Išsami informacija apie lakiųjų organinių junginių (LOJ) atliekų dujų valymo sistemos sprendimą
Sparčiai vystantis ekonomikai, pastaraisiais metais į orą patenka daug lakiųjų organinių junginių (LOJ), kurie tapo vienu pagrindinių oro teršalų šaltinių, keliančių didelę grėsmę žmonių sveikatai ir ekosistemos pusiausvyrai, todėl LOJ valdymo pabaiga sulaukė didelio visuomenės dėmesio.
Remiantis esama vieno terminalo oro valymo technologija, išsamiai aptariamas kombinuotos adsorbcijos koncentracijos ir katalizinio degimo technologijos, tinkamos dideliam nuotekų oro kiekiui ir mažai lakiųjų organinių junginių koncentracijai, principas, proceso eiga, tyrimų būklė ir plėtros perspektyvos.
LOJ dujos daugiausia kenkia atmosferai:
(1) Kai kurie yra toksiški ir kancerogeniški bei kelia pavojų žmonių sveikatai;
(2) Lakiuosiuose organiniuose junginiuose (LOJ) esantys angliavandeniliai ir azoto oksidai reaguoja su ultravioletinių spindulių poveikiu ir sudaro ozoną, kuris gali sukelti atmosferos fotocheminį smogą ir kelti pavojų žmonių sveikatai bei augalų augimui;
(3) Dalyvauti antrinių aerozolių susidaryme atmosferoje. Dauguma antrinių aerozolių yra smulkios dalelės, kurias sunku nusėsti. Jos gali išlikti atmosferoje ilgesnį laiką ir turi stiprią sklaidos jėgą šviesai, o tai gali žymiai sumažinti atmosferos matomumą;
Šiuo metu daugelyje miestų atmosferos aplinkų pastebima regioninė miglos tarša, ozonas ir rūgštus lietus bei kitos trys sudėtingos oro taršos charakteristikos, o LOJ yra vienas iš svarbiausių šį poveikį skatinančių veiksnių.
Įprasta lakiųjų organinių junginių (LOJ) dujų apdorojimo technologija:
LOJ valdymas buvo skubus, dabartinė LOJ dujų valymo technologija daugiausia skirstoma į dvi kategorijas:
(1) Kontrolė prie šaltinio – tai priemonės, skirtos užkirsti kelią lakiųjų organinių junginių (LOJ) išmetimui gamybos procese arba jį sumažinti. Tai geriausias būdas kontroliuoti organinių atliekų dujų taršą. Tačiau dėl techninių apribojimų neišvengiamai į aplinką bus išleidžiamos ir nutekės skirtingos koncentracijos organinių išmetamųjų dujų, o tai sunku pasiekti.
(2) Lakiųjų organinių junginių dujų kontrolės ir šalinimo gamybos pabaigoje valdymo metodą galima suskirstyti į dvi kategorijas: perdirbimo technologiją ir naikinimo technologiją.
Atgavimo technologija: tai fizikinių metodų, skirtų lakiųjų organinių junginių (LOJ) dujoms atgauti, naudojimas neardomaisiais metodais, daugiausia aktyvuotos anglies adsorbcijos metodu, kondensacijos metodu, membraninio apdorojimo metodu ir kt. Toks metodas ne tik veiksmingai kontroliuoja LOJ emisiją, bet ir perdirbimas gali taupyti išteklius bei duoti ekonominę naudą, todėl jam skiriama vis daugiau dėmesio.
Naikinimo technologija: tai yra, cheminės arba biologinės reakcijos būdu lakiųjų organinių junginių (LOJ) skaidymas išmetamosiose dujose oksidacijos būdu į netoksiškas arba mažai toksiškas medžiagas, naudojant destruktyvius metodus, pagrindinės technologijos yra deginimas, fotokatalizinis skaidymas, plazmos technologija, biologinis skaidymas ir kt.
LOJ išmetamųjų dujų valymo technologija yra vienas apdorojimo procesas, atsižvelgiant į konkrečią situaciją ir LOJ išmetamųjų dujų emisijos reikalavimus, pasirinkite tinkamą procesą; Dėl didelės LOJ įvairovės, sudėtingų komponentų, skirtingų savybių daugeliu atvejų valymo technologijos naudojimas dažnai yra sudėtingas ir labai neekonomiškas, kad būtų įvykdyti valdymo reikalavimai. Pasinaudojant skirtingų vienetinių apdorojimo technologijų privalumais, kombinuotas apdorojimo procesas gali ne tik atitikti emisijos reikalavimus, bet ir sumažinti įrangos eksploatavimo sąnaudas.
