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活性炭处理有机废气

产品时间:2020-10-17

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简要描述:

活性炭处理有机废气
活性炭对有机废气的处理效率,活性炭吸附法净化率可达95%以上,若无再生装置,则运行费用太高,若用蒸汽回收,则工艺流程过长,操作费用高,回收的溶剂和水的混合物利用价值也不高;再生时需要有稳定的蒸汽源,且活性炭经反复吸附脱附后吸附能力会逐渐降低,一般使用二三年后就得更换。液体吸收法净化率只有6O%-8O%,而且存在着二次污染问题。

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活性炭处理有机废气

目前国内有机废气净化方式颇多,如直接燃烧,催化燃烧,蓄热式燃烧(RTO,RCO)等,但对于低浓度,大风量的废气很难完全燃烧,在间歇作业中余热不能充分利用。对于低浓度、大风量或间歇作业产生的废气采用活性炭吸附法,相比于其它处理方法具有其独特的优点。

活性炭吸附工艺的优点适用于处理各种低浓度的污染物,而且低价、低耗能、经济、耐酸碱、耐热以及具有很高的化学稳定性,而且活性炭在使用过程中操作十分简便,只需要与空气相接就可以发挥作用。

利用吸附法对有机废气进行净化还是比较彻底的,在不使用深冷、高压的手段下,可达到对有机成分回收利用的目的,且该方法无论是设备还是操作都比较简单,具有较高的自动化程度,不会造成二次污染。   

活性炭吸附装置是一种高效率、经济实用的有机废气净化装置,具有吸附效率高、适用面广、维护方便,能同时处理多种混合废气等优点,对苯、醇、酮、酯、汽油类等有机溶剂的废气有很好的吸附作用。本项目选用的优质颗粒状活性炭具有很多微孔及很大的比表面积,依靠分子引力和毛细管作用,能使废气和挥发性有机物质吸附于其表面。

活性炭处理有机废气

活性炭具有很强的吸附性能,在治理低浓度、高风量的有机废气时效果明显,在涂装、橡胶、塑胶、化工、溶剂回收等行业的废气处理中应用比较多。

 

VOCs活性炭工作原理

1、吸附过程:由于VOCs活性炭表面存在着未平衡和未饱和的分子引力和化学键力,因此当活性炭表面与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓聚并保持在活性炭表面,此现象称为吸附。利用活性炭表面的吸附能力,使废气与VOCs活性炭接触,废气中的污染物被吸附在活性炭表面,使其与气体混合物分离,达到净化目的。废气经过空气过滤器除去微小悬浮颗粒后,进入吸附罐顶部,经过罐内的VOCs活性炭吸附后,除去有害成分,符合排放标准的气体,经风机排出室外。

2、脱附再生过程:VOCs活性炭使用一段时间后,吸附量一定量的溶剂后可脱附再生。再生时用蒸汽自塔底喷入,把活性炭中吸附的溶剂蒸出,再经过冷凝器冷凝成液体,进入分离筒,残液进入曝气筒,经曝气后排出。

利用VOCs活性炭治理有机废气具有设备投资低、净化效率高、运行阻力低的特点,在炭层前设置漆雾过滤段,有效保证活性炭的吸附效率和使用寿命。企业可以根据实际情况,咨询木质活性炭厂家意见,选择木质柱状活性炭或蜂窝状活性炭。

有机废气治理:

有机废气治理是指用多种技术措施,通过不同途径减少石油损耗、减少有机溶剂用量或排气净化以消除有机废气污染。有机废气污染源分布广泛。为防止污染,除减少石油损耗、减少有机溶剂用量以减少有机废气的产生和排放外,排气净化是目前切实可行的治理途径。常用的方法有吸附法、吸收法、催化燃烧法、热力燃烧法等。选用净化方法时,应根据具体情况由县选用费用低、耗能少、无二次污染的方法,尽量做到化害为利,充分回收利用成分和余热。多数情况下,石油化工业因排气浓度高,采用冷凝、吸收、直接燃烧等方法;涂料施工、印刷等行业因排气浓度低,采用吸附、催化燃烧等方法。

治理方法:

1、冷凝回收法:把有机废气直接导入冷凝器经吸附、吸收、解板、分离,可回收有价值的有机物,该法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况,需要附属冷冻设备,主要应用于制药、化工行业,印刷企业较少采用。

2、吸收法:一般采用物理吸收,即将废气引入吸收液进净化,待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收;本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气,但需配备加热解析回收装置,设备体积大、投资较高。

一般采用活性炭吸附法:通过活性炭吸附废气,当吸附饱和后,活性炭脱附再生,将废气吹脱后催化燃烧,转化为无害物质,再生后的活性炭继续使用。当活性炭再生到一定次数后,吸附容量明显下降,则需要再生或更新活性炭。

