Podrobnosti riešenia systému čistenia odpadových plynov VOC
S rýchlym rozvojom hospodárstva a veľkým množstvom prchavých organických zlúčenín (VOC) sa v posledných rokoch prchavé organické zlúčeniny (VOC) stali jedným z hlavných zdrojov znečisťujúcich látok v ovzduší, čo predstavuje veľkú hrozbu pre ľudské zdravie a rovnováhu ekosystému. Koniec riadenia VOC pritiahol širokú pozornosť spoločnosti.
Na základe existujúcej technológie úpravy vzduchu s jedným terminálom sa podrobne diskutuje o princípe, procesnom postupe, stave výskumu a perspektívach vývoja kombinovanej technológie adsorpčného koncentračného a katalytického spaľovania vhodnej pre veľký objem odpadového vzduchu a nízku koncentráciu prchavých organických zlúčenín (VOC).
Prchavé organické zlúčenia (VOC) poškodzujú atmosféru najmä:
(1) Niektoré sú toxické a karcinogénne a ohrozujú ľudské zdravie;
(2) Uhľovodíky a oxidy dusíka v prchavých organických zlúčeniach reagujú pôsobením ultrafialového svetla a vytvárajú ozón, čo môže viesť k atmosférickému fotochemickému smogu a ohroziť ľudské zdravie a rast rastlín;
(3) Podieľajú sa na tvorbe sekundárnych aerosólov v atmosfére. Väčšina sekundárnych aerosólov sú jemné častice, ktoré sa ľahko neusadzujú. Môžu zostať v atmosfére dlhší čas a majú silnú rozptylovú silu na svetlo, čo môže výrazne znížiť viditeľnosť atmosféry;
V súčasnosti mnohé mestské atmosférické prostredia vykazujú regionálne znečistenie ovzdušia zákalom, ozónom a kyslými dažďami a tri ďalšie komplexné charakteristiky znečistenia ovzdušia a prchavé organické zlúčenia (VOC) sú jedným z najdôležitejších činiteľov, ktoré ich umocňujú.
Bežná technológia čistenia plynu z VOC:
Riadenie VOC je naliehavé, súčasná technológia úpravy plynov VOC sa delí hlavne na dve kategórie:
(1) Kontrola pri zdroji sa konkrétne vzťahuje na opatrenia na prevenciu alebo zníženie emisií prchavých organických zlúčenín (VOC) vo výrobnom procese, čo je najlepšia metóda na kontrolu znečistenia organickými odpadovými plynmi. Avšak kvôli obmedzeniam technickej úrovne sa nevyhnutne vypúšťajú a unikajú rôzne koncentrácie organických odpadových plynov do životného prostredia, čo je ťažké dosiahnuť.
(2) Metódu riadenia kontroly a eliminácie VOC plynov na konci výroby možno rozdeliť do dvoch kategórií: recyklačná technológia a technológia ničenia.
Technológia regenerácie: je použitie fyzikálnych metód na regeneráciu VOC z plynu nedeštruktívnymi metódami, najmä metódou adsorpcie aktívneho uhlia, kondenzačnou metódou, membránovou metódou spracovania atď. Tento druh metódy dokáže nielen účinne kontrolovať emisie VOC, ale aj recykláciou môže šetriť zdroje a priniesť ekonomické výhody, takže sa jej venuje čoraz väčšia pozornosť.
Technológia deštrukcie: to znamená, že sa pomocou chemických alebo biologických reakcií rozkladajú VOC z odpadových plynov oxidáciou na netoxické alebo nízkotoxické látky deštruktívnymi metódami. Hlavnými technológiami sú spaľovanie, fotokatalytická degradácia, plazmová technológia, biodegradácia atď.
Technológia čistenia odpadových plynov VOC je jednotný proces čistenia. V závislosti od konkrétnej situácie a požiadaviek na emisie VOC z odpadových plynov sa zvolí vhodný proces. Vzhľadom na širokú škálu VOC, zložité zložky a rôzne vlastnosti je v mnohých prípadoch použitie čistiacej technológie často ťažké na splnenie požiadaviek riadenia a je veľmi neekonomické. Využitím výhod rôznych technológií jednotkového čistenia môže kombinovaný proces čistenia nielen splniť požiadavky na emisie, ale aj znížiť prevádzkové náklady zariadenia.
