長沙催化燃燒
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活性炭吸附工藝在工業有機廢氣治理中的應用

2020-08-03

工業企業的發展,導致廢氣大量排放,直接影響人們的日常生活,本文主要闡述了活性炭吸附工藝在有機廢氣治理中的應用。近年來,隨著我國工業企業的發展,環保問題也日益突出。上世紀的環保治理焦點比較著重於汙水排放,但隨著大氣環境汙染日益加劇,霧霾等現象已嚴重影響人們的日常生活,長沙廢氣處理問題逐漸受到重視,大氣汙染治理任務亦更加艱巨。

1.有機廢氣的危害

工業生產中會產生各種有機廢氣,主要包括各種烴類、醇類、醛類、酮類和胺類等。這些廢氣的來源十分廣泛,其中一些化學行業石化、有機合成反應設備排氣、印刷行業印墨中有機溶劑,機械行業機械噴漆,金屬製品產生的氣味,汽車行業汽車的噴漆、幹燥爐鑄件生產設備排氣,五金、家私廠噴塗設備排氣等。有機的廢氣對人體的危害是多方麵的,不同行業的有機物廢氣的毒性也是各不相同的,其中工業廢氣中10種常見有機的廢氣對人體的危害主要表現為:苯類的有機物多損害人的中樞神經,會造成神經係統的障礙,當苯蒸氣的濃度過高時(空氣中含量達2%),可以引起致死性急性的中毒。多環芳烴的有機物有強烈的致癌性。苯酸類的有機物能使細胞的蛋白質發生變形或凝固,致使全身中毒。發生腈類的有機物中毒時,可引起呼吸困難、嚴重窒息、甚至意識的喪失直至死亡。有機物的硝基苯影響神經係統、血相和肝、脾器官功能,皮膚的大麵積吸收可以致人死亡。芳香胺類的有機物致癌,二苯胺、聯苯胺等進入人體可以造成缺氧的症狀。有機的氮化合物可致癌。有機磷的化合物降低血液中膽堿脂酶的活性,使神經係統發生功能的障礙。有機硫化合物中,低濃度的硫醇可引起不適,高濃度的可致人死亡。含氧有機的化合物中,吸入高濃度的環氧乙烷可致人死亡;丙烯醛對粘膜有強烈的刺激性;戊醇可以起頭痛、嘔吐、腹瀉等。

2.活性炭吸附原理

廢氣處理工藝中的常用活性炭為顆粒狀或蜂窩狀。由於活性炭具有多孔隙結構,表麵積大,因此當氣體通過活性炭時,與其充分接觸,則汙染物質被截留在孔隙當中,從而達到淨化氣體的目的。衡量活性炭吸附能力的指標之一是碘值,碘值越大則吸附能力越強,處理效果越好。

3.具有代表性的活性炭吸附的組合工藝實際的廢氣治理過程中,單一的活性炭吸附工藝會造成活性炭飽和速度過快,處理效果不穩定。因此大多數情況下都是與其他處理工藝組合使用。

3.1旋流板塔+UV光解+活性炭吸附工藝

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此工藝多用於處理低濃度有機廢氣,在烘幹固化爐產生的有機廢氣中應用較多。

其主要工藝流程為:廢氣在引風機的作用下,通過管道輸送,以切線從底部進入旋流板洗滌淨化塔,在離心力的作用下,呈螺線形氣旋上升,達到旋流板時,由於受數量足夠多的傾角為25°的旋流葉片的切割作用,產生更大的離心力,與從上向下噴成霧狀的循環液滴接觸,氣液得到充分的混合,氣體中剩餘的油霧顆粒物被循環液吸收,隨水流進入循環水池。經旋流板洗滌淨化塔後的氣體進入UV光解淨化器。該設備以二氧化鈦作為催化劑,與紫外線、空氣接觸反應產生臭氧,利用臭氧對有機物進行氧化分解;同時大分子有機物在紫外線作用下轉化為小分子化合物或者發生反應,生成水和二氧化碳,汙染物得到去除。

