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無機尾氣處置器 現階段常見的處置方式有稀釋法、熔融法、粘附法、微生物法、熱水解法、磁法等,正在KF的有電生物化學法、分子生物法、氫銨劑法、電子零件床加熱法等。現階段用以處置VOC的粘附劑有助劑和霧化纖維,所制的器為管路切換式兩床(或多床)粘附器。此種方式對各種含量、須拆解的混合物類VOC具備顯著的效益。微生物法通常見于處置低含量VOC。
現階段常見的處置方式有稀釋法、熔融法、粘附法、微生物法、熱水解法、磁法等,正在KF的有電生物化學法、分子生物法、氫銨劑法、電子零件床加熱法等。
欲選擇合適的一類處置方式(或幾種方式組合),比較后得到處置方案,要綜合考慮下列因素:
下列簡要介紹現階段常見的VOC處置方式和處置器:
(1)稀釋法。稀釋法是借助某一VOC易溶于特殊的混合物(或添加生物化學藥劑的溶液)的特性展開處置的一類方式。、見的混合物是水。為了增大VOC與混合物的稀釋率和接觸面積,這個過程通常都在裝有石蠟的稀釋塔中完成。
(2)熔融法。對低含量VOC,能使其透過熔融器,液態的VOC減少到沸點下列,凝固成膠體,再靠重力作用落到凝固區下部的貯罐中,從貯罐中抽出液態VOC,就能拆解再借助。此種方式對低含量、須拆解VOC具備良好的效益。
(3)粘附法。粘附法是借助這類具備從固相混合物中有若所粘附這類組分能力的科紫麻固體(粘附劑)來去除VOC的一類方式。現階段用以處置VOC的粘附劑有助劑和霧化纖維,所制的器為管路切換式兩床(或多床)粘附器。此種方式對各種含量、須拆解的混合物類VOC具備顯著的效益。
(4)微生物法。微生物法是借助微微生物分解VOC的一類方式。所制的器為微生物冷卻系統,第十四條要占用較大的空間。微生物法通常見于處置低含量VOC。
(5)磁法。其基本原理是:透過陡前沿、窄脈寬(RS級)的高壓脈沖Pouanc放電,在冷藏標準狀態下獲得非平衡磁,即產生大量的高能電子零件和O·、OH·等活性粒子,對VOCs分子展開水解、水解生物化學反應,使VOCs比較后轉化為無害物。
3水解法處置VOC
對有毒、有害、不須拆解的VOC,熱水解法是一類較*的處
aCHO +bQ——cCO2+dH2O
此種水解生物化學反應很像生物化學上的熔化過程,只不過由于VOC的含量太低,所以生物化學反應中不會產生可見的火焰。
水解法通常透過下列三種方式使水解生物化學反應能夠順利展開:一是加熱,使含VOC的尾氣達到水解生物化學反應所需的環境溫度;二是使用催化劑,水解生物化學反應在較高的環境溫度下在催化劑表面展開。
因此水解法可分成下列三種:
(1)催化劑水解法。現階段所制的催化劑主要就分成白銀催化劑和非白銀催化劑,白銀催化劑主要就是鉑和鈀,以極細顆粒的形式分布在催化劑媒介上,媒介通常為金屬或陶瓷的蜂窩和袋裝石蠟。典型的非白銀催化劑是過渡元素金屬水解物(如二水解錳)與黏合劑混合后制成各種形狀的催化劑。為了防止催化劑食物中毒后丟掉催化劑活性,要在處置前去除能使催化劑食物中毒的化學物質(如Pb、Zn、As、P、Hg等)。如果舍VOC尾氣中的催化劑毒物和遮蓋催化劑的化學物質得不到去除,則不能使用催化劑水解法。
(2)熱水解法。熱水解法可分成四種:熱力熔化式、間板結構和熱交換器式。它們的主要就區別在于熱量拆解方式的不同。四種方式都能和催化劑法結合起來以減少生物化學反應環境溫度。
a.熱力熔化式熱水解器。熱力熔化式熱水解器通常指的是氣體焚燒爐。它由助燃劑、混合區和熔化室組成。助燃劑(天然氣、石油等)作為輔助燃料,熔化產生的熱在混合區對VOC尾氣展開預熱,熔化室為預熱后的尾氣提供足夠大的空間和足夠長的時間以完成比較后的水解生物化學反應。
在供氧充足的前提條件下,水解生物化學反應的程度(影響比較后的VOC去處率)取決于“三T條件”:生物化學反應環境溫度(Temperature)、駐留時間(Time)、湍流混合情況(Tu
