Detalji rješenja sustava za obradu otpadnih plinova VOC-a
S brzim razvojem gospodarstva, veliki broj hlapljivih organskih spojeva (VOC) posljednjih je godina postao jedan od glavnih izvora onečišćujućih tvari u zraku, što je uzrokovalo veliku prijetnju ljudskom zdravlju i ravnoteži ekosustava, a kraj upravljanja HOS-ima privukao je široku pozornost društva.
Na temelju postojeće tehnologije obrade zraka s jednim terminalom, detaljno se raspravlja o principu, tijeku procesa, statusu istraživanja i razvojnim izgledima kombinirane tehnologije adsorpcije, koncentracije i katalitičkog izgaranja, prikladne za veliki volumen otpadnog zraka i nisku koncentraciju hlapljivih organskih spojeva (VOC).
HOS plinovi uglavnom štete atmosferi:
(1) Neki su otrovni i kancerogeni te ugrožavaju ljudsko zdravlje;
(2) Ugljikovodici i dušikovi oksidi u hlapljivim organskim spojevima reagiraju stvarajući ozon pod djelovanjem ultraljubičastog svjetla, što može dovesti do atmosferskog fotokemijskog smoga i ugroziti ljudsko zdravlje i rast biljaka;
(3) Sudjeluju u stvaranju sekundarnih aerosola u atmosferi. Većina sekundarnih aerosola su fine čestice koje se ne talože lako. Mogu ostati u atmosferi dulje vrijeme i imaju snažnu silu raspršenja svjetlosti, što može značajno smanjiti vidljivost u atmosferi;
Trenutno, mnoga urbana atmosferska okruženja pokazuju regionalno onečišćenje izmaglicom, ozon i kisele kiše te tri druge složene karakteristike onečišćenja zraka, a hlapljivi organski spojevi (VOC) su jedan od najvažnijih pojačivača.
Uobičajena tehnologija obrade plinova VOC-a:
Upravljanje VOC-ima je hitno, trenutna tehnologija obrade VOC plinova uglavnom se dijeli u dvije kategorije:
(1) Kontrola na izvoru, posebno se odnosi na mjere za sprječavanje ili smanjenje emisija hlapljivih organskih spojeva u proizvodnom procesu, što je najbolja metoda za kontrolu onečišćenja organskim otpadnim plinovima. Međutim, zbog ograničenja tehničke razine, neizbježno će se ispuštati i propuštati različite koncentracije organskih ispušnih plinova u okoliš, što je teško postići.
(2) Metoda upravljanja kontrolom i uklanjanjem hlapljivih organskih spojeva (VOC) na kraju proizvodnje može se podijeliti u dvije kategorije: tehnologija recikliranja i tehnologija uništavanja.
Tehnologija oporavka: je korištenje fizikalnih metoda za oporabu hlapljivih organskih spojeva (VOC) nerazornim metodama, uglavnom metodom adsorpcije aktivnim ugljenom, metodom kondenzacije, metodom membranske obrade i tako dalje. Ova vrsta metode ne samo da može učinkovito kontrolirati emisiju HOS-a, već i recikliranje može uštedjeti resurse i donijeti ekonomske koristi, stoga joj se posvećuje sve veća pozornost.
Tehnologija uništavanja: to jest, putem kemijskih ili bioloških reakcija, HOS-ovi se razgrađuju oksidacijom otpadnih plinova u netoksične ili niskotoksične tvari destruktivnim metodama, a glavne tehnologije su izgaranje, fotokatalitička razgradnja, plazma tehnologija, biorazgradnja i tako dalje.
Tehnologija obrade otpadnih plinova VOC-a je jedinstveni proces obrade. Prema specifičnoj situaciji i zahtjevima emisija otpadnih plinova VOC-a, treba odabrati odgovarajući proces. Zbog široke raznolikosti VOC-a, složenih komponenti i različitih svojstava, u mnogim slučajevima korištenje tehnologije pročišćavanja često je teško zadovoljiti zahtjeve upravljanja i vrlo je neekonomično. Korištenjem prednosti različitih tehnologija obrade jedinica, kombinirani proces obrade ne samo da može zadovoljiti zahtjeve emisija, već i smanjiti operativne troškove opreme.