因UV光解淨化效率相對較低,為了保證廢氣能穩定達標排放,在其後增加活性炭吸附器作為最終的把關處理,保證油霧顆粒物和總VOCs等長期穩定達標,最終淨化氣體。因經前處理後,廢氣中VOCs的濃度已很低,且顆粒活性炭在吸附有機物的同時吸附等離子體,被吸附的有機物在活性炭纖維的孔隙內被等離子體分解,一定程度上延長了活性炭吸附飽和的時間和使用壽命。為保證處理效果,噴淋水循環使用一段時間後須更換,廢水中含有汙染物質,需配套汙水處理設備進行處理。該工藝優點是操作簡單,易於管理,投資造價較低。缺點是活性炭更換次數較頻繁,運行費用較高。

3.2水噴淋+幹式過濾器+活性炭吸附+催化燃燒

此工藝多用於噴漆、烘漆VOCs廢氣,主要汙染物為苯、甲苯與二甲苯、總VOCs。

含有機物的廢氣經風機的作用,首先經過水噴淋將大部分漆霧去除後進入幹式過濾器,幹式過濾器一方麵可以去除氣體中的水分,另一方麵可以進一步攔截部分顆粒物,保護後續活性炭處理設施。預處理後的氣體進入活性炭吸附箱,通過吸附作用,有機物質被截留在其內部,處理達標的氣體經煙囪高空排放。

運行一段時間後,活性炭達到飽和狀態,吸附作用失效,此時有機物已被濃縮在活性炭內。按照PLC自動控製程序,催化氧化設備自動升溫將熱空氣通過風機送入活性炭床使碳層升溫將有機物從活性炭中“蒸”出,脫附出來的廢氣屬於高濃度、小風量、高溫度的有機廢氣。該部分氣體進入催化燃燒室,在催化劑作用下燃燒後徹底淨化,完成脫附過程。再通過熱交換器將淨化後的氣體降溫,最後經風機引高空排放。

為了保證處理流程的連續性,該工藝中活性炭箱一般采用一用一備,當其中一個炭箱處於脫附狀態時,另外一個處於吸附狀態,通過控製程序自動切換,交替使用。值得注意的是,脫附過程中要嚴格按照操作規範進行,注意控製燃燒溫度,避免因操作不當導致火災或爆炸事故。

由於某些物質,如氯離子,對脫附所用催化劑具有毒害作用,會造成催化劑“中毒”而失去催化作用,因此活性炭吸附+催化燃燒工藝不適用於處理含氯離子等對催化劑有毒害作用成分的氣體。

該工藝特點為:

⑴有機廢氣具有起燃溫度低的特點,因此不需要大量的能耗。而且當催化燃燒達到一定的起燃溫度後,依靠自身熱量便可以滿足要求,不再需要外界提供熱源;

⑵應用的範圍比較廣泛,對多種成分的廢氣都具有良好的處理效果;

⑶處理效率與其他工藝相比較高,淨化效率可以達到95%甚至以上,而且最終產物為二氧化碳和水,沒有二次汙染物產生;且由於燃燒溫度低,能大量減少NOX的生成,因此也大大減少了二次汙染;

⑷活性炭可重複使用,延長換炭周期,即減少危險廢物的產生量,對改善大氣環境具有重要意義;

⑸自動化程度高,操作簡單方便,運行安全穩定,有效減少了汙染物對環境的影響。

⑹缺點是投資較大,對操作人員素質要求較高。

4.結語

活性炭吸附工藝是一種傳統的治理工藝,其因為投資小、處理效果穩定而被廣泛應用。在使用過程當中需要注意的是廢舊活性炭屬於危險固體廢物,應交由有資質的第三方公司回收處理。沙廢氣處理的治理工藝還有很多種,應從使用的實際情況出發,選用合理的工藝,以保證有良好的處理效果。


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