Detalii despre soluția sistemului de tratare a gazelor reziduale COV
Odată cu dezvoltarea rapidă a economiei, un număr mare de compuși organici volatili (COV) au devenit în ultimii ani una dintre principalele surse de poluanți atmosferici, ceea ce reprezintă o mare amenințare pentru sănătatea umană și echilibrul ecosistemului, iar sfârșitul guvernanței COV a atras o atenție largă din partea societății.
Pe baza tehnologiei existente de tratare a aerului cu terminal unic, sunt discutate în detaliu principiul, fluxul procesului, stadiul cercetării și perspectivele de dezvoltare ale tehnologiei combinate de ardere catalitică cu concentrație de adsorbție, potrivită pentru volume mari de aer rezidual și concentrații scăzute de COV.
COV-urile gazoase dăunează în principal atmosferei:
(1) Unele sunt toxice și cancerigene și pun în pericol sănătatea umană;
(2) Hidrocarburile și oxizii de azot din COV reacționează pentru a genera ozon sub acțiunea luminii ultraviolete, ceea ce poate duce la evenimente de smog fotochimic atmosferic și poate pune în pericol sănătatea umană și creșterea plantelor;
(3) Participă la formarea aerosolilor secundari în atmosferă. Majoritatea aerosolilor secundari sunt particule fine, care nu se sedimentează ușor. Pot rămâne în atmosferă mai mult timp și au o forță puternică de împrăștiere a luminii, ceea ce poate reduce semnificativ vizibilitatea atmosferică;
În prezent, multe medii atmosferice urbane au prezentat poluare regională cu ceață, ozon și ploi acide, precum și alte trei caracteristici complexe de poluare a aerului, iar COV-urile sunt printre cei mai importanți agenți de amplificare.
Tehnologie comună de tratare a gazelor COV:
Guvernanța COV-urilor a fost urgentă, tehnologia actuală de tratare a gazelor COV fiind împărțită în principal în două categorii:
(1) Controlul la sursă se referă în mod specific la măsurile de prevenire sau reducere a emisiilor de COV în procesul de producție, aceasta fiind cea mai bună metodă de control al poluării cu gaze organice reziduale. Cu toate acestea, din cauza limitărilor nivelului tehnic, inevitabil se vor elibera și scurge în mediu diferite concentrații de gaze organice de eșapament, ceea ce este dificil de realizat.
(2) Metoda de guvernanță pentru controlul și eliminarea COV-urilor la sfârșitul producției poate fi împărțită în două categorii: tehnologia de reciclare și tehnologia de distrugere.
Tehnologia de recuperare: este utilizarea metodelor fizice pentru recuperarea COV-urilor prin metode nedistructive, în principal metoda de adsorbție cu cărbune activ, metoda de condensare, metoda de tratare cu membrană și așa mai departe. Acest tip de metodă nu numai că poate controla eficient emisia de COV, dar reciclarea poate economisi resurse și aduce beneficii economice, așa că primește din ce în ce mai multă atenție.
Tehnologie de distrugere: adică, prin reacții chimice sau biologice, se transformă compușii organici volatili (COV) în substanțe netoxice sau cu toxicitate scăzută, utilizând metode distructive pentru oxidarea și descompunerea gazelor reziduale, principalele tehnologii fiind arderea, degradarea fotocatalitică, tehnologia cu plasmă, biodegradarea și așa mai departe.
Tehnologia de tratare a COV-urilor este un proces unic de tratare. În funcție de situația specifică și de cerințele emisiilor de COV-uri, se selectează procesul adecvat. Datorită varietății largi de COV, a componentelor complexe și a proprietăților diferite, în multe cazuri, utilizarea unei tehnologii de purificare este adesea dificilă pentru a îndeplini cerințele de guvernanță și foarte neeconomică. Folosind avantajele diferitelor tehnologii de tratare unitară, procesul combinat de tratare nu numai că poate îndeplini cerințele de emisii, dar poate și reduce costurile de operare ale echipamentului.