Pagrindinė ceolito rotoriaus koncentracijos + katalizinio degimo sistemų technologija:
Pirmoji technologija, naudojama lakiųjų organinių junginių (LOJ) dujoms apdoroti, yra adsorbcijos metodas, iš kurio dažniausiai naudojama ir tipiškiausia yra aktyvuotos anglies adsorbcija. Aktyvuotos anglies adsorbcijos metodas, skirtas halogenų dūmų ir benzeno adsorbcijai ir apdorojimui, pramonėje yra labai paplitęs. Pagrindinis adsorbcijos metodo principas yra naudoti porėtas medžiagas su dideliu savituoju paviršiaus plotu kaip adsorbentą. Kai LOJ dujos teka per adsorbentą, dėl didelio adsorbento savitojo paviršiaus ploto LOJ molekulės yra sulaikomos ant vidinio mikroporos paviršiaus adsorbento, taip pasiekiant dujų valymo efektą. Kaip naujas ir efektyvus LOJ adsorbcijos apdorojimo technologijos derinys, ceolito ratinio rotoriaus koncentratorius ir katalizinio degimo technologija buvo plačiai naudojama užsienio šalyse.
(1) Adsorbento tipas
Adsorbcijos medžiaga yra ratų technologijos pagrindas, dažniausiai naudojama aktyvuota anglis ir ceolito molekulinis sietas. Aktyvuota anglis turi daug mikroporų, didelį savitąjį paviršiaus plotą, stiprų adsorbcijos pajėgumą, didelį greitį ir yra plačiai naudojama ratų technologijoje. Aktyvuota anglis, kaip adsorbentas išmetamosioms dujoms valyti, turi didelį adsorbcijos pajėgumą, yra nebrangi, tačiau jos poras lengva užkimšti, o pati aktyvuota anglis yra degi, desorbcijos metu lengvai užsidega, kelia tam tikrą pavojų saugai, neatitinka saugos gamybos reikalavimų ir praktinio pritaikymo metu gali būti paveikta.
Ceolito molekulinis sietas yra hidratuota medžiaga, turinti specifinę kristalinės aliuminio silikato metalo druskos skeleto struktūrą. Bendra cheminė formulė yra tokia:
[(A102)x - (SiO2)y] -zH20o
Kur M reiškia katijoną, m – valentinių būsenų skaičių, z – hidratacijos skaičių, x ir dešimt tūkstančių yra sveikieji skaičiai. Po struktūros aktyvavimo A. Vanduo galvutėje išnyks, o likę komponentai pasislinks, sudarydami narvelinę struktūrą su 3–10 Å angos skersmeniu.
Ceolito molekulinio sieto selektyvus adsorbcijos pajėgumas daugiausia susijęs su taisyklinga struktūra. Ceolito molekulinio sieto angų išdėstymo taisyklės, vienodas pasiskirstymas ir adsorbcijos pasirinkimas daugiausia priklauso nuo skirtingo ceolito angų dydžio. Įprastomis aplinkybėmis molekulinis sietas adsorbuoja tik tas molekules, kurių dinaminis skersmuo yra mažesnis už molekulinio sieto angos dydį.
Taip pat yra didelių skirtumų tarp skirtingų tipų molekulinių sietų skeleto struktūros ir porų dydžio, o molekulinių sietų skeleto struktūra kinta laipsnių diapazone, todėl kai kurios molekulės, kurių molekulinis dinaminis skersmuo yra šiek tiek didesnis nei porų dydis, taip pat gali būti adsorbuojamos, tačiau adsorbcijos greitis ir adsorbcijos pajėgumas žymiai sumažės.
Kadangi struktūroje yra katijonų, o karkasinė struktūra yra neigiamai įkrauta, tai yra pats molekulinis sietas, turintis poliškumą. Ceolito molekulinio sieto katijonas generuoja stiprų teigiamą elektrinį lauką, kad po poliarizacijos ceolito molekulinio sieto elektrostatinės indukcijos būdu pritrauktų polinių molekulių arba poliarizuojamų molekulių neigiamą centrą.