b.間板結構熱水解器。間板結構熱水解是指在熱水解器中加入間板結構熱交換器,熱交換器把從熔化室排出的高溫氣體所帶的熱量傳遞給水解器JK處的低溫氣體,預熱后發生水解生物化學反應。由于現階段的間板結構熱交換器可獲得85%的熱拆解率,所以極大地減少了輔助燃料的消耗。間板結構熱交換器通常設計成管式、殼式或板式。由于通常的熱水解環境溫度要保持在800oC-1000oC,所以間板結構熱交換器要由耐熱、耐腐蝕的不銹鋼或合金材料制成。這就使得間板結構熱交換器的造價很高,這是問板結構熱水解器的一個缺點。同時材料的熱應力也不易消除,這是間板結構熱水解器的另一個缺點。
c.熱交換器式熱水解器。熱交換器式熱水解器(RegenerativeThermal Oxidizer,下列簡稱RTO焚燒爐),是在熱水解器中加入熱交換器式熱交換器,預熱VOC尾氣,再展開水解生物化學反應。隨著熱交換器材料的發展,現階段熱交換器式熱交換器的熱拆解率已能達到95% 以上,而且占用空間越來越小。這樣輔助燃料的消耗很少(甚至不用輔助燃料,且當VOC的含量達到一定值以上時,還可從RTO焚燒爐輸出熱量)。同時,由于現階段的熱交換器材料都選用陶瓷石蠟,所以可處置腐蝕性或含有顆粒物的VOC尾氣。
4分子生物技術
無機氣體分子生物是一類高效的新型分離技術,其流程簡單、拆解率高、能耗低、無二次污染,是一類非常有前途的技術。
分子生物技術的基礎就是使用對無機物具備滲透選擇性的聚合物復合膜。該膜對無機蒸氣較空氣更
易于滲透10~100倍。當尾氣與膜材料表面接觸時,無機物能透過膜,從尾氣中分離出來。為保證過程的展開,在膜的進料捌使用壓縮機或滲透側使用真空泵,使膜的兩側形成壓力差,達到膜滲透所需的推動力。
分離膜是由涂層和支撐層組成的復合膜,涂層提供分離性能,而多孔支撐層提供機械強度。
涂層材料通常為具備高度選擇性的聚二甲基硅烷,該層決定膜的分離性能,而支撐層也對膜的性能有重要影響。常見的支撐層材料為聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚偏氟乙烯。現階段提供VOcs分離膜的廠家—— MTR 和Nitto提供卷式膜,GKSS提供板式膜。卷式膜更緊湊和更經濟,可大大地減少電子設備費用;而板式膜能提供很好的流動分布和減少滲透側壓力降,MTR的研究KF取得了突破,能生產大
4.1 分子生物系統
的分子生物過程為單級分子生物系統,直接壓縮尾氣并使其透過膜表面,來實現VOCs的分離;但因為分離程度很低,故單級很難達到分離要求。
KF了一類新型的集成分子生物系統。該技術結合壓縮熔融和膜單元三種技術的特點來實現分離。
可先,用壓縮機先將無機尾氣提高到一定壓力。壓縮的無機尾氣進人熔融器被冷卻,部分VOCs冷
凝下來,直接進到儲罐,以展開循環和再用。離開熔融器的非凝氣體仍具備一定的壓力,用做膜滲透的驅動力,使分子生物不再需要附加的動力;該非凝壓縮氣中,仍含有相當數量的無機物。當壓縮氣透過無機選擇性膜的表面時,膜將氣體分成兩股物流:脫除了VOCs的未滲透側的大部分凈化氣直接排放;滲透物流為富集無機物的蒸汽,該滲透物流循環到壓縮機的JK。由于VOCs的循環,回路中VOCs的含量迅速上升,直到進人熔融器的壓縮氣達到VOCs凝固含量,這樣系統就達到穩態。系統通常能從進料氣中移出vOcs達到99% 以上,使排放氣中的VOCs達到環保排放標準。
該循環系統的特點是未滲透物流的含量D立于進料氣的含量,該含量由熔融器的壓力和環境溫度決
定。
4.2 分子生物系統設計和操作參數
分子生物系統的設計主要就考慮膜材料和操作條件兩方面因素,主要就設計參數有膜的選擇性、壓力比、凈化率。主要就操作參數有:①無機尾氣進料含量;②進料側和滲透側的壓力;③環境溫度和爆炸極限;④操作方式(間歇或連續);⑤凈化率。
4.2.1 膜的選擇性
膜的選擇性為待分離兩組分的滲透性之比,它為兩組分的擴散系數之比(稱為移動選擇性)與吸著
系數之比(稱為吸著選擇性)的乘積。移動選擇性反映分子在膜材料中的不同平均速度,分子尺寸增大,則速度減少了吸著選擇性反映溶解在膜中的分子數。它正比于三種氣體的相對凝固性。