Tehnologia principală a sistemelor de ardere catalitică cu concentrație de zeolit și rotor:
Prima tehnologie utilizată pentru tratarea COV-urilor este metoda de adsorbție, dintre care cea mai frecvent utilizată și mai tipică este adsorbția cu cărbune activ. Metoda de adsorbție cu cărbune activ pentru adsorbția și tratarea fumului de halogen și a benzenului este o metodă foarte răspândită în industrie. Principiul principal al metodei de adsorbție este utilizarea materialelor poroase cu suprafață specifică mare ca adsorbant. Când COV-urile gazoase curg prin adsorbant, datorită suprafeței specifice mari a adsorbantului, moleculele de COV sunt prinse pe suprafața interioară a microporilor de către adsorbant, astfel încât să se obțină efectul de purificare a gazului. Ca o nouă combinație de tehnologie eficientă de tratare a COV-urilor prin adsorbție, concentratorul de rotor cu roată de zeolit + tehnologia de ardere catalitică a fost utilizată pe scară largă în țări străine.
(1) Tipul de adsorbant
Materialul de adsorbție este nucleul tehnologiei roților, fiind utilizat în mod obișnuit cărbunele activ și sita moleculară zeolitică. Cărbunele activ are micropori bogați, suprafață specifică mare, capacitate puternică de adsorbție, viteză mare, fiind utilizat pe scară largă în tehnologia roților. Cărbunele activ utilizat ca adsorbant pentru tratarea gazelor reziduale are o capacitate mare de adsorbție și un cost redus, dar porii sunt ușor de astupat, iar cărbunele activ în sine are o anumită inflamabilitate, fiind ușor de aprins la desorbție, ceea ce va reprezenta un anumit pericol pentru siguranță. Dacă nu îndeplinește cerințele de siguranță în producție, va fi afectat în aplicarea practică.
Sita moleculară zeolitică este un tip de material hidratat cu o structură scheletică specifică de sare metalică cristalină de silicat de aluminiu. Formula chimică generală este următoarea:
[(A102)x - (SiO2)y] - zH2Oo
Unde M reprezintă cationul, m reprezintă numărul de stări de valență, z reprezintă numărul de hidratare, x și zece mii sunt numere întregi, după ce structura este activată, A. Apa din cap va dispărea, iar componentele rămase se vor deplasa pentru a forma o structură de tip cușcă cu o deschidere de 3~10 Å.
Capacitatea de adsorbție selectivă a sitei moleculare cu zeolit se datorează în principal structurii sale regulate. Regulile de aranjare a aperturii sitei moleculare cu zeolit sunt distribuția uniformă, iar alegerea adsorbției se datorează în principal faptului că diferitele dimensiuni ale aperturii zeolitului sunt diferite; în circumstanțe normale, doar moleculele cu diametru dinamic molecular mai mic decât diametrul aperturii sitei moleculare vor fi adsorbite de sita moleculară.
Există, de asemenea, diferențe mari în structura scheletului și dimensiunea porilor diferitelor tipuri de site moleculare, iar structura scheletului sitelor moleculare are variabilitate în intervalul de grade, astfel încât unele molecule cu diametrul dinamic molecular puțin mai mare decât dimensiunea porilor pot fi, de asemenea, adsorbite de aceasta, dar rata de adsorbție și capacitatea de adsorbție vor fi reduse semnificativ.
Deoarece există cationi în structură, iar structura scheletică este încărcată negativ, este însăși sita moleculară care are polaritate. Cationul sitei moleculare zeolitice va genera un câmp electric pozitiv puternic, pentru a atrage centrul negativ al moleculelor polare sau moleculele polarizabile prin inducția electrostatică a sitei moleculare zeolitice după polarizare.
