VOC heitgaaside töötlemissüsteemi lahenduse üksikasjad
Majanduse kiire arenguga kaasneb suur hulk orgaanilisi lenduvaid ühendeid (LOÜ-sid). Viimastel aastatel on lenduvatest orgaanilistest ühenditest (LOÜ-dest) saanud üks peamisi õhusaasteainete allikaid, mis on tekitanud suurt ohtu inimeste tervisele ja ökosüsteemi tasakaalule. LOÜ-de haldamise lõpp on pälvinud ühiskonnas laialdast tähelepanu.
Olemasoleva ühe terminali õhupuhastustehnoloogia põhjal käsitletakse üksikasjalikult suure heitõhu mahu ja madala lenduvate orgaaniliste ühendite kontsentratsiooni jaoks sobiva kombineeritud adsorptsioonkontsentratsiooni-katalüütilise põlemistehnoloogia põhimõtet, protsessi voogu, uurimisseisundit ja arendusperspektiive.
VOC-gaasid kahjustavad atmosfääri peamiselt:
(1) Mõned on mürgised ja kantserogeensed ning ohustavad inimeste tervist;
(2) Lenduvate orgaaniliste ühendite süsivesinikud ja lämmastikoksiidid reageerivad ultraviolettvalguse toimel, moodustades osooni, mis võib põhjustada atmosfääri fotokeemilise sudu nähtusi ning ohustada inimeste tervist ja taimede kasvu;
(3) Osalevad atmosfääris sekundaarsete aerosoolide moodustumisel. Enamik sekundaarsetest aerosoolidest on peened osakesed, mida pole kerge settida. Need võivad atmosfääris püsida pikemat aega ja neil on tugev valguse suhtes hajumisjõud, mis võib atmosfääri nähtavust oluliselt vähendada;
Praegu on paljudes linnade atmosfäärikeskkondades täheldatud piirkondlikku udureostust, osooni ja happevihma ning muid kolme keerulist õhusaaste omadust ning lenduvad orgaanilised ühendid on üks olulisemaid õhusaaste soodustavaid aineid.
VOC-de gaasi ühine töötlemistehnoloogia:
Lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) haldamine on olnud kiireloomuline, praegune LOÜ gaasi töötlemise tehnoloogia jaguneb peamiselt kahte kategooriasse:
(1) Kontrollimine allika juures viitab konkreetselt meetmetele, mille eesmärk on vältida või vähendada lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) heitkoguseid tootmisprotsessis, mis on parim meetod orgaanilise heitgaasi saaste kontrollimiseks. Tehnilise taseme piiratuse tõttu aga paiskub ja lekib keskkonda erineva kontsentratsiooniga orgaanilist heitgaasi, mida on raske saavutada.
(2) Lenduvate orgaaniliste ühendite gaasi tootmise lõpus kontrollimise ja kõrvaldamise juhtimismeetodi saab jagada kahte kategooriasse: ringlussevõtu tehnoloogia ja hävitamise tehnoloogia.
Taaskasutustehnoloogia: see on füüsikaliste meetodite kasutamine lenduvate orgaaniliste ühendite gaasi mittepurustavate kogumismeetodite, peamiselt aktiivsöe adsorptsioonimeetodi, kondensatsioonimeetodi, membraantöötlusmeetodi ja muu sellise kasutamiseks. Selline meetod mitte ainult ei võimalda tõhusalt kontrollida lenduvate orgaaniliste ühendite emissiooni, vaid ka ringlussevõtt aitab säästa ressursse ja tuua majanduslikku kasu, mistõttu sellele pööratakse üha rohkem tähelepanu.
Hävitustehnoloogia: see tähendab, et lenduvate orgaaniliste ühendite heitgaaside oksüdeerimine keemilise või bioloogilise reaktsiooniprotsessi abil laguneb mittetoksilisteks või madala toksilisusega aineteks hävitavate meetodite abil. Peamised tehnoloogiad on põletamine, fotokatalüütiline lagundamine, plasmatehnoloogia, biolagundamine jne.
Lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) heitgaaside töötlemise tehnoloogia on ühtne töötlemisprotsess, vastavalt LOÜ heitgaaside heitkoguste konkreetsele olukorrale ja nõuetele tuleb valida sobiv protsess; LOÜ-de suure mitmekesisuse, keerukate komponentide ja erinevate omaduste tõttu on puhastustehnoloogia kasutamine paljudel juhtudel keeruline ja väga ebaökonoomne. Kasutades ära erinevate ühiktöötlustehnoloogiate eeliseid, saab kombineeritud töötlemisprotsessiga mitte ainult täita heitkoguste nõudeid, vaid ka vähendada seadmete tegevuskulusid.
