ՑՕԳ թափոնային գազերի մշակման համակարգի լուծման մանրամասները
Տնտեսության արագ զարգացման հետ մեկտեղ, մեծ քանակությամբ օրգանական ցնդող միացություններ՝ ցնդող օրգանական միացությունները (ՑՕՄ), վերջին տարիներին դարձել են օդի աղտոտիչների հիմնական աղբյուրներից մեկը, ինչը մեծ սպառնալիք է ստեղծել մարդու առողջության և էկոհամակարգի հավասարակշռության համար, իսկ ՑՕՄ-ների կառավարման դադարեցումը լայն ուշադրություն է գրավել հասարակության կողմից։
Գոյություն ունեցող մեկ տերմինալային օդի մշակման տեխնոլոգիայի հիման վրա մանրամասն քննարկվում են մեծ ծավալի թափոնային օդի և ցնդող օրգանական միացությունների (VOC) ցածր կոնցենտրացիայի համար հարմար համակցված ադսորբցիոն կոնցենտրացիոն-կատալիտիկ այրման տեխնոլոգիայի սկզբունքը, գործընթացի հոսքը, հետազոտության վիճակը և զարգացման հեռանկարները։
ՑՕՕ գազերը հիմնականում վնասում են մթնոլորտը՝
(1) Որոշները թունավոր և քաղցկեղածին են և վտանգում են մարդու առողջությունը։
(2) ՑՕՕ-ներում պարունակվող ածխաջրածիններն ու ազոտի օքսիդները ուլտրամանուշակագույն լույսի ազդեցության տակ ռեակցիայի մեջ են մտնում՝ առաջացնելով օզոն, ինչը կարող է հանգեցնել մթնոլորտային ֆոտոքիմիական սմոգի երևույթների և վտանգել մարդու առողջությունն ու բույսերի աճը։
(3) Մասնակցում են մթնոլորտում երկրորդային աէրոզոլների առաջացմանը։ Երկրորդային աէրոզոլների մեծ մասը մանր մասնիկներ են, որոնք հեշտությամբ չեն նստում։ Դրանք կարող են ավելի երկար ժամանակ մնալ մթնոլորտում և ունեն լույսի նկատմամբ ուժեղ ցրման ուժ, ինչը կարող է զգալիորեն նվազեցնել մթնոլորտային տեսանելիությունը։
Ներկայումս քաղաքային մթնոլորտային շատ միջավայրեր ցուցաբերում են տարածաշրջանային մշուշոտ աղտոտվածություն, օզոնային և թթվային անձրևներ, ինչպես նաև օդի աղտոտման երեք այլ բարդ բնութագրեր, իսկ ցնդող օրգանական միացությունները (VOC) ամենակարևոր խթանիչ նյութերից մեկն են։
Ցնդող օրգանական միացությունների (VOC) գազի ընդհանուր մշակման տեխնոլոգիա.