Princíp technológie systémov koncentrácie zeolitu rotora + katalytického spaľovania:
Prvou technológiou používanou na spracovanie VOC plynov je adsorpcia, medzi ktorou je najčastejšie používaná a najtypickejšia adsorpcia aktívnym uhlím. Metóda adsorpcie aktívnym uhlím na adsorpciu a spracovanie halogénového dymu a benzénu je v priemysle veľmi rozšírená. Hlavným princípom adsorpčnej metódy je použitie pórovitých materiálov s veľkým špecifickým povrchom ako adsorbentu. Keď VOC plyn prúdi adsorbentom, vďaka veľkému špecifickému povrchu adsorbentu sú molekuly VOC zachytené na vnútornom povrchu mikropórov adsorbentom, čím sa dosiahne účinok čistenia plynu. Ako nová kombinácia a účinná technológia spracovania VOC adsorpciou sa v zahraničí široko používa technológia rotorového koncentrátora so zeolitovým kolesom a katalytického spaľovania.
(1) Typ adsorbentu
Adsorpčný materiál je jadrom technológie kolies, bežne používané aktívne uhlie a zeolitové molekulové sito. Aktívne uhlie má bohaté mikroporézy, veľký špecifický povrch, silnú adsorpčnú kapacitu a vysokú rýchlosť, a preto sa v technológii kolies široko používa. Aktívne uhlie ako adsorbent na čistenie odpadových plynov má veľkú adsorpčnú kapacitu a nízke náklady, ale jeho póry sa ľahko upchávajú a samotné aktívne uhlie má určitú horľavosť, pri desorpcii sa ľahko vznieti, čo predstavuje určité bezpečnostné riziko, nespĺňa požiadavky na bezpečnosť výroby a v praxi to môže byť ovplyvnené.
Molekulárne sito zeolitu je druh hydrátového materiálu so špecifickou kostrovou štruktúrou kryštalickej kovovej soli kremičitanu hlinitého. Všeobecný chemický vzorec je nasledovný:
[(A102)x - (SiO2)y] - zH20o
Kde M predstavuje katión, m predstavuje počet valenčných stavov, z predstavuje počet hydratácií, x a desaťtisíc sú celé čísla, po aktivácii štruktúry A. Voda v hlave zmizne a zostávajúce zložky sa presunú a vytvoria klietkovú štruktúru s otvorom 3~10 Å.
Selektívna adsorpčná kapacita zeolitového molekulového sita je spôsobená najmä jeho pravidelnou štruktúrou. Pravidlá usporiadania otvorov zeolitového molekulového sita, rovnomerné rozloženie, výber adsorpcie je spôsobený najmä rozdielnou veľkosťou otvorov zeolitu. Za normálnych okolností sa molekulové sito adsorbuje iba s molekulami s priemerom menším ako je priemer otvoru molekulového sita.
Existujú tiež veľké rozdiely v štruktúre kostry a veľkosti pórov rôznych typov molekulových sít a štruktúra kostry molekulových sít má variabilitu v rámci stupňov, takže niektoré molekuly s molekulárno-dynamickým priemerom mierne väčším ako je veľkosť pórov môžu byť nimi adsorbované, ale rýchlosť adsorpcie a adsorpčná kapacita sa výrazne znížia.
Pretože štruktúra obsahuje katióny a kostra je negatívne nabitá, samotné molekulové sito má polaritu. Katióny zeolitového molekulového sita vytvárajú silné kladné elektrické pole, ktoré priťahuje negatívne nabité polárne molekuly alebo polarizovateľné molekuly elektrostatickou indukciou zeolitového molekulového sita po polarizácii.
Zeolitové molekulové sitá preto dokážu adsorbovať molekuly so silnou polaritou alebo ľahkou polarizáciou, ale s kinetickým priemerom o niečo väčším ako je veľkosť ich pórov. Keďže molekulové sito má špeciálnu štruktúru pórov, má špeciálny výkon a za podmienok vysokej teploty a nízkeho tlaku dokáže prejaviť svoju adsorpčnú kapacitu. V súčasnosti sa na adsorpciu najčastejšie používajú typy molekulových sít 13X, NaY, mercerit a ZSM-5.
