Podrobnosti rešitve sistema za čiščenje odpadnih plinov HOS
Zaradi hitrega razvoja gospodarstva in velikega števila hlapnih organskih spojin (HOS) so v zadnjih letih hlapne organske spojine (HOS) postale eden glavnih virov onesnaževal zraka, kar je povzročilo veliko grožnjo zdravju ljudi in ravnovesju ekosistema, zato je konec upravljanja HOS pritegnil široko pozornost družbe.
Na podlagi obstoječe tehnologije enotnega terminala za čiščenje zraka so podrobno obravnavani načelo, potek procesa, stanje raziskav in razvojne možnosti kombinirane tehnologije adsorpcijsko-koncentracijsko-katalitskega zgorevanja, primerne za velike količine odpadnega zraka in nizko koncentracijo HOS.
HOS plini škodujejo ozračju predvsem:
(1) Nekateri so strupeni in rakotvorni ter ogrožajo zdravje ljudi;
(2) Ogljikovodiki in dušikovi oksidi v hlapnih organskih spojinah reagirajo in pod vplivom ultravijolične svetlobe tvorijo ozon, kar lahko povzroči atmosferski fotokemični smog ter ogrozi zdravje ljudi in rast rastlin;
(3) Sodelujejo pri nastajanju sekundarnih aerosolov v ozračju. Večina sekundarnih aerosolov so drobni delci, ki se ne usedajo zlahka. V ozračju lahko ostanejo dlje časa in imajo močno sipalno silo na svetlobo, kar lahko znatno zmanjša vidljivost v ozračju;
Trenutno mnoga urbana atmosferska okolja kažejo regionalno onesnaženje z meglico, ozonom in kislim dežjem ter druge tri kompleksne značilnosti onesnaženosti zraka, HOS pa so eden najpomembnejših dejavnikov, ki povečujejo te učinke.
Tehnologija čiščenja plinov HOS:
Upravljanje HOS je bilo nujno, trenutna tehnologija čiščenja plinov HOS pa je razdeljena predvsem v dve kategoriji:
(1) Nadzor pri viru se nanaša predvsem na ukrepe za preprečevanje ali zmanjšanje emisij HOS v proizvodnem procesu, kar je najboljša metoda za nadzor onesnaževanja z organskimi odpadnimi plini. Vendar pa zaradi omejene tehnične ravni neizogibno prihaja do izpustov in uhajanja različnih koncentracij organskih izpušnih plinov v okolje, kar je težko doseči.
(2) Metodo upravljanja za nadzor in odstranjevanje plina HOS na koncu proizvodnje lahko razdelimo v dve kategoriji: tehnologijo recikliranja in tehnologijo uničevanja.
Tehnologija predelave: je uporaba fizikalnih metod za predelavo HOS iz plinov z nedestruktivnimi metodami, predvsem z metodo adsorpcije z aktivnim ogljem, kondenzacijsko metodo, membransko obdelavo in tako naprej. Ta vrsta metode ne le učinkovito nadzoruje emisije HOS, ampak tudi recikliranje lahko prihrani vire in prinese gospodarske koristi, zato ji je namenjena vse večja pozornost.
Tehnologija uničenja: to pomeni, da se s kemičnim ali biološkim reakcijskim postopkom HOS razgradijo odpadni plini z oksidacijo v nestrupene ali nizkostrupene snovi z destruktivnimi metodami, glavne tehnologije pa so zgorevanje, fotokatalitska razgradnja, plazemska tehnologija, biorazgradnja in tako naprej.
Tehnologija čiščenja odpadnih plinov HOS je enoten postopek čiščenja, pri čemer se glede na specifične razmere in zahteve glede emisij HOS iz odpadnih plinov izbere ustrezen postopek. Zaradi široke raznolikosti HOS, kompleksnih komponent in različnih lastnosti je v mnogih primerih uporaba tehnologije čiščenja pogosto težko izpolniti zahteve glede upravljanja in je zelo neekonomična. Z uporabo prednosti različnih tehnologij enot za čiščenje lahko kombinirani postopek čiščenja ne le izpolni zahteve glede emisij, temveč tudi zmanjša obratovalne stroške opreme.