ՑՕՕ-ների կառավարումը հրատապ է եղել, ներկայիս ՑՕՕ-ների գազի մշակման տեխնոլոգիան հիմնականում բաժանված է երկու կատեգորիայի՝
(1) Ակունքում վերահսկողությունը, մասնավորապես, վերաբերում է արտադրական օղակում ցնդող օրգանական միացությունների արտանետումները կանխելու կամ նվազեցնելու միջոցառումներին, որը օրգանական թափոններից գազերի աղտոտումը վերահսկելու լավագույն մեթոդն է: Սակայն, տեխնիկական մակարդակի սահմանափակման պատճառով, այն անխուսափելիորեն կարտանետի և կարտահոսի օրգանական արտանետվող գազերի տարբեր կոնցենտրացիաներ շրջակա միջավայր, ինչը դժվար է իրականացնել:
(2) Արտադրության ավարտին ցնդող օրգանական միացությունների (VOC) գազի վերահսկման և վերացման կառավարման մեթոդը կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ վերամշակման տեխնոլոգիա և ոչնչացման տեխնոլոգիա։
Վերականգնման տեխնոլոգիա. ցնդող օրգանական միացությունների (VOC) վերականգնման համար ֆիզիկական մեթոդների կիրառումը՝ գազային ոչ ապակառուցողական մեթոդներով, հիմնականում ակտիվացված ածխածնի ադսորբցիայի մեթոդով, խտացման մեթոդով, թաղանթային մշակման մեթոդով և այլն: Այս տեսակի մեթոդը ոչ միայն կարող է արդյունավետորեն վերահսկել ցնդող օրգանական միացությունների արտանետումները, այլև վերամշակումը կարող է խնայել ռեսուրսներ և բերել տնտեսական օգուտներ, ուստի այն ավելի ու ավելի մեծ ուշադրություն է գրավում:
Ոչնչացման տեխնոլոգիա. այսինքն՝ քիմիական կամ կենսաբանական ռեակցիայի միջոցով ցնդող օրգանական միացությունները (VOC) օքսիդացման միջոցով քայքայելու միջոցով վերածվում են ոչ թունավոր կամ ցածր թունավոր նյութերի։ Քայքայիչ մեթոդներն են՝ այրումը, ֆոտոկատալիտիկ քայքայումը, պլազմային տեխնոլոգիան, կենսաքայքայումը և այլն։
ՑՕԱ-ների թափոնային գազերի մշակման տեխնոլոգիան մեկ մշակման գործընթաց է, որը կախված է կոնկրետ իրավիճակից և ՑՕԱ-ների թափոնային գազերի արտանետումների պահանջներից, ընտրվում է համապատասխան գործընթացը։ ՑՕԱ-ների լայն բազմազանության, բարդ բաղադրիչների, տարբեր հատկությունների պատճառով, շատ դեպքերում մաքրման տեխնոլոգիայի կիրառումը հաճախ դժվար է բավարարել կառավարման պահանջները և շատ ոչ տնտեսապես շահավետ է։ Տարբեր միավորային մշակման տեխնոլոգիաների առավելությունների շնորհիվ համակցված մշակման գործընթացը կարող է ոչ միայն բավարարել արտանետումների պահանջները, այլև նվազեցնել սարքավորումների շահագործման արժեքը։
Զեոլիտային ռոտորի կոնցենտրացիայի + կատալիտիկ այրման համակարգերի հիմնական տեխնոլոգիան.