Princip tehnologije sustava koncentracije zeolita rotora + katalitičkog izgaranja:
Prva tehnologija koja se koristi za rješavanje problema s VOC-ima je metoda adsorpcije, među kojima je najčešće korištena i tipičnija adsorpcija aktivnim ugljenom. Metoda adsorpcije aktivnim ugljenom za adsorpciju i obradu halogenog dima i benzena vrlo je uobičajena u industriji. Glavni princip metode adsorpcije je korištenje poroznih materijala s velikom specifičnom površinom kao adsorbenta. Kada VOC-i prolaze kroz adsorbent, zbog velike specifične površine adsorbenta, molekule VOC-a se zarobljavaju na unutarnjoj površini mikropora adsorbentom, čime se postiže učinak pročišćavanja plina. Kao nova kombinacija i učinkovita tehnologija obrade adsorpcijom VOC-a, zeolitni koncentrator rotora + tehnologija katalitičkog izgaranja široko se koristi u inozemstvu.
(1) Vrsta adsorbenta
Adsorpcijski materijal je srž tehnologije kotača, a najčešće se koristi aktivni ugljen i zeolitno molekularno sito. Aktivni ugljen ima bogate mikropore, veliku specifičnu površinu, snažan adsorpcijski kapacitet i veliku brzinu te se široko koristi u tehnologiji kotača. Aktivni ugljen kao adsorbent za obradu otpadnih plinova ima veliki adsorpcijski kapacitet i nisku cijenu, ali se pore lako zatvaraju, a sam aktivni ugljen ima određenu zapaljivost te se lako zapali prilikom desorpcije, što predstavlja određenu sigurnosnu opasnost i ne zadovoljava zahtjeve sigurnosti proizvodnje te će biti pogođen praktičnom primjenom.
Zeolitno molekularno sito je vrsta hidratnog materijala sa specifičnom skeletnom strukturom kristalne metalne soli aluminijevog silikata. Opća kemijska formula je sljedeća:
[(A102)x - (SiO2)y] - zH20o
Gdje M predstavlja kation, m predstavlja broj valentnih stanja, z predstavlja broj hidratacije, x i deset tisuća su cijeli brojevi, nakon što je struktura aktivirana, A. Voda u glavi će nestati, a preostale komponente će se pomaknuti i formirati kaveznu strukturu s otvorom od 3~10 Å.
Selektivni adsorpcijski kapacitet zeolitnog molekularnog sita uglavnom je posljedica pravilne strukture. Pravila rasporeda otvora zeolitnog molekularnog sita, jednolika raspodjela, odabir adsorpcije uglavnom je zbog različitih veličina otvora zeolita, u normalnim okolnostima, molekularno sito će adsorbirati samo molekule molekularnog dinamičkog promjera manjeg od otvora molekularnog sita.
Također postoje velike razlike u strukturi kostura i veličini pora različitih vrsta molekularnih sita, a struktura kostura molekularnih sita ima varijabilnost unutar raspona stupnjeva, tako da se neke molekule s molekularno-dinamičkim promjerom nešto većim od veličine pora također mogu adsorbirati, ali će brzina adsorpcije i kapacitet adsorpcije biti značajno smanjeni.
Budući da u strukturi postoje kationi, a skeletna struktura je negativno nabijena, samo molekularno sito ima polaritet. Kation zeolitnog molekularnog sita generirat će jako pozitivno električno polje kako bi privukao negativno središte polarnih molekula ili polarizabilne molekule elektrostatskom indukcijom zeolitnog molekularnog sita nakon polarizacije.
