化工廠有機廢氣處理工藝及設備

 

化工廠生產尾氣中常含有揮發性有機物、酸性氣體、焦油等。尾氣的處理方法是回收有用成分和溶劑，然后去除異味、無害化處理等，要通過各種手段綜合治理。本文將介紹工程有機廢氣的處理工藝、原理和設備。

 

一、有機廢氣的初級處理

 

1.深度冷凝

 

精細化工廠中的各種反應主要是在有機溶劑中進行的。主要溶劑有芳香烴、醇類、酯類、氯代烴等。，所以廢氣中會含有所用的各種溶劑。深度冷凝可用于溶劑回收。以二氯甲烷、甲醇和甲苯為例，計算并解釋了冷凝回收率。例如，甲醇的蒸汽壓在42%時為38.804千帕，在12%時為1.7364千帕。通過將含有甲醇的飽和氣體從42%冷卻到12%，可以回收448.1克/立方米的尾氣。甲苯在42℃時的蒸氣壓為8.631kPa，12%時的蒸氣壓為0.41lkPa，含甲苯的飽和氣體由42%冷卻至12%，可回收甲苯285.6 g/m3。因此，需要對含有有機溶劑的尾氣進行深度冷凝。

 

2.堿洗

 

經常遇到工廠尾氣是酸性氣體，含有焦油。可以用稀堿水沖洗。***填料吸收塔，板式塔壓降***，一般不需要。根據風機的風量，確定塔的直徑，適當增加塔的高度，選擇合適的液體分布器，保證洗滌效果。

 

二、活性炭吸附

 

深冷處理后尾氣中的有機氣體濃度仍然很高。例如濃度為12%時，尾氣中甲醇和甲苯的濃度可以達到17300ppm(V/v/v)和4060ppm(V/V/v)。可以選擇活性炭吸附回收設備，經常使用顆粒活性炭或活性炭纖維吸附設備。

 

1.顆粒活性炭簡介

 

活性炭是一種多孔產品，由碳質材料碳化和活化而成。活性炭的吸附表面主要由***孔、中孔和微孔組成。間隙結構發達、比表面積巨***的揮發性有機化合物氣體分子在吸附過程中通過***孔和中孔。孔中吸附孔的吸附率占總吸附率的90%以上。

 

顆粒活性炭(顆粒活性炭1)可分為兩類:煤和木材。目前市場上以煤為主的顆粒活性炭的生產工藝是:將原煤粉碎至一定細度，加入適量粘結劑，混合均勻。采用催化活化時，加入適量催化劑，擠壓成炭條，陳化，炭化，活化，洗滌，干燥，過篩，得到粒徑為25毫米的活性炭顆粒產品。

 

2.活性炭纖維。

 

常用的活性炭纖維是由粘膠基或聚丙烯腈基基材經碳化活化而成。此外，它還由再生纖維素、酚醛樹脂和瀝青纖維制成。活性炭纖維的纖維直徑為5-201 ~ m，平均比表面積約為10001500m~g，平均直徑為1.0 ~ 4。ONM。微孔均勻分布在纖維表面。與活性炭相比，活性炭纖維具有孔徑小且均勻、結構簡單、吸附速度快、吸附率高、易脫附等***點。與吸附質的接觸面積***，可以均勻接觸吸附，使吸附材料得到充分利用。活性炭纖維具有各種精細的表面形態，如纖維氈、布和紙。孔隙直接在纖維表面打開IZl。吸附質向吸附部位的擴散路徑較短。對于一些***分子或顆粒物，如二惡英、粉塵等，其體積接近甚至***于活性炭纖維的微孔體積，很難被吸附。與顆粒活性炭相比，具有***勢。

 

3.活性炭設備的選擇

 

當尾氣中的揮發性有機化合物濃度較低或均勻時，***選擇含活性左旋原碳纖維的設備。對于精細化工廠的批量生產，當尾氣中VOCs濃度較高且濃度波動較***時，更適合選用顆粒活性炭設備，或者采用顆粒活性炭和活性炭纖維串聯兩級組合設備更***。