Prin urmare, sitele moleculare zeolitice pot adsorbi molecule cu polaritate puternică sau polarizare ușoară, dar cu diametrul cinetic puțin mai mare decât dimensiunea porilor acestora. Deoarece sita moleculară are o structură specială a porilor, aceasta are performanțe speciale, își poate demonstra și capacitatea de adsorbție în condiții de temperatură ridicată și presiune scăzută. În prezent, tipurile de site moleculare adesea utilizate pentru adsorbție sunt 13X, NaY, mercerit și ZSM-5.
Introducerea principiului roții zeolitice
Studiul a concluzionat că: dacă hârtia ondulată și cea plată din fibre ceramice sunt prelucrate folosind o metodă de legare anorganică pentru a crea o roată de tip fagure de miere, iar apoi zeolitul absoarbe apa în canalul roții, roata va deveni o roată absorbantă, după ce experimentele au dovedit că roata de adsorbție pentru tratamentul de purificare a COV-urilor este foarte eficientă.
Zona de concentrare a rotorului de zeolit poate fi împărțită în trei părți: zona de tratare, zona de regenerare și zona de răcire. Rotorul de concentrare funcționează continuu în fiecare zonă. Gazul organic rezidual, compușii organici volatili (COV), este filtrat prin prefiltru și apoi prin zona de tratare a dispozitivului rotorului de concentrare.
COV-urile din zona de tratare sunt eliminate prin adsorbția adsorbantului, iar aerul purificat este evacuat din zona de tratare a coloanei de concentrare. COV-urile din gazele organice reziduale adsorbite în coloanele de concentrare sunt desorbite și concentrate de 5~15 ori prin tratare cu aer cald în zona de regenerare.
Rulmentul concentrat este răcit în zona de răcire, iar aerul prin zona de răcire este încălzit și utilizat ca aer reciclat pentru a obține efectul de purificare și economisire a energiei.
Procesul de oxidare catalitică:
Procesul de ardere catalitică se desfășoară într-o unitate de ardere catalitică. Gazul organic rezidual este preîncălzit la 200-400 °C prin schimbătorul de căldură, apoi intră în camera de ardere. La trecerea prin patul de catalizator, moleculele de hidrocarburi și moleculele de oxigen din amestecul de gaze sunt adsorbite pe suprafața catalizatorului și respectiv activate. Deoarece adsorbția superficială reduce energia de activare a reacției, hidrocarburile sunt oxidate rapid cu molecule de oxigen la temperaturi mai scăzute pentru a produce dioxid de carbon și apă.
Concentrația de adsorbție a zeolitului pe rotorul de ardere catalitică:
Ideea de bază a tehnologiei de ardere catalitică cu concentrare a zeolitului este că COV-urile din gazele reziduale industriale cu concentrație scăzută și volum mare de aer sunt separate și concentrate prin metoda de separare prin adsorbție, iar aerul poluat cu concentrație mare și volum mic de aer, după concentrare, este descompus și purificat prin metoda de ardere, cunoscută în mod obișnuit sub numele de metoda de separare prin adsorbție, concentrare + ardere, descompunere și purificare.
Rotorul de adsorbție cu structură de tip fagure este instalat în carcasa împărțită în zone de adsorbție, regenerare și răcire și se rotește lent la o viteză de 3 ~ 8 rotații pe oră sub acționarea motorului de reglare a vitezei.
Cele trei zone de adsorbție, regenerare și răcire sunt conectate, respectiv, cu pasajele de aer pentru aerul de tratare, aerul de răcire și aerul de regenerare. Mai mult, pentru a preveni scurgerile de aer între canalul de vânt și circumferința rotorului de adsorbție, precum și între carcasa dintre fiecare zonă, placa de partiție și rotorul de adsorbție, circumferința rotorului de adsorbție și carcasa sunt echipate cu un material de etanșare din cauciuc fluorat, rezistent la temperaturi ridicate și la solvenți.
