VOC-jätekaasun käsittelyjärjestelmäratkaisun tiedot
Talouden nopean kehityksen myötä suuri määrä orgaanisia haihtuvia yhdisteitä (VOC) on viime vuosina tullut yhdeksi tärkeimmistä ilmansaasteiden lähteistä, mikä on aiheuttanut suuren uhan ihmisten terveydelle ja ekosysteemin tasapainolle. VOC-yhdisteiden hallinnan loppuminen on herättänyt laajaa huomiota yhteiskunnassa.
Olemassa olevan yksipääteisen ilmankäsittelytekniikan pohjalta käsitellään yksityiskohtaisesti yhdistetyn adsorptio-konsentraatio-katalyyttisen polttotekniikan periaatetta, prosessivirtausta, tutkimustilaa ja kehitysnäkymiä, jotka soveltuvat suurille jäteilmamäärille ja matalille VOC-pitoisuuksille.
VOC-kaasut aiheuttavat pääasiassa haittaa ilmakehälle:
(1) Jotkut ovat myrkyllisiä ja syöpää aiheuttavia ja vaarantavat ihmisten terveyden;
(2) VOC-yhdisteiden hiilivedyt ja typen oksidit reagoivat ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta ja tuottavat otsonia, mikä voi johtaa ilmakehän fotokemiallisiin savusumuilmiöihin ja vaarantaa ihmisten terveyden ja kasvien kasvun;
(3) Osallistuvat sekundääristen aerosolien muodostumiseen ilmakehässä. Suurin osa sekundäärisistä aerosoleista on hienoja hiukkasia, jotka eivät ole helposti laskeutuvia. Ne voivat pysyä ilmakehässä pidempään ja niillä on voimakas valonsironta, mikä voi merkittävästi vähentää ilmakehän näkyvyyttä;
Tällä hetkellä monissa kaupunkien ilmakehässä on havaittu alueellista savun aiheuttamaa saastumista, otsonia ja happosateita sekä kolmea muuta monimutkaista ilmansaasteiden ominaisuutta, ja VOC-yhdisteet ovat yksi tärkeimmistä tehostajista.
VOC-kaasun yleinen käsittelytekniikka:
VOC-yhdisteiden hallinta on ollut kiireellistä, ja nykyinen VOC-kaasujen käsittelyteknologia jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan:
(1) Lähdealueen torjunnalla tarkoitetaan erityisesti toimenpiteitä, joilla estetään tai vähennetään VOC-päästöjä tuotantovaiheessa. Se on paras menetelmä orgaanisten jätekaasujen aiheuttaman saastumisen torjumiseksi. Teknisen tason rajoitusten vuoksi ympäristöön pääsee kuitenkin väistämättä eri pitoisuuksia orgaanisia pakokaasuja, mikä on vaikea saavuttaa.
(2) VOC-kaasun valvonnan ja poistamisen hallintamenetelmä tuotannon lopussa voidaan jakaa kahteen luokkaan: kierrätystekniikkaan ja hävitystekniikkaan.
Talteenottotekniikka: tarkoittaa fysikaalisten menetelmien käyttöä VOC-kaasun talteenottoon rikkomattomilla menetelmillä, pääasiassa aktiivihiilen adsorptiomenetelmällä, kondensaatiomenetelmällä, kalvokäsittelymenetelmällä ja niin edelleen. Tällainen menetelmä ei ainoastaan pysty tehokkaasti hallitsemaan VOC-päästöjä, vaan myös kierrätys voi säästää resursseja ja tuoda taloudellista hyötyä, joten se on saamassa yhä enemmän huomiota.
Hävitystekniikka: eli VOC-yhdisteiden hajottaminen kemiallisen tai biologisen reaktioprosessin avulla hapettamalla jätekaasua myrkyttömiksi tai vähän myrkyllisiksi aineiksi tuhoavilla menetelmillä. Tärkeimmät teknologiat ovat poltto, fotokatalyyttinen hajoaminen, plasmateknologia ja biohajoaminen.
VOC-yhdisteiden jätekaasujen käsittelytekniikka on yksittäinen käsittelyprosessi. VOC-yhdisteiden jätekaasupäästöjen erityistilanteen ja vaatimusten mukaan valitaan sopiva prosessi. VOC-yhdisteiden laajan kirjon, monimutkaisten komponenttien ja erilaisten ominaisuuksien vuoksi puhdistustekniikan käyttö on monissa tapauksissa vaikeaa ja erittäin epätaloudellista hallintovaatimusten täyttämiseksi. Hyödyntämällä eri yksikkökäsittelyteknologioiden etuja yhdistetty käsittelyprosessi voi paitsi täyttää päästövaatimukset myös alentaa laitteiden käyttökustannuksia.