 

4.顆粒活性炭的安全性

 

防止顆粒活性炭在吸附和脫附過程中著火的主要原因是活性炭對溶劑的吸附熱或溶劑的氧化反應熱積聚在活性炭層中。異常升溫導致自然發火。活性炭具有多孔結構，導熱性差，在正常情況下容易造成局部蓄熱運行。吸附和吸附放熱產生的熱量應處于平衡狀態。但是，當吸附的溶劑被氧化分解時，平衡會被破壞，從而進一步加速氧化分解反應，***終導致溫度異常升高。尤其是回收丙酮、甲乙酮、環己酮等酮類溶劑時。因此，應嚴格控制吸附和脫附的溫度和交替周期，吸附周期不宜過長

 

三、生物降解

 

生物處理技術是降解揮發性有機化合物的過程。通過微生物代謝活動并將其轉化為無害的小分子物質。常見的生物降解裝置有生物洗滌池、生物濾池和生物滴濾塔。這三種裝置的生物降解原理基本相同，***常見的是生物滴濾塔，其空隙率較***，床層壓降較小。噴灑循環液可以有效控制塔內微生物的生長環境，如pH值、營養物濃度等，從而避免床內反應產物的積累影響生物滴濾塔。

 

1.揮發性有機化合物氣體的類型

 

水溶性VOCs容易降解，各種氣體降解程度為醇類、酯類、醛類、苯類，醇類***容易降解。在苯、甲苯、乙苯和二甲苯這四種物質中，鄰二甲苯***難降解，苯環上的其他取代基也使降解性變差。

 

2.微生物的影響

 

微生物是影響生物降解的***重要因素。目前已分離出許多以惡臭有機物為單一碳源生長的***勢菌株，如含硫惡臭有機物降解菌、含氮化合物降解菌、含氯化合物降解菌等。生物降解的關鍵是培養和馴化適應不同種類有機氣體的微生物。

 

3.填料的影響

 

固定化載體不僅能吸附VOCs，還能為微生物的生長提供局部生態微環境，保留微生物生長所需的營養物質。合適的填料應具有較***的比表面積、合適的孔隙率和******的力學性能。使用的填料主要有陶粒、陶瓷拉西環、聚氨酯泡沫、珍珠巖、活性炭等。

 

4.操作環境的影響

 

通常，酸堿度范圍約為7 ~ 8，溫度在25 ~ 35℃之間。

 

四、低溫等離子體裝置

 

等離子體是電離氣體，是電子、離子、原子、分子、自由基等粒子的集合體。通常在3000~C以上，以上各種粒子處于熱力學平衡狀態，稱為熱力學平衡等離子體。當電子溫度極高，離子、原子等重粒子溫度低至0~200~CH~時，就成為非平衡等離子體，即低溫等離子體采用低溫等離子體分解VOCs時，等離子體中的高能電子起決定性作用。分解過程主要通過兩種方式進行。***先，溫度極高的高能電子直接與其他分子發生非彈性碰撞，能量轉化為基態分子的內能，被激發、離解、電離，***終產生無害的CO2和H2O；；二是高能電子激發氣體中的N2、O2、H2O，產生能量更高的自由基粒子，破壞C-H、C=C或C-C的化工廠鍵，將有異味的分子分解成無害的小分子。

 

根據產生低溫等離子體設備的放電方式不同，可分為電暈放電、輝光放電和介質阻擋放電，其中介質阻擋放電產生的低溫等離子體濃度***，效果***。揮發性有機化合物分解和氣味去除。

 

五、燃燒法

 

1.催化燃燒

 

催化燃燒的機理是有機氣體中的可燃物質在催化劑的作用下，在低溫(250 ~ 300%)下發生深度無焰氧化，產生CO:，H2o等***終燃燒產物，這是一個不可逆的過程。

 

由于燃燒溫度低，不會產生二噁英、氮氧化物等二次污染物。催化燃燒的關鍵是開發合適的催化劑，包括貴金屬催化劑如鉑、鈀、釕和金、過渡金屬氧化物催化劑和雙氧化物催化劑。

 