ՑՕՕ գազերի հետ աշխատելու համար օգտագործվող առաջին տեխնոլոգիան ադսորբցիայի մեթոդն է, որի մեջ ամենատարածված և առավել տարածված է ակտիվացված ածխածնի ադսորբցիան, որը հալոգենային ծխի և բենզոլի ադսորբցիայի և մշակման համար ակտիվացված ածխածնի ադսորբցիայի մեթոդի շարքը շատ տարածված է արդյունաբերության մեջ: Ադսորբցիայի մեթոդի հիմնական սկզբունքը մեծ տեսակարար մակերեսով ծակոտկեն նյութերի օգտագործումն է որպես ադսորբենտ: Երբ ՑՕՕ գազը հոսում է ադսորբենտի միջով, ադսորբենտի մեծ տեսակարար մակերեսի պատճառով ՑՕՕ մոլեկուլները ադսորբենտի կողմից կպչում են միկրոծակոտիների ներքին մակերեսին՝ գազի մաքրման էֆեկտին հասնելու համար: Որպես ՑՕՕ ադսորբցիայի մշակման նոր և արդյունավետ տեխնոլոգիա, զեոլիտային անիվային ռոտորային կոնցենտրատորը + կատալիտիկ այրման տեխնոլոգիան լայնորեն կիրառվում է արտասահմանյան երկրներում:
(1) Ադսորբենտի տեսակը
Ադսորբցիոն նյութը անիվի տեխնոլոգիայի միջուկն է, լայնորեն օգտագործվում են ակտիվացված ածուխը և զեոլիտի մոլեկուլային մաղը։ Ակտիվացված ածուխն ունի հարուստ միկրոծակոտիներ, մեծ տեսակարար մակերես, ուժեղ ադսորբցիոն ունակություն, մեծ արագություն, լայնորեն կիրառվում է անիվի տեխնոլոգիայում։ Ակտիվացված ածուխը որպես ադսորբենտ օգտագործվում է թափոնային գազերի մշակման համար, դրա ադսորբցիոն ունակությունը մեծ է, գինը՝ ցածր, բայց դրա ծակոտիները հեշտ է խցանել, և ակտիվացված ածուխն ինքնին ունի որոշակի դյուրավառություն, հեշտությամբ բռնկվում է դեսորբցիայի ժամանակ, կարող է որոշակի անվտանգության վտանգ ներկայացնել, չի համապատասխանում անվտանգության արտադրության պահանջներին և կարող է տուժել գործնական կիրառման ժամանակ։
Զեոլիտի մոլեկուլային մաղը հիդրատ նյութի տեսակ է՝ բյուրեղային ալյումինե սիլիկատային մետաղական աղի որոշակի կմախքային կառուցվածքով։ Ընդհանուր քիմիական բանաձևը հետևյալն է.
[ (A102)x - (SiO2)y] - zH20o
Որտեղ M-ը ներկայացնում է կատիոն, m-ը՝ վալենտային վիճակների քանակը, z-ը՝ հիդրատացիայի քանակը, x-ը և տասը հազարը՝ ամբողջ թվեր են, կառուցվածքի ակտիվացումից հետո՝ A: Գլխի ջուրը կանհետանա, իսկ մնացած բաղադրիչները կշարժվեն՝ ձևավորելով վանդակավոր կառուցվածք՝ 3~10 Å ապերտուրայով:
Զեոլիտային մոլեկուլային մաղի ընտրողական կլանման ունակությունը հիմնականում պայմանավորված է կանոնավոր կառուցվածքով։ Զեոլիտային մոլեկուլային մաղի բացվածքի դասավորության կանոնների, միատարր բաշխման, կլանման ընտրության պատճառով հիմնականում տարբեր են զեոլիտային բացվածքի չափերը։ Նորմալ պայմաններում մոլեկուլային մաղի կողմից կկլանվեն միայն մոլեկուլային դինամիկ տրամագիծը, որը փոքր է մոլեկուլային մաղի բացվածքի տրամագծից։
Տարբեր տեսակի մոլեկուլային մաղերի կմախքային կառուցվածքի և ծակոտիների չափերի մեջ նույնպես մեծ տարբերություններ կան, և մոլեկուլային մաղերի կմախքային կառուցվածքը տատանվում է աստիճանների սահմաններում, ուստի որոշ մոլեկուլներ, որոնց մոլեկուլային դինամիկ տրամագիծը մի փոքր մեծ է ծակոտիների չափից, նույնպես կարող են ադսորբվել դրանով, սակայն ադսորբցիայի արագությունը և ադսորբցիայի հզորությունը զգալիորեն կնվազեն։