吸著系數隨滲透物凝固性增加而增加,即隨著分子直徑的增大而增加,這樣易凝固的大分子,其吸著系數大,碳氫化合物較非凝性氣體的吸著系數更大。
橡膠態聚合物吸著選擇性占主導,滲透性隨滲透物尺寸增大而增加。硅橡膠對芳烴、酮和鹵化碳氫化合物的滲透選擇性均較高,通常為30—60。
4.2.2 壓力比
因為壓力是分子生物的動力,故另一個非常重要的參數是壓力比(定義為總的進料壓力/總的滲透側
壓力)。壓力比與選擇性共同確定透過膜所得到的富集混合物的情況。
對實際情況,可達到的壓力比有一定的限制,壓縮進料到非常高的壓力,或在滲透側有一個非常高的真空,需要大量的能量和昂貴的泵。故通常的壓力比為10—30。
透過調整膜面積、熔融器的環境溫度及透過膜的壓力比,MTR的循環分子生物設計能很容易控制比較后排放氣中無機物含量。
排放氣中無機物含量隨膜面積增大而迅速減少。或隨著膜面積減少而迅速增大;當面積減少到一
定程度.則不產生分離,排放氣含量等于進料氣的含量。
熔融器的環境溫度減少,濃縮所需要的露點環境溫度也減少,更多的VOCs在熔融器中拎凝,能顯著地減少進入膜單元的無機物含量。然而實際上,由于氣體中的水蒸氣會產生結冰問題,低于O C的拎凝溫
度很少使用。
壓力比對排放氣含量的影響也與膜面積相似,增大壓力比.排放氣含量顯著減少,但壓力比不能小于某個值,否則不會產生分離。
4.3分子生物技術的使甩范圍
現在廣大區域上已有近60TA-O分子生物VO 的器。在美G大部分器用來拆解VOCs、HCFCs、氯乙烯等高價值產品;在歐洲和RB主要就從石油運輸操作中拆解碳氫化合物。
膜技術幾乎能用來拆解各種高沸點的揮發無機物,如三苯、丁烷以上的烷烴、氯化無機物、氟氯碳氫化TA-I物、酮、酯等 它可用于各種行業.如PVC加工中拆解VCM,聚烯烴器中拆解乙烯、丙烯單體制冷電子設備、氣霧刺及泡辣生產中產生的CFCs和HCFCs的拆解,印刷中產生的甲苯等的拆解。
工業無機尾氣的治理在環保治理工程領域發展時間不長,現階段各種治理技術、工藝仍然不夠成熟,或多或少地存在一些缺陷,如運行不穩定、能耗高、管理維護工作量大等。隨著環保技術的不斷發展,工業無機尾氣治理的新技術新成果將不斷出現,近NA來出現了Pouanc法、臭氧分解法、磁法等。今后,工業無機尾氣治理技術將朝著電子設備制造成本低、能耗低、管理維護簡單等方向發展。
噴漆尾氣污染主要就表現為噴涂過程中產生的噴霧顆粒以及無機尾氣,就現階段來講,很多企業對無機尾氣的認識明顯不足,即使想要處置,也被尾氣處置電子設備較高的技術成本所折倒,大多數企業為了節約噴漆無機尾氣處置成本,采用低效尾氣處置電子設備,甚至違法排放。
噴漆無機尾氣中含有大量的甲苯、苯、二甲苯等無機化合物,不僅會危害人體健康,還會嚴重影響大氣環境。因此,需要加強噴漆無機尾氣處置,減少噴漆過程無機尾氣的排放。
當前較為單一的無機尾氣處置技術很難達到噴漆無機尾氣處置的標準,所以需要使用多種技術組合工藝展開無機尾氣處置。其中應用比較多的組合工藝就是粘附濃縮和熱交換器熔化的組合。
粘附處置技術是尾氣處置技術的主要就方式,尾氣處置工藝中比較經常使用的是助劑與FeO分子篩兩類。
助劑具備比表面積大的優點,適用于大部分VOCs的吸附凈化,但是當尾氣濕度>60%時,其粘附效果會大大減少。相對助劑,FeO粘附劑的特性為:不可燃;耐溫1000℃,可用熱空氣高溫再生;有較強的疏水性。
FeO炮身粘附濃縮催化劑熔化電子設備以陶瓷纖維為基材,表面涂覆疏水性FeO做粘附劑,透過FeO炮身對噴漆無機尾氣展開粘附壓縮,提低含量,再將低含量的無機尾氣脫附后送入催化劑水解爐展開無焰熔化,分解成二水解碳和水,達到噴漆無機尾氣處置的目的。
FeO炮身粘附濃縮催化劑熔化電子設備采用粘附-脫附-濃縮焚化三項連續程序,特別適合于大風量、低含量無機尾氣處置,過濾效果更好、無機尾氣處置能力更強,對當前環保重點要求的笨、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等無機尾氣處置有顯著效果。