης συνδέονται αντίστοιχα με τις διόδους αέρα του αέρα επεξεργασίας, του αέρα ψύξης και του αέρα αναγέννησης. Επιπλέον, για να αποφευχθεί η διαρροή αέρα μεταξύ της διοχέτευσης αέρα και της περιφέρειας του αγωγού προσρόφησης και του κελύφους μεταξύ κάθε ζώνης, η πλάκα διαχωρισμού και ο αγωγός προσρόφησης, η περιφέρεια του αγωγού προσρόφησης και το κέλυφος είναι εξοπλισμένα με υλικό στεγανοποίησης από φθοριούχο καουτσούκ ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες και διαλύτες.
Ο ανεμιστήρας Νο. 1 οδηγεί ΠΟΕ που περιέχουν καυσαέρια μέσω της περιοχής a του δρομέα, η οποία είναι η περιοχή προσρόφησης. Διαφορετικά υλικά προσρόφησης μπορούν να γεμιστούν στον δρομέα ανάλογα με διαφορετικούς στόχους. Η περιοχή a των προσροφημένων ΠΟΕ έρχεται στην περιοχή b για εκρόφηση με την περιστροφή του δρομέα. Η ροή αέρα υψηλής θερμοκρασίας μέσω της μεταφοράς θερμότητας 1 θα εκροφήσει τις ΠΟΕ που προσροφήθηκαν στον δρομέα και θα φτάσει στη θερμοκρασία ανάφλεξης μέσω της μεταφοράς θερμότητας 2 και στη συνέχεια θα εισέλθει στον θάλαμο καταλυτικής καύσης για την αντίδραση καταλυτικής οξείδωσης. Δεδομένου ότι ο δρομέας πρέπει να προσροφηθεί μετά την εκρόφηση, μια περιοχή ψύξης c ορίζεται δίπλα στην περιοχή εκρόφησης που πρόκειται να ψυχθεί με αέρα και ο ψυχρός θερμός αέρας γίνεται θερμός αέρας για εκρόφηση μέσω της μεταφοράς θερμότητας 1.
Για την τρέχουσα κατασκευή τσιπ, τη βιομηχανία πάνελ LCD, τη βιομηχανία ημιαγωγών, τη βιομηχανία εκτύπωσης, τη βιομηχανία επιστρώσεων και άλλους βιομηχανικούς τομείς παραγωγής, η σταθερή μέθοδος παραγωγής της πρέπει να χρησιμοποιεί μεγάλο αριθμό οργανικών διαλυτών, που χρησιμοποιούνται ως καθαριστικό, φωτοευαίσθητο, υγρό απογύμνωσης, αραιωτικό κ.λπ., σε αυτή τη διαδικασία θα παραχθεί μεγάλος αριθμός οργανικών αερίων αποβλήτων. Αυτά τα οργανικά αέρια αποβλήτων έχουν μεγάλο όγκο αέρα, χαμηλή συγκέντρωση αερίων αποβλήτων, επομένως, για την αποτελεσματική επεξεργασία αυτού του είδους των αερίων αποβλήτων που περιέχουν συστατικά ΠΟΕ, η μέθοδος προσρόφησης και συμπύκνωσης με ζεόλιθο είναι η πιο αποτελεσματική μέθοδος επεξεργασίας προς το παρόν.
Εύρος εφαρμογής συστημάτων περιστροφικής συμπύκνωσης ζεόλιθου + καταλυτικής καύσης:
Τα συστήματα περιστροφικής συμπύκνωσης και καταλυτικής καύσης ζεόλιθου έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών και συνθηκών επεξεργασίας καυσαερίων. Αυτή η καινοτόμος τεχνολογία χρησιμοποιείται κυρίως σε συνθήκες επεξεργασίας απαερίων με χαμηλή συγκέντρωση και μεγάλο όγκο αέρα και είναι κατάλληλη για μια ποικιλία βιομηχανικών εφαρμογών.
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα του συμπυκνωτή με ρότορα ζεόλιθου είναι η ικανότητά του να επεξεργάζεται απαέρια που δεν περιέχουν αλογόνα όπως S, N, Cl, F, κ.λπ. Εάν υπάρχουν αυτά τα συστατικά, μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία στο στάδιο της προεπεξεργασίας πριν από την καύση, ώστε να διασφαλιστεί ότι δεν θα παραχθούν νέα συστατικά καυσαερίων μετά τη διαδικασία καύσης.
Επιπλέον, το σημείο βρασμού των καυσαερίων δεν μπορεί να είναι πολύ υψηλό για να υποστεί αποτελεσματική επεξεργασία με αυτό το σύστημα. Εάν το σημείο βρασμού υπερβεί τους 300°C και εκτεθεί σε θερμό αέρα, το οργανικό απόβλητο αέριο που προσροφάται στο μοριακό κόσκινο ζεόλιθου δεν θα εκροφηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, επηρεάζοντας την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας επεξεργασίας.
Αυτή η προηγμένη τεχνολογία είναι κατάλληλη για μια ποικιλία βιομηχανιών, όπως χημικά εργοστάσια, εγκαταστάσεις βαφής, φαρμακευτικές εταιρείες, εργοστάσια ηλεκτρονικών ειδών, κατασκευαστές επίπλων, εταιρείες συσκευασίας και εκτύπωσης, καθώς και εγκαταστάσεις βαφής. Επεξεργάζεται αποτελεσματικά οργανικούς διαλύτες και εκπομπές οργανικών αερίων αποβλήτων από αυτές τις ποικίλες βιομηχανίες, καθιστώντας την μια ευέλικτη και πολύτιμη λύση για εταιρείες που επιθυμούν να βελτιώσουν τις διαδικασίες επεξεργασίας αερίων αποβλήτων τους.
Αξίζει να σημειωθεί ότι τα απαέρια μπορούν να προσροφηθούν και στη συνέχεια να εκροφηθούν από τους ζεόλιθους, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα υποψήφια για επεξεργασία. Ωστόσο, εάν τα καυσαέρια περιέχουν S, N, Cl, F και άλλα συστατικά, θα παραχθούν δευτερογενείς ρύποι μετά την καύση και δεν είναι κατάλληλα για καταλυτική επεξεργασία καύσης.
Συνοπτικά, τα συστήματα περιστροφικής συμπύκνωσης και καταλυτικής καύσης ζεόλιθου έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και παρέχουν αξιόπιστες και αποτελεσματικές λύσεις για την επεξεργασία απαερίων πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) σε διάφορες βιομηχανίες. Η ικανότητά τους να διαχειρίζονται μεγάλους όγκους αέρα και χαμηλές συγκεντρώσεις τους καθιστά ένα πολύτιμο πλεονέκτημα όταν επιδιώκεται η βελτίωση των διαδικασιών επεξεργασίας καυσαερίων.