活性炭吸附法的废气预处理、工艺流程、处理要求及成本分析
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活性炭净化VOC废气的工程设计
背景
该文档旨在提供活性炭净化VOC(挥发性有机化合物)废气的工程设计。
VOC是一类对环境和健康有害的气体排放物,通过使用活性炭可以有效去除这些有害物质。
设计步骤
以下是活性炭净化VOC废气的工程设计步骤:
1. 确定废气负荷:首先需要确定VOC废气的排放量和特性,包括VOC成分、浓度和流量。
这些信息将有助于选择合适的活性炭吸附系统。
2. 选择合适的活性炭:根据废气负荷和VOC特性,选择适合的活性炭。
活性炭应具有高吸附效率和容量,能够有效去除目标VOC成分。
3. 设计吸附系统:根据VOC废气的特性和处理要求,设计适
当的活性炭吸附系统。
考虑吸附床尺寸、气流分布和操作参数等因素。
4. 安装活性炭吸附设备:按照设计要求安装活性炭吸附设备。
确保设备能够有效地吸附和去除VOC废气。
5. 定期维护和更换活性炭:活性炭在吸附过程中逐渐饱和,需
要定期维护和更换。
制定维护计划,并根据实际吸附效果和操作经
验确定更换周期。
6. 监测和控制:定期监测废气排放的VOC浓度,确保活性炭
吸附系统的有效性。
根据监测结果进行必要的调整和控制操作。
结论
通过以上的工程设计步骤,可以实现对VOC废气的有效净化。
活性炭吸附系统是一种成熟且可靠的处理技术,广泛应用于工业生
产和环境保护领域。
在实际工程应用中,需要根据具体情况进行调
整和优化,以确保最佳的净化效果和经济效益。
>注意:以上信息旨在提供一般性的工程设计指导,实际应用中需根据具体情况进行综合分析和决策。
挥发性有机废气净化技术—活性炭吸附法挥发性有机废气净化技术—活性炭吸附法吸附法吸附法是处理低浓度VOCs的有效方法之一,它是采用吸附剂将气体中的VOCs吸附,净化后的气体排入大气。
常用的吸附剂有颗粒活性炭、沸石、高聚物吸附树脂、活性炭纤维、活性氧化铝和硅胶等。
由于活性炭价格低,吸附效果好,是目前最常用的吸附剂。
BRUCE[4]研究表明活性炭对质量浓度在100 mg/m3左右的VOCs有较好的净化效果,使用周期在1 000 h以上。
HAYASHI等[5]利用K2CO3浸渍废弃聚氨酯制备高比表面积活性炭,在浸渍率(溶液中K2CO3的质量与待浸渍聚氨酯质量的比值)1.0,碳化温度1 073 K条件下所得的样品比表面积达到了2 772 m2/g,达到了商业用高比表面积活性炭的水平,是普通椰壳活性炭的2.5倍左右。
所得样品对苯、丙酮、辛烷蒸汽进行吸附研究,吸附能力基本与商业高比表面积活性炭相当,是普通椰壳活性炭的3~4倍,表现出良好的性能。
另外活性炭纤维(ACF)比活性炭具有更为优良的吸附力学行为,吸附量大,吸脱附速度快,吸附选择性好,在吸附质浓度较低时,比普通活性炭有更好的吸附效果,因此活性炭纤维也逐渐受到人们的重视[6]。
在吸附法研究中,对吸附剂进行改性,从而使其拥有更加优秀的吸附、脱附性能一直是吸附研究的热点。
以活性炭为例,常用的吸附剂改性包括表面结构改性和表面化学改性[7,8],经改性后的活性炭一般具有比表面积加大、孔隙结构更丰富,孔径分布更均匀,对不同极性物质的吸附性能得到改善,对某些物质的吸附效果增强等性能。
从而更加适合不同污染物的吸附净化。
KIM等[9]分别将纯净活性炭分别用HNO3(NA),H2SO4(SA),HCl(HA),H3PO4(PA),CH3COOH(AA),KOH(PH),NaOH(SH)溶液浸渍改性后净化苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、丁酮混合废气。