Tseoliidi rootori kontsentreerimise + katalüütilise põlemise süsteemide põhitehnoloogia:
Esimene lenduvate orgaaniliste ühendite gaasi käitlemiseks kasutatav tehnoloogia on adsorptsioonimeetod, mille hulgas on kõige sagedamini kasutatav ja tüüpilisem aktiivsöe adsorptsioon. Aktiveeritud süsiniku adsorptsioonimeetod on tööstuses väga levinud halogeen-suitsu ja benseeni adsorptsiooniks ja töötlemiseks. Adsorptsioonimeetodi peamine põhimõte on kasutada adsorbendina suure eripinnaga poorseid materjale. Kui lenduvate orgaaniliste ühendite gaas voolab läbi adsorbendi, siis adsorbendi suure eripinna tõttu jäävad lenduvate orgaaniliste ühendite molekulid mikropooride sisepinnale lõksu, saavutades gaasi puhastamise efekti. Uue ja tõhusa lenduvate orgaaniliste ühendite adsorptsioontöötlustehnoloogia kombinatsioonina on välisriikides laialdaselt kasutusel tseoliidi ratasrootori kontsentraator + katalüütilise põlemise tehnoloogia.
(1) Adsorbendi tüüp
Adsorptsioonimaterjal on rattatehnoloogia tuum, tavaliselt kasutatakse aktiivsütt ja tseoliidist molekulaarsõela. Aktiveeritud süsinikul on rikkalik mikropooride arv, suur eripind, tugev adsorptsioonivõime ja kiire kiirus ning seda kasutatakse laialdaselt rattatehnoloogias. Aktiveeritud süsinikku kasutatakse adsorbendina heitgaaside töötlemiseks, selle adsorptsioonivõime on suur ja odav, kuid selle poorid on kergesti ummistatavad. Aktiivsüsi ise on teatud määral süttiv ja desorptsiooni ajal kergesti süttiv. See kujutab endast teatud ohutusriski, ei vasta ohutusnõuetele ja mõjutab seda praktilisel rakendamisel.
Tseoliidi molekulaarsõel on hüdraatmaterjal, millel on spetsiifiline kristallilise alumiiniumsilikaatmetallisoola karkassstruktuur. Üldine keemiline valem on järgmine:
[(A102)x - (SiO2)y] -zH20o
Kus M tähistab katiooni, m tähistab valentsolekute arvu, z tähistab hüdratsiooniastmete arvu, x ja kümme tuhat on täisarvud. Pärast struktuuri aktiveerimist kaob vesi peas ja ülejäänud komponendid liiguvad, moodustades puuristruktuuri avaga 3–10 Å.
Tseoliidi molekulaarsõela selektiivne adsorptsioonivõime tuleneb peamiselt selle korrapärasest struktuurist. Tseoliidi molekulaarsõela ava paigutuse reeglid ja ühtlane jaotumine tagavad adsorptsiooni valiku peamiselt seetõttu, et tseoliidi ava suurus on erinev. Tavalistes tingimustes adsorbeerib molekulaarsõel ainult neid molekule, mille dünaamiline läbimõõt on väiksem kui molekulaarsõela ava läbimõõt.
Erinevat tüüpi molekulaarsõelte skeleti struktuuris ja pooride suuruses on suuri erinevusi ning molekulaarsõelte skeleti struktuur varieerub kraadide piires, seega võivad mõned molekulid, mille molekulaarne dünaamiline läbimõõt on veidi suurem kui pooride suurus, adsorbeeruda ka selle poolt, kuid adsorptsioonikiirus ja adsorptsioonivõime vähenevad oluliselt.
Kuna struktuuris on katioone ja karkassstruktuur on negatiivselt laetud, on see ise polaarne molekulaarsõel. Tseoliidi molekulaarsõela katioon tekitab tugeva positiivse elektrivälja, et meelitada polaarsete molekulide negatiivset keskpunkti või polariseeruvate molekulide polariseerumist tseoliidi molekulaarsõela elektrostaatilise induktsiooni abil pärast polarisatsiooni.