Stoga, zeolitna molekularna sita mogu adsorbirati molekule s jakom polarnošću ili lakom polarizacijom, ali kinetičkim promjerom nešto većim od veličine njihovih pora. Budući da molekularno sito ima posebnu strukturu pora, tako da ima posebne performanse, pod uvjetima visoke temperature i niskog tlaka također može ostvariti svoj adsorpcijski kapacitet. Trenutno se za adsorpciju često koriste vrste molekularnih sita 13X, NaY, mercerit i ZSM-5.
Uvod u princip zeolitnog kotača
Studija je zaključila da: ako se valoviti i ravni keramički vlaknasti papir obrađuje anorganskim vezivnim postupkom kako bi se napravio saćasti kotač, a zatim se zeolit s apsorpcijom vode nanese na kanal kotača, kotač će postati upijajući kotač, nakon čega su eksperimenti dokazali da je adsorpcijski kotač za pročišćavanje hlapljivih organskih spojeva vrlo učinkovit.
Zona koncentracije zeolitnog kanala može se podijeliti na tri dijela: zonu obrade, zonu regeneracije i zonu hlađenja. Koncentracijski kanal radi kontinuirano u svakoj zoni. HOS organski otpadni plin filtrira se kroz predfilter, a zatim kroz područje obrade uređaja za koncentracijski kanal.
Hlapljivi organski spojevi (VOC) u području obrade uklanjaju se adsorpcijom adsorbenta, a pročišćeni zrak se ispušta iz područja obrade koncentracijskog kanala. Hlapljivi organski spojevi iz otpadnog plina adsorbirani u koncentracijskom kanalu desorbiraju se i koncentriraju 5~15 puta obradom vrućim zrakom u području regeneracije.
Koncentrirani mlaz se hladi u zoni hlađenja, a zrak kroz zonu hlađenja se zagrijava i koristi kao reciklirani zrak kako bi se postigao učinak pročišćavanja i uštede energije.
Proces katalitičke oksidacije:
Katalitički proces izgaranja provodi se u jedinici za katalitičko izgaranje. Organski otpadni plin se prethodno zagrijava na 200-400 °C kroz izmjenjivač topline, a zatim ulazi u komoru za izgaranje. Pri prolasku kroz sloj katalizatora, molekule ugljikovodika i molekule kisika u smjesi plinova adsorbiraju se na površini katalizatora i aktiviraju. Budući da površinska adsorpcija smanjuje energiju aktivacije reakcije, ugljikovodici se brzo oksidiraju s molekulama kisika na nižim temperaturama kako bi se proizveo ugljikov dioksid i voda.
Koncentracija adsorpcije zeolita rotorom - proces katalitičkog izgaranja:
Osnovna ideja tehnologije katalitičkog izgaranja koncentracijom zeolita u kotaču jest da se hlapljivi organski spojevi (VOC) u industrijskom otpadnom plinu niske koncentracije i velikog volumena zraka odvajaju i koncentriraju metodom adsorpcijske separacije, a onečišćeni zrak visoke koncentracije i malog volumena zraka nakon koncentracije razgrađuje se i pročišćava metodom izgaranja, što je obično poznato kao metoda adsorpcijske separacije i koncentracije + razgradnje i pročišćavanja izgaranjem.
Adsorpcijski klizač sa saćastom strukturom ugrađen je u ljusku podijeljenu na zone adsorpcije, regeneracije i hlađenja, te se polako okreće brzinom od 3 ~ 8 okretaja na sat pomoću motora za regulaciju brzine.
Tri zone adsorpcije, regeneracije i hlađenja povezane su s prolazima za zrak za obradu, zrak za hlađenje i zrak za regeneraciju. Nadalje, kako bi se spriječilo propuštanje zraka između zračnih kanala i opsega adsorpcijskog kanala i ljuske između svake zone, pregradne ploče i adsorpcijskog kanala, opseg adsorpcijskog kanala i ljuske opremljeni su brtvenim materijalom od fluoro gume otpornim na visoke temperature i otapala.