浸渍量是样品活性炭质量的5%,研究发现,碱溶液改性后的活性炭吸附能力反而降低;酸改性样品中,以H3PO4(PA)浸渍过的活性炭(PA/AC)性能提高最高,除了吸附间二甲苯和丁酮的能力有所下降外,对其他污染物的吸附能力都有了大幅度提升,研究者认为对两种物质吸附能力下降是由于磷酸改性使得活性炭吸附大分子有机物的能力下降,同时虽然磷酸使活性炭微孔变窄但它改变了其表面的化学性质,使得改性活性炭对其他有机物吸附能力提高,但并未明确解释二甲苯3种异构体吸附能力差异的问题。
废气处理方案活性炭处理一、原理活性炭的吸附作用是将废气中的有害气体吸附在其表面上,从而达到净化废气的目的。
活性炭具有微孔结构和较大的比表面积,这种结构使其具有良好的吸附性能。
当废气通过活性炭床时,有害气体中的分子会被活性炭吸附,从而使废气中的有害物质得到去除。
二、适用范围活性炭处理废气适用于含有有机物、挥发性有机物(VOCs)、恶臭物质等的废气处理。
常见的适用行业包括化工、制药、涂装、印刷、汽车喷漆等。
活性炭处理还可以用于去除二氧化硫、氨气等无机气体。
三、工作步骤活性炭处理废气的工作步骤主要包括废气采集、预处理、吸附、再生和排放净化后的废气。
1.废气采集:将含有有害气体的废气采集到处理设备中,常见的采集方式包括引风、引气等方法。
2.预处理:对采集到的废气进行预处理,主要包括除尘、除湿等操作,以保证废气中的固体颗粒和湿气被去除,从而减少对活性炭吸附性能的影响。
3.吸附:将废气经过预处理后,进入活性炭床,通过活性炭的吸附作用将有害气体吸附在其表面。
废气在活性炭床中停留的时间应根据有害气体的特性来确定,以保证充分吸附。
4.再生:当活性炭吸附饱和后,需要对其进行再生,以恢复其吸附性能。
常用的再生方法包括高温脱附法和低温脱附法。
高温脱附法将废气中的有害物质通过加热从活性炭表面剥离,低温脱附法则通过减压等方式进行脱附。
5.排放净化后的废气:经过再生后,活性炭恢复吸附能力,可继续用于处理废气,而再生所产生的有害气体需要通过后续的处理方式进行处理,以确保排放符合环保要求。
四、优缺点活性炭处理废气具有以下优点:1.处理效果好:活性炭具有较大比表面积和良好的吸附性能,可有效去除废气中的有害物质和恶臭物质。
2.操作简单:活性炭处理设备结构简单,易于操作和维护。
3.经济实用:活性炭的价格相对较低,再生后可重复使用,降低处理成本。
但活性炭处理废气也存在以下缺点:1.再生过程能耗较高:废气再生需要消耗较大量的能源,增加了处理成本。
废气处理项目设计方案活性炭废气处理技术(简单.有效)目录第一章、项目概况第二章、设计依据第三章、设计原则及采样第四章、设计参数及设备选型第五章、设计规模与废气异味标准第六章、废气处理工艺流程第七章、产品质量保证计划与措施第八章、运行成本分析第九章、货物出厂例行检验及现场试验项目说明第十章、生产周期第十一章、货物运输包装说明第十二章、设备安装施工技术的先进性说明第十三章、售后服务承诺第十四章、不同技术对比第十五章、部分客户案例第一章项目概况贵公司在发展经济的同时,对环境保护也非常重视。
由于公司在生产过程中产生的废气对工人、周边居民和环境造成一定影响。
为了满足国家与地方日趋严格的环保要求,公司有关领导决定对有机废气进行治理,使有机废气排放总量和排放浓度达到相应的环保要求,为此委托我公司为本项目设计废气治理方案。
我公司受贵公司的委托,根据现场考察及提供的相关数据及资料,借鉴相关工程实际设计和运行经验,本着投资省、处理效果好、运行成本低的原则,编制了该设计方案,供贵公司和有关部门决策参考。
主要污染物涉及:甲苯、丙烯腈、三氯乙醛、甲醇。