Úvod do princípu zeolitového kolesa
Štúdia dospela k záveru, že ak sa vlnitý a plochý keramický papier spracuje anorganickým spájaním na vytvorenie voštinového kolesa a potom sa na kanál kolesa nanesie zeolit s absorpciou vody, koleso sa stane absorpčným kolesom. Experimenty preukázali, že adsorpčné koleso je na čistenie prchavých organických zlúčenín veľmi účinné.
Koncentračnú zónu zeolitového kanála možno rozdeliť na tri časti: zónu úpravy, regeneračnú zónu a chladiacu zónu. Koncentračný kanál beží v každej zóne nepretržite. VOC organický odpadový plyn sa filtruje cez predfilter a potom cez oblasť úpravy koncentračného kanála.
Prchavé organické zlúčeniny (VOC) v oblasti úpravy sa odstraňujú adsorpciou adsorbentu a vyčistený vzduch sa vypúšťa z oblasti úpravy koncentračného kanála. VOC z organického odpadového plynu adsorbované v koncentračnom kanáli sa desorbujú a koncentrujú 5 až 15-násobne horúcim vzduchom v regeneračnej oblasti.
Koncentrovaný bežec sa chladí v chladiacej zóne a vzduch prechádzajúci chladiacou zónou sa ohrieva a používa ako recyklovaný vzduch, čím sa dosiahne efekt čistenia a úspory energie.
Proces katalytickej oxidácie:
Katalytický spaľovací proces sa vykonáva v katalytickej spaľovacej jednotke. Organický odpadový plyn sa predhrieva na 200 – 400 °C cez výmenník tepla a potom vstupuje do spaľovacej komory. Pri prechode katalytickým lôžkom sa molekuly uhľovodíkov a molekuly kyslíka v plynnej zmesi adsorbujú na povrchu katalyzátora a aktivujú. Pretože povrchová adsorpcia znižuje aktivačnú energiu reakcie, uhľovodíky sa pri nižších teplotách rýchlo oxidujú molekulami kyslíka za vzniku oxidu uhličitého a vody.
Adsorpčná koncentrácia zeolitu rotora - proces katalytického spaľovania:
Základnou myšlienkou technológie katalytického spaľovania s koncentráciou zeolitových kolies je, že prchavé organické zlúčenia (VOC) v priemyselnom odpadovom plyne s nízkou koncentráciou a veľkým objemom vzduchu sa oddeľujú a koncentrujú adsorpčnou separačnou metódou a znečistený vzduch s vysokou koncentráciou a malým objemom vzduchu sa po koncentrácii rozkladá a čistí spaľovacou metódou, bežne známou ako adsorpčná separačná koncentrácia + spaľovanie, rozklad a čistenie.
Adsorpčný bežec s včelinou štruktúrou je nainštalovaný v plášti rozdelenom na adsorpčnú, regeneračnú a chladiacu zónu a pomaly sa otáča rýchlosťou 3 ~ 8 otáčok za hodinu poháňaný motorom regulujúcim rýchlosť.
Tri zóny adsorpcie, regenerácie a chladenia sú prepojené s priechodmi vzduchu na úpravu, chladiaceho vzduchu a regeneračného vzduchu. Okrem toho, aby sa zabránilo úniku vzduchu medzi vetracími kanálmi a obvodom adsorpčného žľabu a plášťom medzi každou zónou, deliacou doskou a adsorpčným žľabom, obvod adsorpčného žľabu a plášťa sú vybavené fluórgumovým tesniacim materiálom odolným voči vysokým teplotám a rozpúšťadlám.