Seega suudavad tseoliidi molekulaarsõelad adsorbeerida tugeva polaarsusega või kergesti polariseeruvaid molekule, mille kineetiline läbimõõt on veidi suurem kui nende pooride suurus. Kuna molekulaarsõelal on spetsiaalne pooride struktuur, mis annab sellele erilise jõudluse, saab see kõrge temperatuuri ja madala rõhu tingimustes oma adsorptsioonivõimet täita. Praegu kasutatakse adsorptsiooniks sageli 13X, NaY, mertseriiti ja ZSM-5 molekulaarsõelu.
Tseoliitratta põhimõtte tutvustus
Uuringus jõuti järeldusele, et kui lainepapist ja lamedast keraamilisest kiudpaberist töödeldakse anorgaanilise sideainega kärgstruktuuriga ratast ja seejärel tseoliit ratta kanalile veeimavusega lisatakse, muutub ratas imavaks rattaks. Katsed on näidanud, et adsorptsioonratas on lenduvate orgaaniliste ühendite puhastamiseks väga tõhus.
Tseoliidist jahuti kontsentreerimistsooni saab jagada kolmeks osaks: töötlemistsooniks, regenereerimistsooniks ja jahutustsooniks. Kontsentreerimisjahuti töötab igas tsoonis pidevalt. Lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) orgaaniline heitgaas filtreeritakse läbi eelfiltri ja seejärel läbi kontsentreerimisjahuti seadme töötlusala.
Töötlemispiirkonnas olevad lenduvad orgaanilised ühendid eemaldatakse adsorbendi adsorptsiooni teel ja puhastatud õhk juhitakse kontsentreerimisjaoturi töötluspiirkonnast välja. Kontsentreerimisjaoturis adsorbeeritud orgaanilised heitgaasid, lenduvad orgaanilised ühendid, desorbeeritakse ja kontsentreeritakse regenereerimispiirkonnas kuuma õhu töötlemise teel 5–15-kordselt.
Kontsentreeritud jooksjat jahutatakse jahutustsoonis ja jahutustsooni läbivat õhku kuumutatakse ning kasutatakse taaskasutatud õhuna, et saavutada puhastamise ja energiasäästu efekt.
Katalüütiline oksüdatsiooniprotsess:
Katalüütiline põlemisprotsess viiakse läbi katalüütilise põlemise seadmes. Orgaaniline heitgaas eelsoojendatakse soojusvaheti kaudu temperatuurini 200–400 °C ja seejärel siseneb see põlemiskambrisse. Katalüsaatorikihist läbimisel adsorbeeruvad gaasisegus olevad süsivesinike ja hapniku molekulid katalüsaatori pinnale ja aktiveeritakse vastavalt. Kuna pinna adsorptsioon vähendab reaktsiooni aktivatsioonienergiat, oksüdeeruvad süsivesinikud madalatel temperatuuridel kiiresti hapniku molekulidega, moodustades süsinikdioksiidi ja vett.
Tseoliidi rootori adsorptsioonikontsentratsioon - katalüütiline põlemisprotsess:
Tseoliidi ratta kontsentreerimise katalüütilise põlemistehnoloogia põhiidee on see, et madala kontsentratsiooniga ja suure õhumahuga tööstuslikes heitgaasides sisalduvad lenduvad orgaanilised ühendid eraldatakse ja kontsentreeritakse adsorptsiooneraldusmeetodi abil ning pärast kontsentreerimist kõrge kontsentratsiooni ja väikese õhumahuga saastunud õhk lagundatakse ja puhastatakse põlemismeetodi abil, mida tuntakse üldtuntud kui adsorptsiooneralduskontsentratsiooni + põlemise lagunemis- ja puhastamismeetodit.
Kärgstruktuuriga adsorptsioonikanali korpusesse on paigaldatud adsorptsiooni-, regenereerimis- ja jahutustsoonideks jagatud voolik ning see pöörleb kiiruse reguleerimise mootori abil aeglaselt kiirusega 3–8 pööret tunnis.
Kolm adsorptsiooni-, regeneratsiooni- ja jahutustsooni on vastavalt ühendatud töötlusõhu, jahutusõhu ja regeneratsiooniõhu õhukanalitega. Lisaks, et vältida õhulekkeid tuulekanali ja adsorptsioonikanali ümbermõõdu ning iga tsooni vahelise kesta vahel, on vahesein ja adsorptsioonikanal varustatud kõrge temperatuuri- ja lahustikindla fluorkummist tihendusmaterjaliga.