第二章设计依据2.1 执行标准(1)《中华人民共和国环境保护法》(2)《中华人民共和国大气污染防治法》(3)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);(4)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993);(5)有机废气处理工程技术手册(环境工程技术手册);(6)《环境空气质量标准》(GB3095-1996);(7)《工厂企业厂界噪声标准及其测量方法》(GB12348~12349-90);(8)《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2.1-2007);(9)《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79);(10)《建设项目环境保护条例》中华人民共和国国务院令第253号 1998;(11)《电气装置安装工程施工及验收规范》(GB50254-96GB50259-96);(12)《低压配电设计规范》(GB50054-95);(13)《电力装置的继电保护和自动控制设计规范》(GB50062-92);(14)《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94);(15)《仪表配管、配线设计规定》( HG/T20512-2000);(16)《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87-85);(17)《环境工程设计手册·废气污染控制卷》(18)《三废处理工程技术手册·废气卷》2.2 废气净化目标及设计内容1、净化目标废气被收集并经过活性炭设备后,排放达到国家工业排放标准;——GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》二级排放标准;——GB14554-93《恶臭污染物排放标准》二级排放标准;——《环境空气质量标准》(GB3095-1996)二级标准。
活性炭吸附脱附及附属设备选型详细计算书目录1.绪论 (1)1.1概述 (1)1.1.1有机废气的来源 (1)1.1.2有机物对大气的破坏和对人类的危害 (1)1.2有机废气治理技术现状及进展 (2)1.2.1各种净化方法的分析比较 (2)2设计任务说明 (4)2.1设计任务 (4)2.2设计进气指标 (4)2.3设计出气指标 (4)2.4设计目标 (4)3工艺流程说明 (5)3.1工艺选择 (5)3.2工艺流程 (5)4设计与计算 (7)4.1基本原理 (7)4.1.1吸附原理 (7)4.1.2吸附机理 (7)4.1.3吸附等温线与吸附等温方程式 (8)4.1.4吸附量 (10)4.1.5吸附速率 (11)4.2吸附器选择的设计计算 (11)4.2.1吸附器的确定 (11)4.2.2吸附剂的选择 (13)4.2.3空塔气速和横截面积的确定 (15)4.2.4固定床吸附层高度的计算 (15)4.2.5吸附剂(活性炭)用量的计算 (17)4.2.6床层压降的计算]15[ (17)4.2.7活性炭再生的计算]16[ (18)4.3集气罩的设计计算 (19)4.3.1集气罩气流的流动特性 (19)4.3.2集气罩的分类及设计原则 (20)4.3.3集气罩的选型 (20)4.4吸附前的预处理 (22)4.5管道系统设计计算 (23)4.5.1管道系统的配置 (23)4.5.2管道内流体流速的选择 (24)4.5.3管道直径的确定 (24)4.5.4管道内流体的压力损失 (25)4.5.5风机和电机的选择 (25)5工程核算 (28)5.1工程造价 (28)5.2运行费用核算 (28)5.2.1价格标准 (28)5.2.2运行费用 (29)6结论与建议 (30)6.1结论 (30)6.2建议 (30)致谢 (33)1.绪论1.1概述1.1.1有机废气的来源有机废气的来源主要有固定源和移动源两种。