Osnovna tehnologija sistemov za koncentracijo rotorja zeolita + katalitično zgorevanje:
Prva tehnologija, ki se uporablja za ravnanje z HOS plini, je adsorpcijska metoda, med katero je najpogosteje uporabljena in najbolj tipična adsorpcija z aktivnim ogljem. Metoda adsorpcije z aktivnim ogljem za adsorpcijo in obdelavo halogeniranega dima in benzena je v industriji zelo razširjena. Glavno načelo adsorpcijske metode je uporaba poroznih materialov z veliko specifično površino kot adsorbenta. Ko HOS plin teče skozi adsorbent, se zaradi velike specifične površine adsorbenta molekule HOS ujamejo na notranjo površino mikropor, kar doseže učinek čiščenja plina. Kot nova kombinacija in učinkovita tehnologija obdelave z adsorpcijo HOS se v tujini pogosto uporablja zeolitni koncentrator rotorja in tehnologija katalitičnega zgorevanja.
(1) Vrsta adsorbenta
Adsorpcijski material je jedro tehnologije koles, pogosto se uporablja aktivno oglje in zeolitno molekularno sito. Aktivno oglje ima bogate mikropore, veliko specifično površino, močno adsorpcijsko sposobnost in hitro hitrost, zato se pogosto uporablja v tehnologiji koles. Aktivno oglje kot adsorbent za čiščenje odpadnih plinov ima veliko adsorpcijsko sposobnost in nizke stroške, vendar se pore zlahka zamašijo, aktivno oglje pa je tudi samo po sebi vnetljivo in se pri desorpciji zlahka vname, kar predstavlja določeno varnostno tveganje in ne izpolnjuje zahtev glede varnosti proizvodnje, kar bo vplivalo na praktično uporabo.
Zeolitno molekularno sito je vrsta hidratnega materiala s specifično skeletno strukturo kristalne kovinske soli aluminijevega silikata. Splošna kemijska formula je naslednja:
[(A102)x - (SiO2)y] - zH20o
Kjer M predstavlja kation, m predstavlja število valentnih stanj, z predstavlja število hidratacij, x in deset tisoč pa sta celi števili, potem ko je struktura aktivirana, je A. Voda v glavi bo izginila, preostale komponente pa se bodo premaknile in tvorile kletko z odprtino 3~10 Å.
Selektivna adsorpcijska sposobnost zeolitnega molekularnega sita je predvsem posledica pravilne strukture. Pravila razporeditve odprtin zeolitnega molekularnega sita, enakomerna porazdelitev, izbira adsorpcije je predvsem posledica različnih velikosti odprtin zeolita, v normalnih okoliščinah pa molekularno sito adsorbira le molekule z molekularno dinamičnim premerom, manjšim od odprtine molekularnega sita.
Obstajajo tudi velike razlike v strukturi skeleta in velikosti por različnih vrst molekularnih sit, struktura skeleta molekularnih sit pa se spreminja v območju stopinj, zato se lahko nekatere molekule z molekularno-dinamičnim premerom, ki je nekoliko večji od velikosti por, adsorbirajo, vendar se bosta hitrost adsorpcije in adsorpcijska kapaciteta znatno zmanjšala.
Ker struktura vsebuje katione in je skelet negativno nabit, ima molekularno sito polarnost. Kation zeolitnega molekularnega sita ustvari močno pozitivno električno polje, ki privlači negativno središče polarnih molekul ali polarizacijske molekule z elektrostatično indukcijo zeolitnega molekularnega sita po polarizaciji.
Zato lahko zeolitna molekularna sita adsorbirajo molekule z močno polarnostjo ali lahko polarizacijo, vendar s kinetičnim premerom, ki je nekoliko večji od velikosti njihovih por. Ker ima molekularno sito posebno strukturo por, ima posebno delovanje, lahko pri visokih temperaturah in nizkih tlakih izkoristi tudi svojo adsorpcijsko sposobnost. Trenutno se za adsorpcijo pogosto uporabljajo vrste molekularnih sit 13X, NaY, mercerit in ZSM-5.