Ventilaator nr 1 juhib lenduvaid orgaanilisi ühendeid sisaldavaid heitgaase läbi kanali a-ala, mis on adsorptsiooniala. Vastavalt erinevatele eesmärkidele saab kanalisse täita erinevaid adsorptsioonimaterjale. Adsorbeeritud lenduvate orgaaniliste ühendite a-ala liigub desorptsiooniks kanali pöörlemisel b-alasse. Soojusülekande 1 kaudu liikuv kõrge temperatuuriga õhuvool desorbeerib kanalile adsorbeeritud lenduvad orgaanilised ühendid, saavutab soojusülekande 2 kaudu süttimistemperatuuri ja siseneb seejärel katalüütilise oksüdatsioonireaktsiooni jaoks katalüütilisse põlemiskambrisse. Kuna kanalit tuleb pärast desorptsiooni adsorbeerida, paigutatakse desorptsiooniala kõrvale õhuga jahutatav jahutusala c ning jahutatud soe õhk muutub soojusülekande 1 kaudu desorptsiooniks kuumaks õhuks.
Praeguses kiibitööstuses, LCD-paneelide tööstuses, pooljuhtide tööstuses, trükitööstuses, kattetööstuses ja muudes tööstusliku tootmise valdkondades. Selle fikseeritud tootmismeetod peab kasutama suurt hulka orgaanilisi lahusteid, mida kasutatakse puhastusvahendina, fotoresistina, eemaldamisvedelikuna, lahjendina jne. Selle protsessi käigus tekib suur hulk orgaanilist heitgaasi. Need orgaanilised heitgaasid on suure õhumahuga ja madala heitgaasi kontsentratsiooniga. Seega on lenduvate orgaaniliste ühendite komponente sisaldavate heitgaaside tõhusaks töötlemiseks praegu kõige tõhusam töötlemismeetod tseoliidi rootori adsorptsiooni- ja kontsentreerimismeetod.
Tseoliidi pöörleva kontsentreerimise + katalüütilise põlemise süsteemide rakendusala:
Tseoliidi pöörleva kontsentreerimise ja katalüütilise põlemise süsteemidel on lai valik rakendusi, hõlmates paljusid tööstusharusid ja heitgaaside töötlemise tingimusi. Seda uuenduslikku tehnoloogiat kasutatakse peamiselt madala kontsentratsiooni ja suure õhumahuga heitgaaside töötlemise tingimustes ning see sobib mitmesugusteks tööstuslikeks rakendusteks.
Tseoliitrootorkontsentraatori üks peamisi eeliseid on võime töödelda heitgaase, mis ei sisalda halogeene, näiteks S, N, Cl, F jne. Kui need komponendid on olemas, saab neid enne põletamist eeltöötlusetapis töödelda, et tagada uute heitgaasikomponentide teke pärast põlemisprotsessi.
Lisaks ei tohi heitgaasi keemistemperatuur olla liiga kõrge, et seda süsteemi abil tõhusalt töödelda. Kui keemistemperatuur ületab 300 °C ja see puutub kokku kuuma õhuga, siis tseoliidi molekulaarsõelale adsorbeerunud orgaaniline heitgaas ei desorbeeru pikka aega, mis mõjutab töötlemisprotsessi efektiivsust.
See täiustatud tehnoloogia sobib mitmesugustele tööstusharudele, sealhulgas keemiatehastele, värvimisettevõtetele, farmaatsiaettevõtetele, elektroonikatehastele, mööblitootjatele, pakendi- ja trükiettevõtetele ning värvimisettevõtetele. See töötleb tõhusalt orgaanilisi lahusteid ja orgaanilisi heitgaase nendest erinevatest tööstusharudest, muutes selle mitmekülgseks ja väärtuslikuks lahenduseks ettevõtetele, kes soovivad oma heitgaaside töötlemise protsesse täiustada.
Tähelepanuväärne on see, et tseoliitid suudavad heitgaase adsorbeerida ja seejärel desorbeerida, mis teeb neist sobivad töötlemiseks. Kui aga heitgaas sisaldab S-i, N-i, Cl-i, F-i ja muid komponente, tekivad pärast põlemist sekundaarsed saasteained ning see ei sobi katalüütiliseks põlemistöötluseks.
Kokkuvõttes on tseoliidi pöörleva kontsentreerimise ja katalüütilise põlemise süsteemidel lai valik rakendusi ning need pakuvad usaldusväärseid ja tõhusaid lahendusi lenduvate orgaaniliste ühendite (VOC) heitgaaside töötlemiseks erinevates tööstusharudes. Selle võime käsitleda suuri õhukoguseid ja madalaid kontsentratsioone muudab selle väärtuslikuks eeliseks heitgaaside töötlemise protsesside täiustamisel.