移动源主要有汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通工具的排放气;固定源的种类极多,主要为石油化工工艺过程和储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合,如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、塑料、涂料和橡胶加工等。
活性炭废气处理设备工艺流程介绍活性炭吸附箱是一种高效、环保的废气处理设备,广泛应用于工业废气处理领域。
该设备紧要利用活性炭的吸附性能,将废气中的有害物质吸附在活性炭表面,从而实现净化废气的目的。
活性炭吸附箱具有操作简单、维护方便、适应性强等优点,已经成为工业废气处理领域中一种设备。
活性炭吸附箱工艺流程介绍1、废气收集废气需要经过收集系统进行收集。
收集系统通常由引风管、过滤器、除尘器等构成,将废气从产生源头收集起来,并经过初步的过滤和除尘处理。
2、废气导入经过初步处理的废气通过管道进入活性炭吸附箱。
在进入吸附箱之前,废气会经过一个预处理装置,进一步去除废气中的颗粒物、水分等杂质,以保证活性炭吸附箱的正常运行。
3、活性炭吸附废气进入活性炭吸附箱后,会通过一个装有活性炭的吸附层。
活性炭具有高比表面积、高孔隙率的特点,能够有效地吸附废气中的有害物质。
当废气通过活性炭层时,有害物质被吸附在活性炭表面,从而得到净化。
4、活性炭再生当活性炭吸附饱和后,需要进行再生处理。
再生过程通常采用高温加热或化学洗涤等方法,将吸附在活性炭表面的有害物质去除,使其恢复吸附本领。
5、废气排放经过活性炭吸附箱处理的废气已经得到了净化,满足环保排放标准,然后通过排气筒或烟囱排放到大气中。
活性炭吸附箱是处理有机废气、臭味处理的净化设备。
活性炭吸附是有效的去除水的臭味、自然和合成溶解有机物、微污染物质等的措施。
大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代炔等能坚固地吸附在活性炭表面上或空隙中,并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。
活性炭吸附作为深度净化工艺,常常用于废水的末级处理,也可用于长产用水、生活用水的纯化处理。
活性炭吸附箱的吸附可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附紧要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。
活性炭的多孔结构供应了大量的表面积,从而使其特别容易实现吸取收集杂质的目的。
就象磁力一样,全部的分子之间都具有相互引力。
废气净化的主体工艺—活性炭吸附法根据本项目中的喷漆废气,既含有一定浓度的固体颗粒物(过喷漆雾)又含有一定浓度的有机溶剂,通常选用干式过滤除漆雾(漆雾捕集+过滤箱)+活性炭吸附浓缩+催化氧化的组合工艺。
活性炭吸附是实现该有机废气达标排放的关键,通过活性炭表面巨大的比表面积所引起的巨大吸附能力,将有机溶剂分子有效吸附,但活性炭的吸附容量是有限的,吸附饱和后的活性炭不具有吸附净化有机废气的功能;通过活性炭吸附装置可以实现将废气量体积浓缩到原有风量的几十分之一,因此减少催化氧化装置近十倍的处理风量和设备造价;同时活性炭吸附装置可以实现将有机物浓度浓缩至原始浓度的十倍以上,该浓度可实现催化氧化装置的氧化热平衡,即催化氧化开始起燃后的运行过程中无需外加热量,从而实现降低运行费用之目的。