Todėl ceolito molekuliniai sietai gali adsorbuoti stipriai poliškas arba lengvai poliarizuotas molekules, kurių kinetinis skersmuo yra šiek tiek didesnis nei jų porų dydis. Kadangi molekulinis sietas turi ypatingą porų struktūrą, todėl pasižymi ypatingomis savybėmis, jis gali padidinti savo adsorbcijos pajėgumą esant aukštai temperatūrai ir žemam slėgiui. Šiuo metu adsorbcijai dažniausiai naudojami 13X, NaY, merceritas ir ZSM-5 molekuliniai sietai.
Ceolito rato principo įvedimas
Tyrimo išvadose teigiama, kad jei gofruotas ir plokščias keraminis pluošto popierius neorganiniu būdu sujungiamas su korio formos ratu, o tada rato kanale sumaišomas su vandeniu, ratas tampa sugeriančiu ratu. Eksperimentai įrodė, kad adsorbcijos ratas yra labai efektyvus lakiųjų organinių junginių valymui.
Ceolito bėgelio koncentracijos zoną galima suskirstyti į tris dalis: apdorojimo zoną, regeneravimo zoną ir aušinimo zoną. Kiekvienoje zonoje koncentravimo bėgelis veikia nuolat. LOJ organinės atliekos filtruojamos per išankstinį filtrą, o po to per koncentravimo bėgelio įrenginio apdorojimo zoną.
Apdorojimo zonoje esantys LOJ pašalinami adsorbuojant adsorbentą, o išvalytas oras išleidžiamas iš koncentravimo įrenginio apdorojimo zonos. Koncentravimo įrenginyje adsorbuoti organinių atliekų LOJ desorbuojami ir 5–15 kartų sukoncentruojami karšto oro apdorojimu regeneravimo zonoje.
Koncentruotas bėgikas aušinamas aušinimo zonoje, o oras per aušinimo zoną kaitinamas ir naudojamas kaip perdirbtas oras, kad būtų pasiektas valymo ir energijos taupymo efektas.
Katalizinio oksidavimo procesas:
Katalizinio degimo procesas atliekamas katalizinio degimo įrenginyje. Organinės atliekos per šilumokaitį pašildomos iki 200–400 °C ir patenka į degimo kamerą. Praeidamos pro katalizatoriaus sluoksnį, dujų mišinyje esančios angliavandenilių ir deguonies molekulės adsorbuojamos ant katalizatoriaus paviršiaus ir atitinkamai aktyvuojamos. Kadangi paviršiaus adsorbcija sumažina reakcijos aktyvacijos energiją, žemesnėje temperatūroje angliavandeniliai greitai oksiduojami deguonies molekulėmis, susidarant anglies dioksidui ir vandeniui.
Ceolito rotoriaus adsorbcijos koncentracija – katalizinio degimo procesas:
Pagrindinė ceolito rato koncentracijos katalizinio degimo technologijos idėja yra ta, kad pramoninių išmetamųjų dujų, kurių koncentracija yra maža, o oro tūris didelis, LOJ yra atskiriami ir koncentruojami adsorbcijos atskyrimo metodu, o užterštas oras, kurio koncentracija didelė, o oro tūris mažas, po koncentracijos suskaidomas ir išvalomas degimo metodu, paprastai vadinamu adsorbcijos atskyrimo koncentracija + degimo skaidymo ir gryninimo metodu.
Korpuse sumontuotas korio struktūros adsorbcijos bėgelis, padalintas į adsorbcijos, regeneracijos ir aušinimo zonas, ir lėtai sukasi 3–8 apsisukimų per valandą greičiu, varomas greičio reguliavimo variklio.
Trys adsorbcijos, regeneracijos ir aušinimo zonos yra atitinkamai sujungtos apdorojimo oro, aušinimo oro ir regeneracijos oro kanalais. Be to, siekiant išvengti oro nutekėjimo tarp vėjo kanalų ir adsorbcijos bėgelio perimetro bei apvalkalo tarp kiekvienos zonos, pertvaros plokštės ir adsorbcijos bėgelio, adsorbcijos bėgelio perimetras ir apvalkalas yra padengti aukštai temperatūrai ir tirpikliams atsparia fluoro gumos sandarinimo medžiaga.