Ventilatorul nr. 1 propulsează COV-urile care conțin gaze de eșapament prin zona a a rotorului, care este zona de adsorbție. Diferite materiale de adsorbție pot fi introduse în rotor în funcție de diferite obiective. Regiunea a cu COV-uri adsorbite ajunge în regiunea b pentru desorbție odată cu rotirea rotorului. Fluxul de aer la temperatură înaltă prin transferul de căldură 1 va desorbi COV-urile adsorbite pe rotor și va atinge temperatura de aprindere prin transferul de căldură 2, apoi va intra în camera de ardere catalitică pentru reacția de oxidare catalitică. Deoarece rotorul trebuie adsorbit după desorbție, o zonă de răcire c este amplasată lângă zona de desorbție care urmează să fie răcită cu aer, iar aerul cald răcit devine aer fierbinte pentru desorbție prin transferul de căldură 1.
Pentru industria actuală a cipurilor, a panourilor LCD, a semiconductorilor, a tipografică, a acoperirilor și a altor domenii de producție industrială, metoda fixă de producție trebuie să utilizeze un număr mare de solvenți organici, utilizați ca agenți de curățare, fotorezistenți, lichide de stripare, diluanți etc., în acest proces producând o cantitate mare de gaze reziduale organice. Aceste gaze reziduale organice au un volum mare de aer și o concentrație scăzută de gaze reziduale. Prin urmare, pentru a trata eficient acest tip de gaze reziduale care conțin compuși organici volatili (COV), metoda de adsorbție și concentrare a zeolitului pe rotor este cea mai eficientă metodă de tratare în prezent.
Gama de aplicații a sistemelor de ardere catalitică cu concentrație rotativă de zeolit:
Sistemele de concentrare rotativă și ardere catalitică cu zeolit au o gamă largă de aplicații, acoperind o gamă largă de industrii și condiții de tratare a gazelor de eșapament. Această tehnologie inovatoare este utilizată în principal în condiții de tratare a gazelor reziduale cu concentrație scăzută și volum mare de aer și este potrivită pentru o varietate de aplicații industriale.
Unul dintre principalele avantaje ale concentratorului cu rotor pe bază de zeolit este capacitatea sa de a trata gazele reziduale care nu conțin halogeni, cum ar fi S, N, Cl, F etc. Dacă aceste componente sunt prezente, acestea pot fi tratate în etapa de pretratare înainte de ardere, pentru a se asigura că nu se produc noi componente ale gazelor de eșapament după procesul de ardere.
În plus, punctul de fierbere al gazelor de eșapament nu poate fi prea ridicat pentru a fi tratate eficient folosind acest sistem. Dacă punctul de fierbere depășește 300°C și este expus la aer fierbinte, gazul organic rezidual adsorbit pe sita moleculară de zeolit nu va fi desorbit pentru o perioadă lungă de timp, afectând eficiența procesului de tratare.
Această tehnologie avansată este potrivită pentru o varietate de industrii, inclusiv uzine chimice, instalații de vopsire, companii farmaceutice, fabrici de electronice, producători de mobilă, companii de ambalare și tipografie și instalații de vopsire. Tratează eficient solvenții organici și emisiile de gaze reziduale organice din aceste industrii diverse, ceea ce o face o soluție versatilă și valoroasă pentru companiile care doresc să își îmbunătățească procesele de tratare a gazelor reziduale.
În special, gazele reziduale pot fi adsorbite și apoi desorbite de zeoliți, ceea ce le face candidați potriviți pentru tratare. Cu toate acestea, dacă gazele de eșapament conțin S, N, Cl, F și alte componente, după ardere se vor produce poluanți secundari și nu sunt potrivite pentru tratarea prin ardere catalitică.
În concluzie, sistemele de concentrare rotativă și ardere catalitică cu zeolit au o gamă largă de aplicații și oferă soluții fiabile și eficiente pentru tratarea gazelor reziduale cu COV în diverse industrii. Capacitatea sa de a gestiona volume mari de aer și concentrații scăzute o face un atu valoros atunci când se dorește îmbunătățirea proceselor de tratare a gazelor de eșapament.