一、活性炭的再生工艺—催化氧化法通常活性炭的脱附再生有两种方式,即:蒸汽再生和催化氧化再生。
1、蒸汽再生方式的介绍(1)蒸汽再生方式是八十年代就已经投放市场,吸附一般采用是颗粒状活性碳,其设备阻力很大,主排风机运行费用高。
(2)因为颗粒状的活性碳的活性问题,其比表面积小,对苯系物(苯、甲苯、二甲苯)吸附效率不高(在15-18%左右),所以设备净化效率一般不会超过85%,(3)因为颗粒活性炭的孔径很小,使用一段时间以后有机溶剂及一些杂物(如少量进入设备的漆雾)会迅速的被堵塞,净化效率会随着时间迅速的降低,再生的使用寿命相对较短(一般在2-3年),且脱附再生时间比其他方式要相对较长。
(4)蒸汽脱附再生的操作相当繁琐(蒸汽阀门的条件、冷凝分离系统的手工操作等等),需要1-2两个人员定岗操作,(5)蒸汽再生后冷凝回收的溶剂有三种处理方式①添置精馏设备进行分离才能重新使用,(一般喷漆废气再生产生的溶剂在市场上很难二次利用,因为里面的成分混杂了很多其他的污染物)。
②送到垃圾处理厂焚烧。
③和煤炭混合在一起送人锅炉氧化。
(6)会产生废水二次污染的问题,废水需要达标排放处理。
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以下是活性炭吸附法的工艺流程:1. 预处理:在活性炭吸附之前,原水需要经过预处理,以去除较大的悬浮物和颗粒物。
东莞市奇格斯电子科技有限公司环保治理工程方案编号:20111209设计方案设计单位:创美环保设计日期:二O一一年十二月方案摘要一、喷漆废气治理工程处理工艺:水喷淋+活性炭吸附塔工艺处理规模:处理量3000m3/h,共1套;工程造价:¥3.51万元二、移印废气治理工程处理工艺:活性炭吸附塔工艺处理规模:处理量10000m3/h,共1套;工程造价:¥2.82万元三、发电机尾气及噪声治理工程处理规模:125KW发电机1台工程造价:¥6.95万元四、火烟治理工程处理工艺:旋流板塔工艺工程造价:¥3.34万元五、油烟治理工程处理工艺:静电除尘工艺工程造价:¥2.00万元六、监测费项目造价: ¥0.50万元七、验收审批费项目造价: ¥0.80万元以上合计:¥19.92 万元目录第一章喷漆废气处理设计 (4)一、工程概况 (4)二、设计依据及标准 (4)三、设计范围 (4)四、设计条件 (4)五、工艺设计 (5)六、主要设备技术性能 (7)第二章移印废气处理工程 (8)一、工程概况 (8)二、设计依据及标准 (9)三、设计范围 (9)四、设计条件 (9)五、工艺设计 (10)六、主要设备技术性能 (11)第三章发电机尾气处理工艺设计 (12)一、设计依据及标准 (12)二、设计条件 (12)三、工艺设计 (13)第四章柴油发电机房噪声治理 (15)第五章厨房油烟治理 (18)第六章炉灶火烟治理工艺 (21)第七章工程概算 (24)一、喷漆废气处理工程概算 (24)二、移印废气处理工程概算 (25)三、发电机尾气治理工程概算 (26)四、发电机噪音治理工程概算 (27)五、厨房油烟废气治理工程概算 (28)六、厨房火烟废气治理工程概算 (28)第八章售后服务与支付方式 (29)一、售后服务 (29)二、付款方式 (30)第一章喷漆废气处理设计一、工程概况该公司在喷漆涂装过程中会产生有机废气(Volatile Organic Compound简称VOC)污染大气环境,危害人体健康,尤其是生产过程中产生的三苯(苯、甲苯、二甲苯)会通过呼吸道进入人体,使人产生眩晕、恶心等症状,严重时还会导致障碍性贫血,对工作人员的身心健康造成严重的威胁;同时在喷漆的时候会产生大量的漆渣、粉尘,会产生臭气、异味等,故需必须对其进行处理。