Քանի որ կառուցվածքում կան կատիոններ, և կմախքի կառուցվածքը բացասական լիցքավորված է, այն ինքնին մոլեկուլային մաղ է՝ բևեռականությամբ։ Զեոլիտային մոլեկուլային մաղի կատիոնը կստեղծի ուժեղ դրական էլեկտրական դաշտ՝ զեոլիտային մոլեկուլային մաղի էլեկտրաստատիկ ինդուկցիայի միջոցով բևեռացման արդյունքում բևեռային մոլեկուլների բացասական կենտրոնը կամ բևեռացվող մոլեկուլները գրավելու համար։
Հետևաբար, զեոլիտային մոլեկուլային մաղերը կարող են ադսորբել ուժեղ բևեռականություն կամ հեշտ բևեռացում ունեցող, բայց կինետիկ տրամագիծ ունեցող մոլեկուլներ, որոնց անցքերի չափը մի փոքր մեծ է: Քանի որ մոլեկուլային մաղը ունի հատուկ անցքերի կառուցվածք, ուստի այն ունի հատուկ կատարողականություն, բարձր ջերմաստիճանի և ցածր ճնշման պայմաններում կարող է նաև խաղալ իր ադսորբցիոն ունակությունը: Ներկայումս ադսորբցիայի համար հաճախ օգտագործվող մոլեկուլային մաղերի տեսակներն են՝ 13X, NaY, մերսերիտ և ZSM-5:
Զեոլիտի անիվի սկզբունքի ներածություն
Ուսումնասիրությունը եզրակացրել է, որ եթե ալիքավոր և հարթ կերամիկական մանրաթելային թուղթը մշակվի անօրգանական կապակցման եղանակով՝ մեղրամոմի տեսքով անիվ ստանալու համար, ապա զեոլիտը օգտագործվի անիվի խողովակի վրա ջրի կլանմամբ, անիվը կդառնա կլանող անիվ, փորձարկումներից հետո ապացուցվել է, որ ադսորբցիոն անիվը շատ արդյունավետ է VOC-ների մաքրման համար։
Զեոլիտային հոսքագծի կոնցենտրացիայի գոտին կարելի է բաժանել երեք մասի՝ մշակման գոտի, վերականգնման գոտի և սառեցման գոտի: Կոնցենտրացիայի հոսքագիծը անընդհատ աշխատում է յուրաքանչյուր գոտում: ՑՕՕ-ների օրգանական թափոնային գազը զտվում է նախնական ֆիլտրի միջոցով, ապա՝ կոնցենտրացիայի հոսքագծի սարքի մշակման տարածքով:
Մշակման տարածքում ցնդող օրգանական օրգանական միացությունները (ՑՕՄ) հեռացվում են ադսորբենտի ադսորբցիայի միջոցով, և մաքրված օդը դուրս է մղվում կոնցենտրացիոն հոսքագծի մշակման տարածքից: Կոնցենտրացիոն հոսքագծի մեջ ադսորբված օրգանական թափոնային գազային ՑՕՄ-ները դեսորբվում և կոնցենտրացվում են մինչև 5-15 անգամ՝ վերականգնման տարածքում տաք օդի մշակման միջոցով:
Կոնցենտրացված վազորդը սառեցվում է սառեցման գոտում, իսկ սառեցման գոտու միջով անցնող օդը տաքացվում և օգտագործվում է որպես վերամշակված օդ՝ մաքրման և էներգախնայողության էֆեկտին հասնելու համար։
Կատալիտիկ օքսիդացման գործընթաց.
Կատալիտիկ այրման գործընթացն իրականացվում է կատալիտիկ այրման սարքում: Օրգանական թափոն գազը նախապես տաքացվում է մինչև 200-400°C ջերմափոխանակիչի միջոցով, ապա մտնում է այրման խցիկ: Կատալիզատորային շերտով անցնելիս գազային խառնուրդի մեջ պարունակվող ածխաջրածինների և թթվածնի մոլեկուլները ադսորբվում են կատալիզատորի մակերեսին և համապատասխանաբար ակտիվանում: Քանի որ մակերեսային ադսորբցիան նվազեցնում է ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան, ածխաջրածինները արագորեն օքսիդանում են թթվածնի մոլեկուլներով ցածր ջերմաստիճաններում՝ առաջացնելով ածխաթթու գազ և ջուր:
Զեոլիտի ռոտորի ադսորբցիայի կոնցենտրացիա - կատալիտիկ այրման գործընթաց.