Nr. 1 ventiliatorius varo išmetamąsias dujas su lakiaisiais organiniais junginiais (LOJ) per bėgelio a sritį, kuri yra adsorbcijos sritis. Priklausomai nuo tikslų, į bėgelį galima užpildyti skirtingomis adsorbcijos medžiagomis. Adsorbuotų LOJ a sritis, bėgeliui sukantis, patenka į b sritį desorbcijai. Aukštos temperatūros oro srautas per šilumos perdavimą 1 desorbuoja ant bėgelio adsorbuotus LOJ ir per šilumos perdavimą 2 pasiekia užsidegimo temperatūrą, o tada patenka į katalizinio degimo kamerą katalizinei oksidacijos reakcijai. Kadangi po desorbcijos bėgelį reikia adsorbuoti, šalia desorbcijos srities nustatoma aušinimo sritis c, kuri aušinama oru, o atvėsintas šiltas oras tampa karštu oru desorbcijai per šilumos perdavimą 1.
Dabartinėje lustų gamybos, LCD ekranų pramonės, puslaidininkių pramonės, spausdinimo pramonės, dangų pramonės ir kitose pramoninės gamybos srityse. Jo fiksuotas gamybos metodas turi naudoti daug organinių tirpiklių, naudojamų kaip valymo priemonė, fotorezistas, šalinimo skystis, skiediklis ir kt. Šiame procese susidarys daug organinių atliekų dujų. Šios organinės atliekos yra didelio tūrio ir mažos koncentracijos. Todėl, norint efektyviai apdoroti tokias išmetamas dujas, kuriose yra lakiųjų organinių junginių (LOJ), šiuo metu efektyviausias apdorojimo metodas yra ceolito rotoriaus adsorbcijos ir koncentravimo metodas.
Ceolito rotacinės koncentracijos + katalizinio degimo sistemų taikymo sritis:
Ceolito rotacinės koncentracijos ir katalizinio degimo sistemos yra plačiai naudojamos įvairiose pramonės šakose ir išmetamųjų dujų valymo sąlygose. Ši novatoriška technologija daugiausia naudojama išmetamųjų dujų valymo sąlygomis, esant mažai koncentracijai ir dideliam oro kiekiui, ir tinka įvairioms pramonės reikmėms.
Vienas iš pagrindinių ceolito rotoriaus koncentratoriaus privalumų yra jo gebėjimas apdoroti išmetamąsias dujas, kuriose nėra halogenų, tokių kaip S, N, Cl, F ir kt. Jei šių komponentų yra, juos galima apdoroti išankstinio apdorojimo etape prieš degimą, siekiant užtikrinti, kad po degimo proceso nesusidarytų naujų išmetamųjų dujų komponentų.
Be to, išmetamųjų dujų virimo temperatūra negali būti per aukšta, kad jas būtų galima efektyviai apdoroti naudojant šią sistemą. Jei virimo temperatūra viršija 300 °C ir jos yra veikiamos karšto oro, ant ceolito molekulinio sieto adsorbuotos organinės atliekos ilgai nebus desorbuojamos, o tai turės įtakos valymo proceso efektyvumui.
Ši pažangi technologija tinka įvairioms pramonės šakoms, įskaitant chemijos gamyklas, dažymo įmones, farmacijos įmones, elektronikos gamyklas, baldų gamintojus, pakavimo ir spausdinimo įmones bei dažymo įrenginius. Ji efektyviai apdoroja organinius tirpiklius ir organinių atliekų dujas iš šių įvairių pramonės šakų, todėl tai universalus ir vertingas sprendimas įmonėms, norinčioms patobulinti savo atliekų dujų valymo procesus.
Pažymėtina, kad išmetamosios dujos gali būti adsorbuojamos, o vėliau desorbuojamos ceolitų, todėl jos tinka apdorojimui. Tačiau jei išmetamosiose dujose yra S, N, Cl, F ir kitų komponentų, po degimo susidarys antriniai teršalai, todėl jos netinka kataliziniam apdorojimui.
Apibendrinant, ceolito rotacinės koncentracijos ir katalizinio degimo sistemos yra plačiai pritaikomos ir suteikia patikimus bei efektyvius sprendimus lakiųjų organinių junginių (LOJ) išmetamųjų dujų valymui įvairiose pramonės šakose. Gebėjimas apdoroti didelius oro kiekius ir mažas koncentracijas daro jas vertingu privalumu siekiant tobulinti išmetamųjų teršalų valymo procesus.