活性炭吸附-脱附工艺流程图
螺旋板冷凝器
废气
进入干燥风机活性炭吸附箱2#排放蒸汽活性炭吸附箱1#引风机机列管冷凝器污水处理厂
工艺路线和说明
根据有机废气处理项目的复杂性,多样性,龙泰环保公司在实践中不断总结经验,不断技术创新,针对不同的项目采用独特的设计。
通过对建设费用、运行费用、维护费用与净化效果等进行综合估算分析后,我方建议本次方案废气采用活性炭吸附、脱附工艺进行处理。
废气经管道收集后进入活性炭吸附系统,对废气中有机污染物进行吸附,吸附系统为两套,确保一套进行活性炭脱附作业时另一套进行正常吸附作业,避免进行脱附时废气无法正常处理,废气经活性炭吸附后由排气筒排放。
当活性炭脱附时,进气阀和排气阀关闭,蒸汽气缸阀门打开,饱和水蒸汽通入对吸附达饱和水层槽
上层xx液可回用
值得活性炭进行脱附,脱附时活性炭箱底部液体流入螺旋板换热器,气体进入列管冷凝器进行冷凝液化,冷凝之后液体进入水层槽,上层可回用,若无回收必要可随下层液体进入污水处理站进行处理,脱附完毕后由于蒸汽温度高,当温度下降时会冷凝形成大量水分影响活性炭正常吸附,此时干燥风机工作,将水分吹出,确保脱附作业完成后活性炭可进行吸附作业。
两组活性炭箱交替进行吸附作业和脱附作业。
此方案不仅处理效率高,能高效去除废气中的有机物质。
运用我们这套废气处理系统效果不仅能达到国家废气二级排放标准而且运行维护费用低,安全性最高。
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当前我国VOCs排放涉及的行业广,且各行业排放的VOCs种类繁多、成分复杂,常见的有烃类、醇类、醚类、酯类等。
加油站、装修、餐饮、干洗、喷涂、化工等生产或使用有机溶剂的行业都会产生VOCs排放。
此外,VOCs治理技术体系复杂,涉及十多种技术及组合技术,一般一个环保治理企业只能掌握一种或几种技术。
活性炭是应用最广泛的吸附剂,其生产和使用可以追溯到19世纪。
活性炭之所以被广泛使用主要是因其具有大量的微孔和中孔,且表面积巨大。
典型活性炭的孔径分布及其与其他吸附剂的比较如下图所示。
图源《吸附剂原理与应用》,[美]Ralph T.Yang著据了解,活性炭吸附技术是VOCs治理的主流技术之一,技术成熟、简单易行、治理成本低、适应范围广,在所有的治理技术中占有非常大的市场份额,在涂装、包装印刷、石油化工、化学品制造、医药化工和异味治理等领域都得到了广泛的应用。
但由于业内人员对活性炭的基本性能、活性炭吸附技术的适用范围和使用条件等缺乏规律性认识,在活性炭选型、工艺设计和净化装备设计中存在较大随意性,造成净化设备效率低,存在安全隐患,活性炭再生更换困难等问题。
市场上很多环保公司对活性炭吸附技术过于低估(简单误认为活性炭吸附技术无非就是简单的吸附—脱附)。
行业的种种不规范及工艺混乱,导致目前不少地方环保主管部门陷入了“闻炭色变”的误区。
满足当前国内VOCs污染实际治理工程的实际需要,正确引导行业规范活性炭在挥发性有机物(VOCs)净化中的应用,显得至关重要。
吸附法主要适用于低浓度气态污染物的吸附分离与净化,对于高浓度的有机气体,一般情况下首先需要经过冷凝等工艺进行“降浓”处理,然后再进行吸附净化。
对于“油气”等高浓度VOCs气体的净化,也可以采用吸附法(降压解吸再生),但对活性炭有一些特殊的要求。
图:活性炭吸附装置01废气的预处理(一)污染物浓度要求除溶剂和油气储运销装置的有机废气吸附回收外,进入吸附装置的有机废气中有机物的浓度应低于其爆炸极限下限的25%。