Զեոլիտային անիվի կոնցենտրացիոն կատալիտիկ այրման տեխնոլոգիայի հիմնական գաղափարն այն է, որ արդյունաբերական թափոնային գազերի մեջ ցածր կոնցենտրացիայով և մեծ օդի ծավալով ցնդող օրգանական միացությունները (VOC) առանձնացվում և կենտրոնացվում են ադսորբցիոն տարանջատման մեթոդով, իսկ բարձր կոնցենտրացիայով և փոքր օդի ծավալով աղտոտված օդը կոնցենտրացիայից հետո քայքայվում և մաքրվում է այրման մեթոդով, որը հայտնի է որպես ադսորբցիոն տարանջատման կոնցենտրացիա + այրման քայքայում և մաքրման մեթոդ։
Մեղրամոմային կառուցվածքով ադսորբցիոն վազորդը տեղադրված է պատյանի մեջ՝ բաժանված ադսորբցիոն, վերականգնման և սառեցման գոտիների, և պտտվում է դանդաղ՝ ժամում 3-8 պտույտ արագությամբ՝ արագությունը կարգավորող շարժիչի շարժիչի ազդեցության տակ։
Ադսորբցիայի, վերականգնման և սառեցման երեք գոտիները համապատասխանաբար միացված են մշակման օդի, սառեցման օդի և վերականգնման օդի օդային անցուղիներին: Ավելին, քամու խողովակաշարի և ադսորբցիոն հոսքագծի շրջագծի ու յուրաքանչյուր գոտու միջև գտնվող պատյանի միջև օդի արտահոսքը կանխելու համար, բաժանարար թիթեղը և ադսորբցիոն հոսքագիծը, ադսորբցիոն հոսքագծի շրջագիծը և պատյանը հագեցած են բարձր ջերմաստիճանակայուն, լուծիչներին դիմացկուն ֆտորային ռետինե կնքող նյութով:
Թիվ 1 օդափոխիչը արտանետվող գազ պարունակող ցնդող օրգանական միացությունները մղում է հոսքագծի a տարածքով, որը ադսորբցիայի տարածքն է: Շղթայի մեջ կարող են լցվել տարբեր ադսորբցիայի նյութեր՝ ըստ տարբեր նպատակների: Ադսորբված ցնդող օրգանական միացությունների a տարածքը հոսքագծի պտտման հետ միասին անցնում է b տարածք՝ դեսորբցիայի համար: Ջերմափոխանակիչ 1-ի միջոցով բարձր ջերմաստիճանի օդի հոսքը կդսորբցի հոսքագծի վրա ադսորբված ցնդող օրգանական միացությունները և կհասնի բռնկման ջերմաստիճանի ջերմափոխանակիչ 2-ի միջոցով, ապա կմտնի կատալիտիկ այրման խցիկ՝ կատալիտիկ օքսիդացման ռեակցիայի համար: Քանի որ հոսքագիծը պետք է ադսորբվի դեսորբցիայից հետո, սառեցման տարածք c-ն տեղադրվում է օդով սառեցվող դեսորբցիայի տարածքի կողքին, և սառեցված տաք օդը դառնում է տաք օդ՝ ջերմափոխանակիչ 1-ի միջոցով դեսորբցիայի համար:
Չիպերի արտադրության, LCD վահանակների արդյունաբերության, կիսահաղորդչային արդյունաբերության, տպագրական արդյունաբերության, ծածկույթների արդյունաբերության և այլ արդյունաբերական արտադրության ոլորտներում ֆիքսված արտադրության մեթոդը պետք է օգտագործի մեծ քանակությամբ օրգանական լուծիչներ, որոնք օգտագործվում են որպես մաքրող միջոց, լուսակայուն նյութ, մաքրող հեղուկ, նոսրացուցիչ և այլն, այս գործընթացում կառաջանան մեծ քանակությամբ օրգանական թափոններ, որոնք պարունակում են մեծ ծավալի օդ, ցածր կոնցենտրացիա, ուստի այս տեսակի թափոնները, որոնք պարունակում են ցնդող օրգանական միացություններ, արդյունավետորեն մշակելու համար զեոլիտային ռոտորային ադսորբցիայի և կոնցենտրացիայի մեթոդը ներկայումս ամենաարդյունավետ մշակման մեթոդն է։
Զեոլիտի պտտվող կոնցենտրացիայի + կատալիտիկ այրման համակարգերի կիրառման շրջանակը.
