在喷漆或烘漆作业中,常有大量的溶剂,如苯、甲苯、二甲苯等挥发出来,污染环境,损害工人身体健康。这些蒸气浓度较高时,可以采用直接燃烧法处理。上图是直接燃烧法净化烘漆废气的流程。燃烧炉设在大型烘箱内,含有机溶剂的蒸气被风机从烘箱顶部抽出后,送入燃烧炉在800℃下燃烧。燃烧气体与烘箱内气体通过热交换器换热后排空。该法净化效率可达99.8%。
(2)有机废气的催化燃烧
催化燃烧实际上为完全的催化氧化,即在催化剂作用下,使废气中的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O。由于绝大部分有机物均具有可燃烧性,因此催化燃烧法已成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。
含挥发性有机物废气净化技术-吸附法
吸附法广泛应用于治理含挥发性有机物废气,不仅可以较彻底地净化废气,而且在不使用深冷、高压等手段下,可以有效地回收有价值的有机物组分。由于吸附剂吸附容量的限制,吸附法适于处理中低浓度废气,而不适用于浓度高的废气。
(1)吸附剂
可作为净化含VOCs废气的吸附剂有活性炭、活性碳纤维,硅胶、分子筛等,其中活性炭应用最广泛,效果也。其原因在于其他吸附剂(如硅胶、金属氧化物等),具有极性,在水蒸气共存条件下,水分子和吸附剂极性分子进行结合,从而降低了吸附剂吸附性能,而活性炭分子不易与极性分子相结合,从而提高了吸附VOCs能力。但是,也有部分VOCs被活性炭吸附后难以再从活性炭中除去,对于此类Vocs,不宜采用活性炭作为吸附剂,而应选用其他吸附剂。适宜和不适宜采用活性炭吸附的有机物见下表。
(2)吸附工艺
在用活性炭吸附法净化含有机化合物废气时,其流程通常包括:①预处理部分,预先除去进气中的固体颗粒物及液滴,并降低进气温度(如有必要);②吸附部分,通常采用2~3个固定床吸附器并联或串联;③吸附剂再生部分,最常用的是水蒸气脱附法使活性炭再生;④溶剂回收部分,不溶于水的溶剂可与水分层,易于回收。水溶性溶剂需采用精馏法回收;对处理量小的水溶性溶剂也可与水一起掺人煤炭中送锅炉烧掉。
通常情况下的吸附条件是:常温吸附;吸附层床层空速为0.2~0.5m/s;脱附蒸气采用低压蒸气,温度约110℃左右;脱附周期(含脱附及干燥、冷却)应小于吸附周期,若脱附周期等于或大于吸附周期,则应采用三个吸附器并联操作.
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。
常用方法
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。
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,采用活性炭吸附最为常用。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。
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。
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。
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。
设备采用普通碳钢、SUS304不锈钢或SUS304镜面不锈钢材料制作,内部进行了防腐蚀处理,具有抗强酸碱及盐份的腐蚀,在长期运转使用状况下,不受其它因素氧化腐蚀。主结构体厚度须据各型号及处理量,且具有足够补强,足以负担结构体及运转中所需之负荷,并提供必要之操作平台。全系统的阻力小于60mmAq。
本装置为两个吸附罐,两罐可同时使用、可交替使用、罐内设置单层活性碳或双层活性碳。若双层活性碳废气进入吸附罐内通过上下两层吸附,适合在大风量废气净化,装置的进出为气动调节阀、操作简单减轻劳动强度。本装置采用低压蒸汽为解析介质,必要时可配备蒸汽过热器提高蒸汽温度,以用于较高沸点的溶剂解析。
工作原理
1.吸附过程:由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力,因此当此固体表面与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓聚并保持在固体表面,此现象称为吸附。利用固体表面的吸附能力,使废气与大表面的多孔性固体物质相接触,废气中的污染物被吸附在固体表面上,使其与气体混合物分离,达到净化目的。废气经空气过滤器除去微小悬浮颗粒后,进入吸附罐顶部,经过罐内活性碳吸附后,除去有害成分,符合排放标准的净化气体,经风机排出室外。
2.脱附再生过程:活性碳使用一段时间吸附了一定量的溶剂后可脱附再生。再生时用蒸汽自塔底喷入,把活性碳中吸附的溶剂蒸出,再经过冷凝器冷凝成液体,进入分离筒,分离回收有机溶剂,残液进曝气筒,经曝气后排出。