Uvedba principa zeolitnega kolesa
Študija je zaključila, da če se valovit in raven keramični papir obdela z anorganskim vezanjem, da se naredi satjasto kolo, nato pa se na kanal kolesa nanese zeolit z absorpcijo vode, kolo postane vpojno kolo. Poskusi so dokazali, da je adsorpcijsko kolo za čiščenje HOS zelo učinkovito.
Koncentracijsko območje zeolitnega kanalskega sistema lahko razdelimo na tri dele: območje obdelave, regeneracijsko območje in območje hlajenja. Koncentracijski kanalski sistem v vsakem območju deluje neprekinjeno. HOS organski odpadni plini se filtrirajo skozi predfilter in nato skozi območje obdelave naprave za koncentracijski kanalski sistem.
HOS v območju obdelave se odstranijo z adsorpcijo adsorbenta, prečiščen zrak pa se izpusti iz območja obdelave koncentracijskega kanala. HOS organskih odpadnih plinov, adsorbiranih v koncentracijskem kanalu, se desorbirajo in koncentrirajo do 5- do 15-krat z obdelavo z vročim zrakom v regeneracijskem območju.
Koncentrirani tekač se ohladi v hladilnem območju, zrak skozi hladilno območje pa se segreje in uporabi kot recikliran zrak za doseganje učinka čiščenja in varčevanja z energijo.
Postopek katalitske oksidacije:
Katalitični proces zgorevanja poteka v katalitični enoti za zgorevanje. Organski odpadni plin se predhodno segreje na 200–400 °C skozi toplotni izmenjevalnik in nato vstopi v zgorevalno komoro. Pri prehodu skozi katalizatorsko plast se molekule ogljikovodikov in molekule kisika v plinski mešanici adsorbirajo na površino katalizatorja in aktivirajo. Ker površinska adsorpcija zmanjša aktivacijsko energijo reakcije, se ogljikovodiki pri nižjih temperaturah hitro oksidirajo z molekulami kisika, pri čemer nastane ogljikov dioksid in voda.
Koncentracija adsorpcije zeolita z rotorjem - katalitični proces zgorevanja:
Osnovna ideja tehnologije katalitičnega zgorevanja s koncentracijo zeolitnega kolesa je, da se HOS v industrijskih odpadnih plinih z nizko koncentracijo in veliko prostornino zraka ločijo in koncentrirajo z metodo adsorpcijskega ločevanja, onesnažen zrak z visoko koncentracijo in majhno prostornino zraka pa se po koncentraciji razgradi in očisti z metodo zgorevanja, splošno znano kot metoda adsorpcijskega ločevanja in koncentracije + razgradnje in čiščenja z zgorevanjem.
Adsorpcijski tekač s satjasto strukturo je nameščen v lupini, razdeljeni na adsorpcijsko, regeneracijsko in hladilno cono, in se počasi vrti s hitrostjo 3 ~ 8 vrtljajev na uro pod pogonom motorja za regulacijo hitrosti.
Tri cone adsorpcije, regeneracije in hlajenja so povezane z zračnimi prehodi za obdelovalni zrak, hladilni zrak in regeneracijski zrak. Poleg tega sta za preprečevanje uhajanja zraka med vetrovnimi kanali in obodom adsorpcijskega kanala ter lupino med posamezno cono, predelno ploščo in adsorpcijskim kanalom obod adsorpcijskega kanala in lupina opremljena s tesnilnim materialom iz fluoro gume, odpornim na visoke temperature in topila.