Ventilátor č. 1 poháňa VOC obsahujúce výfukové plyny cez oblasť a obežného kolesa, čo je adsorpčná oblasť. Do obežného kolesa je možné vkladať rôzne adsorpčné materiály podľa rôznych cieľov. Oblasť a adsorbovaných VOC sa otáčaním obežného kolesa presúva do oblasti b, kde sa desorpcia vykonáva. Prúd vzduchu s vysokou teplotou cez prenos tepla 1 desorbuje VOC adsorbované na obežnom kolese a prostredníctvom prenosu tepla 2 dosiahne teplotu vznietenia a potom vstúpi do katalytickej spaľovacej komory, kde prebieha katalytická oxidačná reakcia. Keďže obežné koleso sa po desorpcii musí adsorbovať, vedľa desorpčnej oblasti sa umiestni chladiaca oblasť c, ktorá sa má ochladiť vzduchom, a ochladený teplý vzduch sa premení na horúci vzduch na desorpciu prostredníctvom prenosu tepla 1.
V súčasnej výrobe čipov, priemysle LCD panelov, polovodičovom priemysle, tlačiarenskom priemysle, priemysle povrchových úprav a ďalších odvetviach priemyselnej výroby sa pri fixných výrobných metódach používa veľké množstvo organických rozpúšťadiel, ktoré sa používajú ako čistiace prostriedky, fotorezisty, odstraňovacie kvapaliny, riedidlá atď. Pri tomto procese vzniká veľké množstvo organických odpadových plynov. Tieto organické odpadové plyny majú veľký objem vzduchu a nízku koncentráciu. Na efektívne spracovanie týchto odpadových plynov obsahujúcich prchavé organické zlúčeniny je v súčasnosti najúčinnejšou metódou čistenia metóda adsorpcie a koncentrácie zeolitovým rotorom.
Rozsah použitia rotačných koncentračných a katalytických spaľovacích systémov zeolitu:
Rotačné koncentračné a katalytické spaľovacie systémy so zeolitmi majú široké uplatnenie a pokrývajú širokú škálu priemyselných odvetví a podmienok čistenia výfukových plynov. Táto inovatívna technológia sa používa hlavne v podmienkach čistenia odpadových plynov s nízkou koncentráciou a veľkým objemom vzduchu a je vhodná pre rôzne priemyselné aplikácie.
Jednou z hlavných výhod zeolitového rotorového koncentrátora je jeho schopnosť čistiť odpadové plyny, ktoré neobsahujú halogény, ako sú S, N, Cl, F atď. Ak sú tieto zložky prítomné, môžu byť upravené v predbežnej fáze pred spaľovaním, aby sa zabezpečilo, že po procese spaľovania nevzniknú žiadne nové zložky výfukových plynov.
Okrem toho bod varu výfukových plynov nesmie byť príliš vysoký, aby sa dali účinne čistiť pomocou tohto systému. Ak bod varu presiahne 300 °C a sú vystavené horúcemu vzduchu, organické odpadové plyny adsorbované na zeolitovom molekulovom site sa dlho nedesorbujú, čo ovplyvňuje účinnosť procesu čistenia.
Táto pokročilá technológia je vhodná pre rôzne odvetvia vrátane chemických závodov, lakovní, farmaceutických spoločností, tovární na elektroniku, výrobcov nábytku, spoločností zaoberajúcich sa balením a tlačou a lakovní. Účinne čistí organické rozpúšťadlá a emisie organických odpadových plynov z týchto rôznych odvetví, vďaka čomu je všestranným a cenným riešením pre spoločnosti, ktoré chcú zlepšiť svoje procesy čistenia odpadových plynov.
Je potrebné poznamenať, že odpadové plyny sa dajú adsorbovať a potom desorbovať zeolitmi, čo z nich robí vhodných kandidátov na čistenie. Ak však výfukový plyn obsahuje S, N, Cl, F a ďalšie zložky, po spaľovaní sa vytvoria sekundárne znečisťujúce látky a nie je vhodný na katalytické spaľovanie.
Stručne povedané, rotačné koncentračné a katalytické spaľovacie systémy so zeolitmi majú širokú škálu aplikácií a poskytujú spoľahlivé a efektívne riešenia pre čistenie odpadových plynov s prchavými organickými zlúčeninami (VOC) v rôznych priemyselných odvetviach. Jeho schopnosť zvládať vysoké objemy vzduchu a nízke koncentrácie z neho robí cenný prínos pri snahe o zlepšenie procesov čistenia výfukových plynov.