为了选择一种经济上合理、符合生产实际、达到排放标准的方案,必须综合考虑各方面因素。
(1)污染物的性质
根据污染物的不同物理和化学性质,采用效率高且经济的控制技术。例如利用有机污染物易氧化、燃烧的特点,可采用催化燃烧或直接燃烧的方法;而卤代烃的燃烧处理,则需考虑燃烧后氢卤酸的吸收净化措施。利用有机污染物易溶于有机溶剂的特点,以及与其他组分在溶解度上的差异,可采用物理或化学吸收的方法来达到净化或提纯的目的。利用有机污染物能被某些吸附剂吸附的原理,可采用吸附方法来净化有机废气。
(2}污染物的浓度
含有机化合物的废气,往往由于浓度不同而采用不同的净化方法。如污染物浓度高时,可采用火炬直接燃烧(不能回收热值),或引人锅炉或工业炉直接燃烧(可回收能量)。而浓度低时,则需要补充一部分燃料,采用热力燃烧或催化燃烧。污染物浓度较高时,也不宜直接采用吸附法,因为吸附剂的容量往往很有限。
(3)生产的具体情况及净化要求
结合生产的具体情况来考虑净化方法,有时可以简化净化工艺。例如,锦纶生产中,用粗环己酮、环己烷作吸收剂,回收氧化工序排出的尾气中的环己烷,由于粗环己酮、环己烷本身就是生产的中间产品,因而不必再生吸收液,令其返回生产流程即可。用氯乙烯生产过程中的三氯乙烯作吸收剂,吸收含氧乙烯的尾气,也具有同样的优点。另外,不同的净化要求,往往有不同的适宜的净化方案。
(4)经济性 所选择的方案应当尽量减少设备投资和运行费用,尽可能回收有价值的物质或热量,从而获得经济效率。 选择有机废气治理技术应始终坚持实用性和经济性的原则。如果运行可靠性不好,使用中操作不方便,导致设备经常停用或损坏,再好的技术也不行;又如运行成本很高,再高的净化效率也无意义。 总之,各种净化方法都有各自的优缺点,要针对具体情况,因地制宜地选择合适的净化方法。几种常用净化方法的优缺点和适用范围见下表。
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。
固定床活性炭吸附一回收流程如图所示口有机废气经冷却过滤降温及去除固体颗粒后,经风机进人吸附器,吸附后气体排空。两个并联操作的吸附器,当其中一个吸附饱和时则将废气通人另一个吸附器进行吸附,饱和的吸附器中则通人水蒸气进行再生。脱附气体进人冷凝器冷凝,冷凝液流人静止分离器,分离出溶剂层和水层后再分别进行回收或处理。
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.
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。
江苏给力环保设备科技有限公司是由江苏永信达机械制造有限公司联合天津大学在有机物回收方面具有多年实践经验的专家共同投资建成的。该企业在机械制造方面传承了永信达机械制造有限公司强大的制造及研发能力;在核心技术方面集合了专家团队定型的设计方案及新兴领域新的研发成果;在人力资源方面配备了博士4名,大学本科以上的30名,工程技术人员98名,工人技师365名;在软件配备方面设立了研发中心及化学实验室。
为了进一步提高公司在环保设备方面的竞争力,公司在2010年底投资建设江苏给力环保设备有限公司新的工业园区,新工业园占地100多亩,厂房及办公楼建设2.5万个平方米,投资8000多万元。
我公司开发设计的“有机废气吸附回收设备”主要应用于石化、橡胶、医药、涂布、塑料、油漆、印刷、油库等生产过程中有机物易挥发的生产环境。在我国每年至少消耗一千万吨有机溶剂,其中有极少部分参加了化学反应,有90%在生产过程中蒸发排放到大气中,对大气环境造成严重污染,同时,对企业造成严重浪费,增加企业生产成本。本系列设备可实现各种有机物的回收达90%以上,不仅使企业达标排放,更重要的是能使企业获得可观的经济效益,达到经济效益、社会效益双丰收。
氮、硫氧化物治理技术
大气中由于有了大量的氮氧化物、硫氧化物,才发生大气污染,由于产生了一件又一件的污染事件。科学家针对这类氧化物的性质,提出了解决污染的技术有吸收法、吸附法、冷凝法、催化转化法、燃烧法、生物净化法、膜分离法和稀释法。
现在最常用的是吸收法,废气经过吸收塔,与塔顶上流下的吸收液发生交流,使吸收液中的成分与废气中的有害成分发生化学反应,减少了废气中的有害成分。最后,当废气从塔顶出来时,已成为洁净的气体了。这种治污方法简单,投资少,操作也方便。
随着科学技术的发展,对大气污染治理又发明了催化转化技术,这项技术已广泛地应用于汽车尾气的治理中。汽车在怠速时排出大量尾气,含有大量的一氧化碳和氮氧化物。现在科学家针对汽车尾气的排放,采用安装催化器,使尾气从气缸中排出后,排入催化反应器。在催化剂作用下,使一氧化碳和碳氧化合物被氧化为二氧化碳和水,净化了尾气中的污染成分。一些发达国家对汽车尾气提出更高的排放标准,迫使汽车制造商不但采用一段净化,还发明了二段净化尾气的方法。二段净化是在一段中一氧化碳把氮氧化物还原成氮,再排入二段催化器。在二段催化器中,再把一氧化碳和碳氢化合物氧化成二氧化碳和水,以减少氮氧化物的排放,达到尾气排放标准。
无论燃煤是发电还是供热、供汽,使用它的主要设备为锅炉。因此,科学家提出治理大气污染应从锅炉开始。北方地区供热,首先确掉一大批小锅炉,采用集中供热,一般茶炉改用电热茶炉。其次,选用技术先进的循环流化床锅炉。 流化床锅炉还可以进行分级燃烧。流化床锅炉改进了锅炉结构,使燃煤在炉内沸腾式燃烧,故称流化床。流化床中的煤燃烧比较充分,一般燃烧效率可达98%,而且燃烧时能脱硫90%。同时可以采用飞灰回燃等先进技术,使煤完全燃烧,减少污染物产生。
循环流化床锅炉是80年代才发展起来的新一代燃烧设备,如在燃烧过程中加入石灰石,还可以脱除二氧化硫,省去常规的烟气脱硫装置。近几年来,国外对流化床锅炉技术比较重视,设计和安装设备逐年增多。目前在发达国家,已建和在建的循环流化床锅炉已达216台,容量已达800吨/时。国内这一技术发展慢一点,现在已有4台35吨/时的示范装置投入使用。一些部门和地方计划引进400吨/时的锅炉,到21世纪,新型的流化床锅炉将逐步取代一般锅炉。