活性炭是目前处理有机废气使用最多的方法,对苯类废气具有良好的吸附性能,但对烃类废气吸附性较差。主要缺点是运行成本较高,不适合于湿度大的环境,但就目前市场应用来说,采用活性炭吸附常用。活性炭采用最多为:活性炭颗粒及活性炭纤维,采用活性炭颗粒价格比较便宜,但效果差些,相比来说采用活性炭纤维价格相对高些,效果好些。

有机气体专用活性碳:

(一)、比表面积大,有效吸附量高。由于同样重量的活性炭的表面积是煤质活性炭颗粒的近十倍,所以需要填充的活性炭的重量非常小,然而吸附效率却非常高,根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同,吸附效率在85%至98%之间,多级吸附工艺可以达到99.99%,远远高于普通活性碳颗粒吸附法的附率88%,而且体积及总重量也都很小。

(二)、吸附﹑脱附行程短,速度快;脱附﹑再生耗能低。活性炭对有机气体吸附量比普通颗粒状活性炭(GAC)大几倍至几十倍,对无机气体也有很好的吸附能力,并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。如用 水蒸气加热10-30分钟,即可完全脱附,耐热性能好,在惰性气体中耐高温1000℃以上,在空气中着火点达450℃以上。

(三)、形状可变,使用方便。有柱状,球形颗粒,所以更换起来非常方便,不会对人体造成任何危害。

(四)、可根据需要生产出具有特殊性能的专用活性炭;强度好,不会造成二次污染。

3、直接燃烧法:利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧,将混合气体加热,使有害物质在高温作用下分解为无害物质;本法工艺简单、投资小,适用于高浓度、小风量的废气,但对安全技术、操作要求较高。

4、催化燃烧法:把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水;本法起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积少、投资投资较大,适用于高温或高浓度的有机废气。

5、吸附法:

(1)直接吸附法:有机废气经活性炭吸附,可达95%以上的净化率,设备简单、投资小,但活性炭更换频繁,增加了装卸、运输、更换等工作程序,导致运行费用增加。

(2)吸附-回收法:利用纤维活性炭吸附有机废气,在接近饱和后用过热水蒸汽反吹,进行脱附再生;本法要求提供必要的蒸汽量。

(3)新型吸附-催化燃烧法:此法综合了吸附法及催化燃烧法的优点,采用新型吸附材料(蜂窝状活性炭)吸附,在接近饮和后引入热空气进行脱附、解析,脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧,将其彻底净化,热气体在系统中循环使用,大大降低能耗。本法具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点,适用于大风量、低浓度的废气治理,是目前国内治理有机废气较成熟、实用的方法。

1有机废气的危害

工业生产中会产生各种有机废气,主要包括各种烃类、醇类、醛类、酮类和胺类等。这些废气的来源十分广泛,其中一些化学行业石化、有机合成反应设备排气、印刷行业印墨中有机溶剂,机械行业机械喷漆,金属制品产生的气味,,汽车行业汽车的喷漆、干燥炉铸件生产设备排气,五金、家私厂喷涂设备排气等。

有机的废气对人体的危害是多方面的,不同行业的有机物废气的毒性也是各不相同的,其中工业废气中10种常见有机的废气对人体的危害主要表现为:苯类的有机物多损害人的中枢神经,会造成神经系统的障碍,当苯蒸气的浓度过高时(空气中含量达2%),可以引起致死性急性的中毒。多环芳烃的有机物有强烈的致癌性。苯酸类的有机物能使细胞的蛋白质发生变形或凝固,致使全身中毒。发生腈类的有机物中毒时,可引起呼吸困难、严重窒息、甚至意识的丧失直至死亡。有机物的硝基苯影响神经系统、血相和肝、脾器官功能,皮肤的大面积吸收可以致人死亡。芳香胺类的有机物致癌,二苯胺、联苯胺等进入人体可以造成缺氧的症状。有机的氮化合物可致癌。有机磷的化合物降低血液中胆碱脂酶的活性,使神经系统发生功能的障碍。有机硫化合物中,低浓度的硫醇可引起不适,高浓度的可致人死亡。含氧有机的化合物中,吸入高浓度的环氧乙烷可致人死亡;粘膜有强烈的刺激性;戊醇可以起头痛、呕吐、腹泻等。

2活性炭吸附原理

废气处理工艺中的常用活性炭为颗粒状或蜂窝状。由于活性炭具有多孔隙结构,表面积大,因此当气体通过活性炭时,与其充分接触,则污染物质被截留在孔隙当中,从而达到净化气体的目的。衡量活性炭吸附能力的指标之一是碘值,碘值越大则吸附能力越强,处理效果越好。