当废气中有机物的浓度高于其爆炸极限下限的25%时,应使其降低到其爆炸极限下限的25%后方可进行吸附净化。
对于含有混合有机化合物的废气,其控制浓度P应低于最易爆炸组分或混合气体爆炸极限下限值的25%,即P<min(Pe Pm)×25%,Pe为最易爆组分爆炸极限下限值(%),Pm为混合气体爆炸极限下限值,Pm按照下式进行计算:Pm=(P1+P2+…+Pn)/(V1/P1+V2/P2+…+Vn/Pn)式中:Pm ——混合气体爆炸极限下限值,%P1,P2,…,Pn ——混合有机废气中各组分的爆炸极限下限值,%V1,V2,…,Vn ——混合有机废气中各组分所占的体积百分数,%n ——混合有机废气中所含有机化合物的种数。
(二)气体温度要求进入吸附装置的废气温度宜低于40℃。
(三)废气湿度对活性炭吸附性能的影响1、由于活性炭表面通常含有大量的含氧基团,一般活性炭均具有较强的吸水能力,与有机物产生竞争吸附作用。
2、活性炭中含有灰分(金属氧化物),提高了其吸水能力。
如何提高活性炭的疏水性能(1)原材料的影响:如煤种的影响、沥青基球型活性炭具有较好的疏水能力;(2)高碘值活性炭(挥发份低)的疏水能力通常要优于低碘值的活性炭;(3)对活性炭进行表面疏水改性,去除或减少表面含氧基团、降低灰分(金属氧化物)。
(四)颗粒物的含量要求进入吸附装置的颗粒物含量宜低于1mg/m3。
粉尘:细颗粒物(化工、家具等)漆雾颗粒物(形成气溶胶):影响最大絮状颗粒物:印刷、橡胶、化纤等生产过程产生(五)废气成分的影响1、活性炭的“中毒”(或劣化):高沸点(或“半挥发性”)物质再生困难,在活性炭上聚集,如硅烷、油脂等化合物,需要通过冷凝、过滤、吸附等预处理首先进行去除;发生聚合反应,造成在活性炭上聚集,如甲醛、苯乙烯等;二硫化碳(硫化氢)等吸附反应形成单质硫的聚集。
在吸附气体中即使含有微量的高分子物质或聚合性物质,在活性炭中聚集,也会很快引起活性炭吸附性能急剧下降。
2、活性炭的反应活性(催化性):活性炭表面具有催化活性,会与一些化合物部分进行氧化、水解等催化反应。
典型反应:(1)乙酸乙酯、乙酸丙酯等易发生水解反应形成有机酸;(2)MEK(甲乙酮)、MIBK(甲基异丁基酮)易被氧化形成有机酸和丁二酮;环己酮氧化或聚合形成环亚己基环己酮;(3)甲醛、苯乙烯等易发生聚合反应;(4)其他:如树脂生产中的添加剂带入二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺在活性炭上会发生水解生产二甲胺,造成臭气排放问题。
造成的问题:(1)回收的溶剂变色、发臭(如包装印刷废气);(2)聚合后难再生,造成活性炭中毒(劣化)(3)反应放热,造成活性炭着火。
02基本工艺流程1、工艺流程图2、工艺说明车间有机废气通过吸气罩收集,在排风机作用下,经过管道输送进入干式过滤器,再进入活性炭吸附装置,有机污染物被活性炭吸附,净化后的气体经风机增压后达标排放。
活性炭吸附饱和后,请专业厂家再生后回用。
3、活性炭的吸附原理a.吸附现象是发生在两个不同的相界面的现象,吸附过程就是在界面上的扩散过程,是发生在固体表面的吸附,这是由于固体表面存在着剩余的吸引而引起的。
吸附可分为物理吸附和化学吸附;物理吸附亦称范德华吸附,是由于吸附剂与吸附质分子之间的静电力或范德华引力导致物理吸附引起的,当固体和气体之间的分子引力大于气体分子之间的引力时,即使气体的压力低于与操作温度相对应和饱和蒸气压,气体分子也会冷凝在固体表面上,物理吸附是一种吸热过程。
化学吸附亦称活性吸附,是由于吸附剂表面与吸附质分子间的化学反应力导致化学吸附,它涉及分子中化学键的破坏和重新结合,因此,化学吸附过程的吸附热较物理吸附过程大。