Ventilator br. 1 pokreće VOC-ove koji sadrže ispušne plinove kroz područje a radnog kola, koje je područje adsorpcije. Različiti adsorpcijski materijali mogu se napuniti u radnom kolu prema različitim ciljevima. Područje a adsorbiranih VOC-ova dolazi u područje b za desorpciju rotacijom radnog kola. Protok zraka visoke temperature kroz prijenos topline 1 desorbirati će VOC-ove adsorbirane na radnom kolu i dosegnuti temperaturu paljenja putem prijenosa topline 2, a zatim ući u katalitičku komoru za izgaranje radi reakcije katalitičke oksidacije. Budući da se radno kolo nakon desorpcije mora adsorbirati, područje hlađenja c postavlja se pored područja desorpcije kako bi se hladilo zrakom, a ohlađeni topli zrak postaje vrući zrak za desorpciju putem prijenosa topline 1.
Za trenutnu proizvodnju čipova, industriju LCD panela, industriju poluvodiča, tiskarsku industriju, industriju premaza i druga industrijska područja proizvodnje, fiksna metoda proizvodnje mora koristiti veliku količinu organskih otapala koja se koriste kao sredstva za čišćenje, fotorezisti, tekućine za skidanje, razrjeđivači itd. U tom procesu nastaje velika količina organskog otpadnog plina. Ovi organski otpadni plinovi imaju veliki volumen zraka i nisku koncentraciju. Kako bi se učinkovito obradila ova vrsta otpadnog plina koji sadrži VOC komponente, metoda adsorpcije i koncentracije zeolitnim rotorom trenutno je najučinkovitija metoda obrade.
Raspon primjene zeolitnih rotacijskih sustava za koncentraciju + katalitičko izgaranje:
Rotacijski sustavi za koncentraciju i katalitičko izgaranje zeolita imaju širok raspon primjena, pokrivajući širok raspon industrija i uvjeta obrade ispušnih plinova. Ova inovativna tehnologija uglavnom se koristi u uvjetima obrade otpadnih plinova s niskom koncentracijom i velikim volumenom zraka te je prikladna za razne industrijske primjene.
Jedna od glavnih prednosti zeolitnog rotorskog koncentratora je njegova sposobnost obrade otpadnih plinova koji ne sadrže halogene poput S, N, Cl, F itd. Ako su te komponente prisutne, mogu se obraditi u fazi predobrade prije izgaranja kako bi se osiguralo da se nakon procesa izgaranja ne stvaraju nove komponente ispušnih plinova.
Osim toga, vrelište ispušnog plina ne smije biti previsoko da bi se učinkovito obradio ovim sustavom. Ako vrelište prelazi 300 °C i izloženo je vrućem zraku, organski otpadni plin adsorbiran na molekularnom situ zeolita neće se desorbirati dugo vremena, što utječe na učinkovitost procesa obrade.
Ova napredna tehnologija prikladna je za razne industrije, uključujući kemijske pogone, pogone za bojanje, farmaceutske tvrtke, tvornice elektronike, proizvođače namještaja, tvrtke za pakiranje i tiskaru te pogone za bojanje. Učinkovito tretira organska otapala i emisije organskih otpadnih plinova iz ovih različitih industrija, što je čini svestranim i vrijednim rješenjem za tvrtke koje žele poboljšati svoje procese obrade otpadnih plinova.
Važno je napomenuti da se otpadni plinovi mogu adsorbirati, a zatim desorbirati zeolitima, što ih čini prikladnim kandidatima za obradu. Međutim, ako ispušni plin sadrži S, N, Cl, F i druge komponente, nakon izgaranja će se proizvoditi sekundarni zagađivači, te nije prikladan za katalitičku obradu izgaranjem.
Ukratko, rotacijski sustavi koncentracije i katalitičkog izgaranja zeolita imaju širok raspon primjena i pružaju pouzdana i učinkovita rješenja za obradu otpadnih plinova hlapljivih organskih spojeva (VOC) u raznim industrijama. Njegova sposobnost rukovanja velikim količinama zraka i niskim koncentracijama čini ga vrijednim resursom kada se žele poboljšati procesi obrade ispušnih plinova.