Zeoliittiroottorin väkevöinnin ja katalyyttisen polttojärjestelmän pääasiallinen teknologia:
Ensimmäinen VOC-kaasun käsittelyyn käytetty tekniikka on adsorptiomenetelmä, josta yleisimmin käytetty ja tyypillisin on aktiivihiiliandsorptio. Aktiivihiiliandsorptiomenetelmä on ollut erittäin yleinen teollisuudessa halogeenisavun ja bentseenin adsorptioon ja käsittelyyn. Adsorptiomenetelmän pääperiaatteena on käyttää adsorbentteina huokoisia, suuren ominaispinta-alan omaavia materiaaleja. Kun VOC-kaasu virtaa adsorbentin läpi, adsorbentin suuren ominaispinta-alan ansiosta VOC-molekyylit jäävät loukkuun mikrohuokosten sisäpinnalle, jolloin saavutetaan kaasun puhdistusvaikutus. Uutena ja tehokkaana VOC-adsorptiokäsittelytekniikkana zeoliittipyöräroottorikonsentraattoria ja katalyyttistä polttotekniikkaa on käytetty laajalti ulkomailla.
(1) Adsorbentin tyyppi
Adsorptiomateriaali on pyöräteknologian ydin, yleisesti käytettyjä aktiivihiiltä ja zeoliittimolekyyliseulaa. Aktiivihiilellä on runsaasti mikrohuokosia, suuri ominaispinta-ala, vahva adsorptiokyky ja nopea nopeus, ja sitä käytetään laajalti pyöräteknologiassa. Aktiivihiiltä käytetään adsorbenttina jätekaasujen käsittelyssä, sillä on suuri adsorptiokyky ja se on edullinen, mutta sen huokoset on helppo tukkia. Aktiivihiilellä on tietty syttyvyys ja se syttyy helposti tuleen desorptiossa, mikä aiheuttaa tietyn turvallisuusriskin. Se ei täytä turvallisuustuotannon vaatimuksia ja vaikuttaa käytännön sovelluksiin.
Zeoliittimolekyyliseula on hydraattimateriaali, jolla on kiteisen alumiinisilikaattimetallisuolan spesifinen runkorakenne. Yleinen kemiallinen kaava on seuraava:
[(A102)x - (SiO2)y] -zH20o
M edustaa kationia, m valenssitilojen lukumäärää, z hydraatioasteiden lukumäärää, x ja kymmenentuhatta ovat kokonaislukuja. Rakenteen aktivoitumisen jälkeen A. Päässä oleva vesi häviää ja jäljellä olevat komponentit siirtyvät muodostaen häkkirakenteen, jonka aukko on 3–10 Å.
Zeoliittimolekyyliseulan selektiivinen adsorptiokyky johtuu pääasiassa sen säännöllisestä rakenteesta. Zeoliittimolekyyliseulan aukkojen järjestelyn ja tasaisen jakautumisen säännöistä johtuen adsorptiokyky valitaan pääasiassa siksi, että zeoliittiaukkojen koot vaihtelevat. Normaaliolosuhteissa molekyyliseula adsorboi vain molekyylidynaamista halkaisijaa pienemmät molekyylit kuin molekyyliseulan aukon halkaisija.
Erilaisten molekyyliseulojen luurankorakenteessa ja huokoskoossa on myös suuria eroja, ja molekyyliseulojen luurankorakenteella on vaihtelua asteittain, joten jotkut molekyylit, joiden molekyylidynaaminen halkaisija on hieman suurempi kuin huokoskoko, voivat myös adsorboitua siihen, mutta adsorptionopeus ja adsorptiokapasiteetti heikkenevät merkittävästi.
Koska rakenteessa on kationeja ja runkorakenne on negatiivisesti varautunut, se on itse molekyyliseula, jolla on polaarisuus. Zeoliittimolekyyliseulan kationi synnyttää voimakkaan positiivisen sähkökentän, joka vetää puoleensa polaaristen molekyylien tai polarisoituvien molekyylien negatiivista keskustaa zeoliittimolekyyliseulan sähköstaattisella induktiolla polarisaation jälkeen.
Siksi zeoliittimolekyyliseulat voivat adsorboida voimakkaasti polaarisia tai helposti polarisoituvia molekyylejä, joiden kineettinen halkaisija on hieman suurempi kuin niiden huokoskoko. Koska molekyyliseulalla on erityinen huokosrakenne, sillä on erityinen suorituskyky, se voi myös hyödyntää adsorptiokykyään korkeassa lämpötilassa ja matalassa paineessa. Tällä hetkellä adsorptioon käytetään usein 13X-, NaY-, merseriitti- ja ZSM-5-molekyyliseuloja.