在吸附过程中,物理吸附和化学吸附之间没有严格的界限,同一物质在较低温度下往往是化学吸附。
活性炭纤维吸附以物理吸附为主,但由于表面活性剂的存在,也有一定的化学吸附作用。
b.活性炭对废气吸附的特点:(1)、对于芳香族化合物的吸附优于对非芳香族化合物的吸附。
(2)、对带有支键的烃类物理优于对直链烃类物质的吸附。
(3)、对有机物中含有无机基团物质的吸附总是低于不含无机基团物质的吸附。
(4)、对分子量大和沸点高的化合物的吸附总是高于分子量小和沸点低的化合物的吸附。
(5)、吸附质浓度越高,吸附量也越高。
(6)、吸附剂内表面积越大。
吸附量越高。
4、活性碳纤维以新型吸附材料—活性碳纤维(ACF)为吸附剂的吸附法是近几年发展起来的一种新型的有机废气回收方法,被认为是最有效的回收净化有机废气的新方法,近年来已引起广大研究工作者和相关企业的极大关注。
与传统的活性炭相比,活性碳纤维具有以下优异特性:1) 比表面积大,有效吸附容量高;2) 吸附、脱附快,能耗低,容易再生;3) 强度高、寿命长;4) 形状多样,便于工程应用;5) 可吸附低浓度气体;6) 吸附选择性强。
5、活性碳纤维有机废气回收装置以活性碳纤维有机废气回收装置中典型的三箱吸附装置为例,分析其设备组成、工艺流程及技术特点。
设备组成吸附设备由引风风机、表冷器、过滤器、吸附器、分层槽等组成,整个系统的运行由PLC程序控制,自动切换吸附器,使之交替进行吸附、解吸和干燥工艺过程的操作。
工艺流程挥发性有机气体先经过一定的前处理装置,再经过滤器进一步去除尾气中的杂质,以保证这些杂质不占用活性碳纤维的孔隙,影响活性碳纤维的吸附效率和使用寿命;过滤后的尾气经风机引入吸附设备。
吸附了一定数量有机溶剂的活性碳纤维,用饱和水蒸汽进行解吸,解吸完成后将通过过滤的外界空气送入吸附器由风机进行干燥,使活性碳纤维床层冷却并去除残留的蒸汽,使活性碳纤维保持较高的吸附效率。
干燥好的吸附器进入下一工作程序循环进行吸附。
解吸出的含有机物的混合蒸汽进入冷凝器中进行一级冷凝,冷凝液再经板式冷凝器冷却,经过冷凝的有机物和冷凝水进入分层槽,经重力分层,上层的有机物自动溢流至储槽,然后经输送泵送到吸附回收设备;下层的冷凝水排入废水处理系统。
6、技术特点(1)结构合理吸附芯为笼型结构,具有活性碳纤维用量少,处理风量大的特点,可大幅度降低有机废气处理成本。
(2)吸附率高由于活性碳纤维的比表面积特性,决定了其吸附率可高达95%以上。
采用专利技术可以实现多级吸附,可以达到极高的吸附率,是目前国际上能够达到苛刻的环保排放要求的吸附装置。
(3)运行能耗低、费用低由于活性碳纤维的脱附、再生能耗低,再加上活性碳纤维缠绕芯的气流阻力小、风机功率小,所以在运行中活性碳纤维有机废气净化回收装置的气耗和电耗均比较低。
(4)全自动控制、无人值守运行采用可编程序控制器中央控制,集成电磁阀、托气缸执行动作,可靠性高。
按照工艺流程设计的模拟盘显示,运行状况可以一目了然,并设计有故障检测及指示功能。
可靠性强、操作简单、便于维护。
(5)安全可靠、适用于有爆炸危险场所采用防爆风机、防爆泵。
控制柜、气动柜采用正压防爆技术,外部信号通过安全栅连接,系统接地,确保了装置的安全性。
03组合工艺流程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。
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。
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。