Ventilator št. 1 poganja HOS, ki vsebujejo izpušne pline, skozi območje a tekača, ki je adsorpcijsko območje. Tekač se lahko polni z različnimi adsorpcijskimi materiali glede na različne cilje. Območje a adsorbiranih HOS se z vrtenjem tekača premakne v območje b za desorpcijo. Visokotemperaturni zračni tok skozi prenosnik toplote 1 bo desorbiral HOS, adsorbirane na tekaču, in dosegel temperaturo vžiga skozi prenosnik toplote 2, nato pa vstopil v katalitično zgorevalno komoro za katalitično oksidacijsko reakcijo. Ker je treba tekač po desorpciji adsorbirati, je poleg desorpcijskega območja nameščeno hladilno območje c, ki ga je treba ohladiti z zrakom, ohlajen topel zrak pa postane vroč zrak za desorpcijo skozi prenosnik toplote 1.
Za trenutno proizvodnjo čipov, industrijo LCD zaslonov, polprevodniško industrijo, tiskarsko industrijo, industrijo premazov in druga industrijska proizvodna področja je treba pri fiksnih proizvodnih metodah uporabljati veliko število organskih topil, ki se uporabljajo kot čistila, fotorezisti, tekočine za odstranjevanje, razredčila itd. Pri tem procesu nastane velika količina organskih odpadnih plinov. Ti organski odpadni plini imajo veliko prostornino zraka in nizko koncentracijo, zato je za učinkovito čiščenje teh odpadnih plinov, ki vsebujejo HOS, trenutno najučinkovitejša metoda čiščenja metoda adsorpcije in koncentracije z zeolitnim rotorjem.
Območje uporabe zeolitnih rotacijskih koncentratorjev + katalitskih zgorevalnih sistemov:
Rotacijski koncentracijski in katalitični zgorevalni sistemi z zeolitnim prahom imajo širok spekter uporabe, ki pokrivajo širok spekter industrij in pogojev čiščenja izpušnih plinov. Ta inovativna tehnologija se uporablja predvsem v pogojih čiščenja odpadnih plinov z nizko koncentracijo in veliko količino zraka ter je primerna za različne industrijske aplikacije.
Ena glavnih prednosti zeolitnega rotorskega koncentratorja je njegova sposobnost čiščenja odpadnih plinov, ki ne vsebujejo halogenov, kot so S, N, Cl, F itd. Če so te komponente prisotne, jih je mogoče obdelati v fazi predobdelave pred zgorevanjem, da se zagotovi, da po procesu zgorevanja ne nastanejo nove komponente izpušnih plinov.
Poleg tega vrelišče izpušnih plinov ne sme biti previsoko, da bi jih ta sistem učinkovito obdelal. Če vrelišče preseže 300 °C in so izpostavljeni vročemu zraku, se organski odpadni plin, adsorbiran na zeolitnem molekularnem situ, dolgo ne bo desorbiral, kar vpliva na učinkovitost postopka obdelave.
Ta napredna tehnologija je primerna za različne panoge, vključno s kemičnimi obrati, lakirnicami, farmacevtskimi podjetji, tovarnami elektronike, proizvajalci pohištva, podjetji za embalažo in tisk ter lakirnicami. Učinkovito čisti organska topila in emisije organskih odpadnih plinov iz teh različnih panog, zaradi česar je vsestranska in dragocena rešitev za podjetja, ki želijo izboljšati svoje postopke čiščenja odpadnih plinov.
Omeniti velja, da se odpadni plini lahko adsorbirajo in nato desorbirajo z zeoliti, zaradi česar so primerni kandidati za čiščenje. Če pa izpušni plin vsebuje S, N, Cl, F in druge komponente, bodo po zgorevanju nastali sekundarni onesnaževalci, zato ni primeren za katalitično čiščenje.
Skratka, zeolitni rotacijski koncentracijski in katalitični zgorevalni sistemi imajo široko paleto uporabe in zagotavljajo zanesljive in učinkovite rešitve za čiščenje odpadnih plinov HOS v različnih panogah. Zaradi svoje sposobnosti obdelave velikih količin zraka in nizkih koncentracij so dragocena prednost pri izboljšanju procesov čiščenja izpušnih plinov.