Zeoliittipyörän periaatteen esittely
Tutkimuksessa pääteltiin, että jos aallotettua ja litteää keraamista kuitupaperia käsitellään epäorgaanisella sidosaineella hunajakennopyörän valmistamiseksi ja sitten zeoliitti imeytyy vettä pyörän kanavaan, pyörästä tulee imukykyinen pyörä. Kokeiden jälkeen osoitettiin, että adsorptiopyörä on erittäin tehokas VOC-yhdisteiden puhdistuksessa.
Zeoliittijuoksulaitteen väkevöintialue voidaan jakaa kolmeen osaan: käsittelyalueeseen, regenerointialueeseen ja jäähdytysalueeseen. Väkevöintilaite toimii jatkuvasti kussakin vyöhykkeessä. VOC-yhdisteet suodatetaan orgaanisen jätekaasun läpi esisuodattimen ja sitten väkevöintilaitteen käsittelyalueen läpi.
Käsittelyalueella olevat VOC-yhdisteet poistetaan adsorbentin adsorboimalla, ja puhdistettu ilma poistetaan väkevöintilaitteen käsittelyalueelta. Väkevöintilaitteeseen adsorboituneet orgaaniset jätekaasut desorboidaan ja väkevöidään 5–15-kertaisesti kuumailmakäsittelyllä regenerointialueella.
Tiivistetty juoksija jäähdytetään jäähdytysvyöhykkeellä, ja jäähdytysvyöhykkeen läpi kulkevaa ilmaa lämmitetään ja käytetään kierrätysilmana puhdistus- ja energiansäästövaikutuksen saavuttamiseksi.
Katalyyttinen hapetusprosessi:
Katalyyttinen polttoprosessi suoritetaan katalyyttisessä polttoyksikössä. Orgaaninen jätekaasu esilämmitetään 200–400 °C:seen lämmönvaihtimen kautta ja johdetaan sitten palotilaan. Katalyyttipedin läpi kulkiessaan kaasuseoksen hiilivety- ja happimolekyylit adsorboituvat katalyytin pinnalle ja aktivoituvat vastaavasti. Koska pinta-adsorptio vähentää reaktion aktivaatioenergiaa, hiilivedyt hapettuvat nopeasti happimolekyyleillä alemmissa lämpötiloissa, jolloin muodostuu hiilidioksidia ja vettä.
Zeoliittiroottorin adsorptiopitoisuus - katalyyttinen palamisprosessi:
Zeoliittipyörän väkevöinnin katalyyttisen polttotekniikan perusajatuksena on, että teollisuusjätteissä olevat VOC-yhdisteet, joilla on alhainen pitoisuus ja suuri ilmamäärä, erotetaan ja väkevöidään adsorptioerotusmenetelmällä, ja saastunut ilma, jolla on korkea pitoisuus ja pieni ilmamäärä, hajoaa ja puhdistetaan polttomenetelmällä, joka tunnetaan yleisesti adsorptioerotusväkevöintinä + palamishajoamis- ja puhdistusmenetelmänä.
Hunajakennorakenteinen adsorptiokanava on asennettu kuoreen, joka on jaettu adsorptio-, regenerointi- ja jäähdytysvyöhykkeisiin, ja se pyörii hitaasti nopeudella 3–8 kierrosta tunnissa nopeudensäätömoottorin avulla.
Kolme adsorptio-, regenerointi- ja jäähdytysvyöhykettä on yhdistetty vastaavasti käsittely-, jäähdytys- ja regenerointi-ilman ilmakanaviin. Lisäksi ilmavuotojen estämiseksi ilmakanavien ja adsorptiokanavan kehän sekä kunkin vyöhykkeen välisen vaipan välillä, väliseinälevy ja adsorptiokanava on varustettu korkeita lämpötiloja ja liuottimia kestävällä fluorikumitiivistemateriaalilla.
Tuuletin nro 1 ajaa VOC-yhdisteitä sisältäviä pakokaasuja suutinkanavan alueen a läpi, joka on adsorptioalue. Suutinkanavaan voidaan täyttää erilaisia adsorptiomateriaaleja eri kohteiden mukaan. Adsorboituneiden VOC-yhdisteiden a-alue siirtyy b-alueelle desorptiota varten suutinkanavan pyöriessä. Korkean lämpötilan ilmavirta lämmönsiirtokanavan 1 läpi desorboi suutinkanavaan adsorboituneet VOC-yhdisteet ja saavuttaa syttymislämpötilan lämmönsiirtokanavan 2 kautta ja siirtyy sitten katalyyttiseen palotilaan katalyyttistä hapetusreaktiota varten. Koska suutinkanava on adsorboitava desorption jälkeen, desorptioalueen viereen asetetaan jäähdytysalue c jäähdytettäväksi ilmalla, ja jäähdytetty lämmin ilma muuttuu kuumaksi ilmaksi desorptiota varten lämmönsiirtokanavan 1 kautta.
Nykyisessä sirujen valmistuksessa, LCD-paneeliteollisuudessa, puolijohdeteollisuudessa, painoteollisuudessa, pinnoiteteollisuudessa ja muilla teollisen tuotannon aloilla. Sen kiinteässä tuotantomenetelmässä on käytettävä suurta määrää orgaanisia liuottimia, joita käytetään puhdistusaineina, fotoresistinä, strippausnesteinä, laimennusaineina jne. Tässä prosessissa syntyy suuri määrä orgaanista jätekaasua. Nämä orgaaniset jätekaasut ovat suuria ja jätekaasupitoisuudeltaan pieniä. Jotta tällaiset VOC-komponentteja sisältävät jätekaasut voidaan käsitellä tehokkaasti, zeoliittiroottorin adsorptio- ja väkevöintimenetelmä on tällä hetkellä tehokkain käsittelymenetelmä.
Zeoliittipyörivän väkevöinnin + katalyyttisten polttojärjestelmien käyttöalue:
Zeoliitin pyörivillä väkevöinti- ja katalyyttisillä polttojärjestelmillä on laaja valikoima sovelluksia, jotka kattavat laajan kirjon teollisuudenaloja ja pakokaasujen käsittelyolosuhteita. Tätä innovatiivista teknologiaa käytetään pääasiassa jätekaasujen käsittelyolosuhteissa, joissa on alhainen pitoisuus ja suuri ilmamäärä, ja se soveltuu monenlaisiin teollisiin sovelluksiin.
Yksi zeoliittiroottorikonsentraattorin tärkeimmistä eduista on sen kyky käsitellä halogeenittomia jätekaasuja, kuten S, N, Cl, F jne. Jos näitä komponentteja on läsnä, ne voidaan käsitellä esikäsittelyvaiheessa ennen polttoa sen varmistamiseksi, ettei palamisprosessin jälkeen synny uusia pakokaasukomponentteja.
Lisäksi pakokaasun kiehumispiste ei saa olla liian korkea, jotta sitä voidaan käsitellä tehokkaasti tällä järjestelmällä. Jos kiehumispiste ylittää 300 °C ja se altistuu kuumalle ilmalle, zeoliittimolekyyliseulaan adsorboitunut orgaaninen jätekaasu ei desorboidu pitkään aikaan, mikä vaikuttaa käsittelyprosessin tehokkuuteen.
Tämä edistynyt teknologia soveltuu useille eri teollisuudenaloille, kuten kemiantehtaille, maalauslaitoksille, lääkeyhtiöille, elektroniikkatehtaille, huonekaluvalmistajille, pakkaus- ja painoyrityksille sekä maalauslaitoksille. Se käsittelee tehokkaasti näiden eri teollisuudenalojen orgaanisia liuottimia ja orgaanisia jätekaasupäästöjä, mikä tekee siitä monipuolisen ja arvokkaan ratkaisun yrityksille, jotka haluavat parantaa jätekaasujen käsittelyprosessejaan.
Merkittävää on, että zeoliitit voivat adsorboida ja sitten desorboida jätekaasuja, mikä tekee niistä sopivia käsittelykohteita. Jos pakokaasu kuitenkin sisältää S-, N-, Cl-, F- ja muita komponentteja, palamisen jälkeen syntyy sekundaarisia epäpuhtauksia, eivätkä ne sovellu katalyyttiseen polttokäsittelyyn.
Yhteenvetona voidaan todeta, että zeoliitin pyörivillä väkevöinti- ja katalyyttisillä polttojärjestelmillä on laaja valikoima sovelluksia, ja ne tarjoavat luotettavia ja tehokkaita ratkaisuja VOC-yhdisteiden poistokaasujen käsittelyyn eri teollisuudenaloilla. Sen kyky käsitellä suuria ilmamääriä ja matalia pitoisuuksia tekee siitä arvokkaan työkalun, kun pyritään parantamaan pakokaasujen käsittelyprosesseja.