3具有代表性的活性炭吸附的组合工艺

实际的废气治理过程中,单一的活性炭吸附工艺会造成活性炭饱和速度过快,处理效果不稳定。因此大多数情况下都是与其他处理工艺组合使用。

3.1旋流板塔+UV光解+活性炭吸附工艺

此工艺多用于处理低浓度有机废气,在烘干固化炉产生的有机废气中应用较多。

其主要工艺流程为:废气在引风机的作用下,通过管道输送,以切线从底部进入旋流板洗涤净化塔,在离心力的作用下,呈螺线形气旋上升,达到旋流板时,由于受数量足够多的倾角为25°的旋流叶片的切割作用,产生更大的离心力,与从上向下喷成雾状的循环液滴接触,气液得到充分的混合,气体中剩余的油雾颗粒物被循环液吸收,随水流进入循环水池。

经旋流板洗涤净化塔后的气体进入UV光解净化器。该设备以二氧化钛作为催化剂,与紫外线、空气接触反应产生臭氧,利用臭氧对有机物进行氧化分解;同时大分子有机物在紫外线作用下转化为小分子化合物或者发生反应,生成水和二氧化碳,污染物得到去除。

因UV光解净化效率相对较低,为了保证废气能稳定达标排放,在其后增加活性炭吸附器作为最终的把关处理,保证油雾颗粒物和总VOCs等长期稳定达标,最终净化气体。因经前处理后,废气中VOCs的浓度已很低,且颗粒活性炭在吸附有机物的同时吸附等离子体,被吸附的有机物在活性炭纤维的孔隙内被等离子体分解,一定程度上延长了活性炭吸附饱和的时间和使用寿命。

为保证处理效果,喷淋水循环使用一段时间后须更换,废水中含有污染物质,需配套污水处理设备进行处理。

该工艺优点是操作简单,易于管理,投资造价较低。缺点是活性炭更换次数较频繁,运行费用较高。

3.2水喷淋+干式过滤器+活性炭吸附+催化燃烧

此工艺多用于喷漆、烘漆VOCs废气,主要污染物为苯、甲苯与二甲苯、总VOCs。

含有机物的废气经风机的作用,首先经过水喷淋将大部分漆雾去除后进入干式过滤器,干式过滤器一方面可以去除气体中的水分,另一方面可以进一步拦截部分颗粒物,保护后续活性炭处理设施。预处理后的气体进入活性炭吸附箱,通过吸附作用,有机物质被截留在其内部,处理达标的气体经烟囱高空排放。

运行一段时间后,活性炭达到饱和状态,吸附作用失效,此时有机物已被浓缩在活性炭内。按照PLC自动控制程序,催化氧化设备自动升温将热空气通过风机送入活性炭床使碳层升温将有机物从活性炭中“蒸”出,脱附出来的废气属于高浓度、小风量、高温度的有机废气。该部分气体进入催化燃烧室,在催化剂作用下燃烧后彻底净化,完成脱附过程。再通过热交换器将净化后的气体降温,最后经风机引高空排放。

为了保证处理流程的连续性,该工艺中活性炭箱一般采用一用一备,当其中一个炭箱处于脱附状态时,另外一个处于吸附状态,通过控制程序自动切换,交替使用。值得注意的是,脱附过程中要严格按照操作规范进行,注意控制燃烧温度,避免因操作不当导致火灾或爆炸事故。

由于某些物质,如氯离子,对脱附所用催化剂具有毒害作用,会造成催化剂“中毒”而失去催化作用,因此活性炭吸附+催化燃烧工艺不适用于处理含氯离子等对催化剂有毒害作用成分的气体。

该工艺特点为:

⑴有机废气具有起燃温度低的特点,因此不需要大量的能耗。而且当催化燃烧达到一定的起燃温度后,依靠自身热量便可以满足要求,不再需要外界提供热源;

⑵应用的范围比较广泛,对多种成分的废气都具有良好的处理效果;

⑶处理效率与其他工艺相比较高,净化效率可以达到95%甚至以上,而且最终产物为二氧化碳和水,没有二次污染物产生;且由于燃烧温度低,能大量减少NOX的生成,因此也大大减少了二次污染;

⑷活性炭可重复使用,延长换炭周期,即减少危险废物的产生量,对改善大气环境具有重要意义;

⑸自动化程度高,操作简单方便,运行安全稳定,有效减少了污染物对环境的影响。

⑹缺点是投资较大,对操作人员素质要求较高。

4结语

活性炭吸附工艺是一种传统的治理工艺,其因为投资小、处理效果稳定而被广泛应用。在使用过程当中需要注意的是废旧活性炭属于危险固体废物,应交由有资质的第三方公司回收处理。有机废气处理的治理工艺还有很多种,应从使用的实际情况出发,选用合理的工艺,以保证有良好的处理效果。

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