目前主要選用負載貴金屬的蜂窩催化劑，以堇青石蜂窩陶瓷體為***載體，以AI0為***二載體，以鉑、鈀等貴金屬為主要活性成分，采用高分散率、均勻分布的方法制備。鹵素和含硫化合物可以容易地使催化劑失活，并且已經開發了能夠抵抗鹵素和含硫化合物失活的催化劑。影響催化燃燒效率的主要因素是溫度、停留時間、污染介質的組成和濃度、催化劑的活性成分以及廢氣中抑制催化劑活性或使其中毒的物質的濃度

 

催化反應器可以是固定床或流化床，固定床是***常見的一種。固定床分為催化燃燒裝置和催化燃燒裝置，催化燃燒裝置采用氣-氣換熱器進行間接換熱，催化燃燒裝置采用再生換熱器進行直接換熱。再生催化燃燒反應器集固定床催化反應器和直接接觸換熱器于一體，簡化了傳統的催化燃燒過程。此外，由于反應物流向的周期性變化，反應熱可以充分積聚在反應器中，提高了反應熱的利用率。即使反應物濃度很低，也不需要外部補熱。***別適用于低濃度廢氣的處理。當廢氣中有機物濃度較高時，通過排熱可以回收部分反應熱。

 

2.直接燃燒和再生燃燒(Ro)

 

有機尾氣在燃燒室中直接燃燒需要***量的燃料，因為VOCs含量低，燃燒反應的熱量不足以將燃燒氣體加熱到這么高的溫度。一般在燃氣出口設置余熱鍋爐，回收尾氣中的熱量

 

蓄熱式熱氧化器(RTO)~稱為蓄熱式燃燒氧化器。它使用陶瓷或其他熱容量較高的惰性材料，從燃燒排出的高溫氣體中吸收和儲存熱量。達到一定溫度后，切換到將熱量傳遞給流入燃燒器的冷氣體，并將其加熱到接近燃燒溫度。的熱回收率。VOCs可達98%以上，遠高于余熱鍋爐或其他換熱設備。

 

RTO設備一般分為三室式和旋轉式。三室RTO設備由一個氧化室和三個蓄熱室A、B、C組成，工業尾氣通過切換提升閥從A-B-C依次進入燃燒室，在通過蓄熱室的過程中被加熱到較高的溫度，在燃燒室燃燒后依次從B-C-A流出。燃燒室溫度一般為750-800%，廢氣溫度小于80%。此外，還有一個輔助空氣系統，在切換過程中替代再生器中剩余的氣體。旋轉蓄熱式焚燒設備設有氧化燃燒室、多個由陶瓷蓄熱材料組成的相同數量的進氣室和出氣室、兩個密封室和一個旋轉閥。

 

六、其他處理過程

 

1.以紫外光波為能源，以空氣中的氧氣為氧化劑，在納米二氧化鈦催化劑的作用下，有機廢氣被催化降解生成低分子物質。

 

2.臭氧催化氧化過程

 

這兩種工藝僅用于有機氣體濃度非常低的情況。為了去除異味，普及率不高。他們的治療能力和效果需要調查和論證。

 

七、化工廠尾氣處理注意事項

 

1.減少化工廠尾氣的空氣量，降低尾氣中的VOCs濃度是亟待解決的問題。普遍的情況是由于系統的密封性能差。通過增加風機的抽氣能力和系統的負壓來改善車間的氣味。因此，***量空氣被泵入系統，這也增加了溶劑的揮發。

 

2.要求尾氣中的VOCs濃度遠低于混合氣體的爆炸下限。***家標準規定混合氣體中的VOCs濃度不得超過混合物爆炸下限的25%。揮發性有機化合物可以通過空氣分配降低到合適的濃度。應安裝靈敏度和穩定性高的在線揮發性有機化合物濃度檢測儀，以防止因誤操作或其他極端情況導致尾氣中揮發性有機化合物濃度突然急劇增加。如果揮發性有機化合物的濃度超過混合物的爆炸下限，應提供相應的保護和切斷措施。