Զեոլիտային պտտվող կոնցենտրացիայի և կատալիտիկ այրման համակարգերն ունեն լայն կիրառություն՝ ընդգրկելով արդյունաբերության և արտանետվող գազերի մշակման լայն շրջանակ: Այս նորարարական տեխնոլոգիան հիմնականում օգտագործվում է ցածր կոնցենտրացիայով և մեծ օդի ծավալով արտանետվող գազերի մշակման պայմաններում և հարմար է արդյունաբերական բազմազան կիրառությունների համար:
Զեոլիտային ռոտորային կոնցենտրատորի հիմնական առավելություններից մեկը հալոգեններ, ինչպիսիք են S, N, Cl, F և այլն, չպարունակող թափոնային գազերի մշակումն է: Եթե այս բաղադրիչները առկա են, դրանք կարող են մշակվել այրումից առաջ նախնական մշակման փուլում՝ ապահովելու համար, որ այրման գործընթացից հետո նոր արտանետվող գազի բաղադրիչներ չառաջանան:
Բացի այդ, արտանետվող գազի եռման կետը չպետք է չափազանց բարձր լինի՝ այս համակարգի միջոցով արդյունավետորեն մաքրվելու համար: Եթե եռման կետը գերազանցում է 300°C-ը և ենթարկվում է տաք օդի ազդեցությանը, զեոլիտային մոլեկուլային մաղի վրա ադսորբված օրգանական թափոն գազը երկար ժամանակ չի դեսորբվի, ինչը կազդի մաքրման գործընթացի արդյունավետության վրա:
Այս առաջադեմ տեխնոլոգիան հարմար է տարբեր ոլորտների համար, այդ թվում՝ քիմիական գործարանների, ներկարարական կայանների, դեղագործական ընկերությունների, էլեկտրոնիկայի գործարանների, կահույքի արտադրողների, փաթեթավորման և տպագրական ընկերությունների և ներկարարական կայանների համար: Այն արդյունավետորեն մշակում է այս բազմազան ոլորտներից օրգանական լուծիչներն ու օրգանական թափոնային գազերի արտանետումները, դարձնելով այն բազմակողմանի և արժեքավոր լուծում այն ընկերությունների համար, որոնք ցանկանում են բարելավել իրենց թափոնային գազերի մշակման գործընթացները:
Հատկանշական է, որ թափոնային գազերը կարող են ադսորբվել, ապա դեսորբացվել զեոլիտների կողմից, ինչը դրանք դարձնում է մշակման համար հարմար թեկնածուներ: Այնուամենայնիվ, եթե արտանետվող գազը պարունակում է S, N, Cl, F և այլ բաղադրիչներ, այրումից հետո կառաջանան երկրորդային աղտոտիչներ, և այն հարմար չէ կատալիտիկ այրման մշակման համար:
Ամփոփելով՝ զեոլիտի պտտվող կոնցենտրացիայի և կատալիտիկ այրման համակարգերն ունեն լայն կիրառություն և ապահովում են հուսալի և արդյունավետ լուծումներ տարբեր ոլորտներում ցնդող օրգանական միացությունների (VOC) թափոնային գազերի մշակման համար: Բարձր օդային ծավալների և ցածր կոնցենտրացիաների մշակման դրա ունակությունը այն դարձնում է արժեքավոր ակտիվ՝ արտանետումների մշակման գործընթացները բարելավելու նպատակով: