吸附法又可分成三種:
1). 直接吸附法,利用活性炭對有機廢氣進行吸附凈化處理,凈化率可達95%以上,該方法設備簡單、投資少,但需要經(jīng)常更換活性炭,頻繁的裝卸、更換等程序增加運行費用。
2). 吸附-回收法。利用纖維活性炭吸附有機廢氣,使其在趨近飽和狀態(tài)下過熱蒸汽反吹,實現(xiàn)脫附再生。
3). 新型吸附-催化燃燒法。該方法綜合吸附法與催化燃燒方法的優(yōu)點,具有運行穩(wěn)定、投資少、運行成本少、維修簡單等優(yōu)點。其利用新型吸附材料對有機廢氣進行吸附處理,使其在接近飽和狀態(tài)下在熱空氣的作用下吸附、解析、脫附,接著再將廢氣引入催化燃燒床進行無焰燃燒處理,實現(xiàn)廢氣的凈化處理。該方法適用于濃度低、風力大的廢氣凈化處理中,是當前國內(nèi)應用較多的一種廢氣凈化處理辦法。
活性炭吸附塔的工作原理:
因為活性炭表面上存在著未平衡和未飽和的分子引力或化學健力,因此活性炭與氣體接觸時,就能吸引有機廢氣分子,使其濃聚并保持在活性炭表面,有機廢氣分子從而被吸附,有機廢氣經(jīng)過濾后,實現(xiàn)達標排放,經(jīng)過活性炭吸附濃縮后的高濃度廢氣,進入催化燃燒系統(tǒng),進行脫附,實現(xiàn)循環(huán)使用(單單只靠活性炭吸附塔,是達不到排放標準的)
某工廠工程案例實景
活性炭吸附塔的優(yōu)化與建議:
活性炭吸附塔在使用過程,因為炭的吸收會出現(xiàn)飽和狀態(tài),飽和狀態(tài)下的炭,就不會再吸收有機廢氣,那么勢必會產(chǎn)生固廢;活性炭吸附塔在處理廢氣時,要通過當前的環(huán)境保護條例,就與其他工藝相互結合、搭配;當活性炭吸附塔與催化燃燒設備相互搭配下,能夠將飽和狀態(tài)的活性炭進行脫附,達到循環(huán)使用,減少固廢產(chǎn)生。
某工廠工程案例實景
活性炭吸附塔的應用范圍:
廣泛用于噴涂、食品加工、印刷電路板、半導體制造、化工、電子、制皮業(yè)、乳膠制皮業(yè)、造紙、家具廠等行業(yè)均可使用。
在廢氣凈化設施中,活性炭發(fā)揮著無可替代的重要作用。當前活性炭應用情況、廢氣處理效果究竟如何?曾有環(huán)保組織對某地部分企業(yè)廢氣處理設施中的活性炭進行取樣檢測,發(fā)現(xiàn)碘值(衡量活性炭吸附力高低的重要指標)800以上、灰分小于15%的活性炭僅占1/3左右。筆者在調(diào)研中也發(fā)現(xiàn),由于市場上活性炭質(zhì)量魚龍混雜,導致部分廢氣凈化設施不能很好運行,廢氣凈化效果大打折扣,亟待重視和整治。
活性炭質(zhì)量良莠不齊,對于削減污染物排放量影響明顯,究其原因,主要有三方面。一是不少企業(yè)對活性炭相關知識掌握甚少,個別企業(yè)甚至不知道活性炭的碘值、灰度是什么概念。加之企業(yè)內(nèi)部安環(huán)和采購是兩個立的部門,從降低成本角度考量,通常選擇價格低廉的活性炭。而在活性炭市場上,價格從每噸三四千元到一萬四五千元不等。價格高低不同,活性炭的碘值自然也有著顯著的差異。
二是環(huán)境影響評價報告書中往往只要求廢氣達標排放,缺少過程管理要求,導致部分廢氣處理設施設計和施工公司存在弄虛作假行為。他們通過裝配大功率風機,增大風量,調(diào)高風速,對廢氣倍量稀釋。即便在活性炭吸附箱內(nèi)裝填劣質(zhì)活性炭,但排風口廢氣仍然能夠檢測達標,但實際上廢氣中的污染物并未有效去除。
三是對于活性炭的更換,通常沒有具體可行的要求,致使企業(yè)只關注活性炭吸附箱內(nèi)有沒有活性炭,而對于活性炭何時更新、更換量是多少,均存在較大的隨意性。筆者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),個別汽修廠的廢氣處理設施已使用三四年了,但活性炭吸附箱從來沒有打開過,更談不上更新活性炭了。
廢氣處理設施絕非企業(yè)的裝飾品。因此,絕不能容許低碘值高灰分的活性炭濫竽充數(shù),做做樣子。
也有人會認為:只要廢氣達標排放了,有必要過多關注活性炭的品質(zhì)嗎?這種觀點看似結果導向,無可厚非,實則不然。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn),低效活性炭可以廢氣短時間內(nèi)達標排放,但由于其碘值偏低、吸附能力弱,很容易吸附飽和,因此污染物去除的持續(xù)性和實效性較差,甚至會出現(xiàn)無效運行狀態(tài)。尤其對于風量大、污染物濃度接近排放限值的廢氣,劣質(zhì)活性炭也許能廢氣勉強達標排放,但污染物去除率微不足道,偏離了依托廢氣處理設施減少污染物排放總量的初衷。
活性碳有機廢氣凈化箱概述
近年來隨著我國工業(yè)快速的發(fā)展,在工業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢氣。工業(yè)廢氣會讓空氣環(huán)保質(zhì)量下降,給人體健康造成嚴重危害。在廢氣處理設備中有機廢氣是難處理的;有機廢氣數(shù)量較大,波動性大、可燃、有毒性、有惡臭、而氯氟烴的排放還會引起對臭氧層的破壞。有機廢氣會通過呼吸道和皮膚進入人體,會使人的呼吸、血液、肝臟等系統(tǒng)和器官造成暫時性和性病變、特別是苯并芘類多環(huán)芳烴會使人體直接致癌。目前我國的環(huán)境問題十分,已嚴重地制約了經(jīng)濟發(fā)展和生活水平的提高,所以人們對環(huán)境質(zhì)量提出了更高的要求。針對有機廢氣治理有的凈化處理效果,山東創(chuàng)新華一環(huán)境工程有限公司研制生產(chǎn)的一種廢氣除塵吸附異味的環(huán)保設備產(chǎn)品。脫附速度快,凈化效果好。
活性炭吸附裝置
1、廢氣的預處理
(一)污染物濃度要求
除溶劑和油氣儲運銷裝置的有機廢氣吸附回收外,進入吸附裝置的有機廢氣中有機物的濃度應低于其爆炸極限下限的25%。當廢氣中有機物的濃度其爆炸極限下限的25%時,應使其降低到其爆炸極限下限的25%后方可進行吸附凈化。
對于含有混合有機化合物的廢氣,其控制濃度P應低于易爆炸組分或混合氣體爆炸極限下限值的25%,即P>min(Pe ,Pm)×25%,Pe為易爆組分爆炸極限下限值(%),Pm為混合氣體爆炸極限下限值,Pm按照下式進行計算:
Pm=(P1+P2+…+Pn)/(V1/P1+V2/P2+…+Vn/Pn)
式中:
Pm ——混合氣體爆炸極限下限值,%
P1,P2,…,Pn ——混合有機廢氣中各組分的爆炸極限下限值,%
V1,V2,…,Vn ——混合有機廢氣中各組分所占的體積百分數(shù),%
n ——混合有機廢氣中所含有機化合物的種數(shù)。
(二)氣體溫度要求
進入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。
(三)廢氣濕度對活性炭吸附性能的影響
1、由于活性炭表面通常含有大量的含氧基團,一般活性炭均具有較強的吸水能力,與有機物產(chǎn)生競爭吸附作用。
2、活性炭中含有灰分(金屬氧化物),提高了其吸水能力。
如何提高活性炭的疏水性能
(1)原材料的影響:如煤種的影響、瀝青基球型活性炭具有較好的疏水能力;
(2)高碘值活性炭(揮發(fā)份低)的疏水能力通常要優(yōu)于低碘值的活性炭;
(3)對活性炭進行表面疏水改性,去除或減少表面含氧基團、降低灰分(金屬氧化物)。
(四)顆粒物的含量要求
進入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。
粉塵:細顆粒物(化工、家具等)
漆霧顆粒物(形成氣溶膠):影響大
絮狀顆粒物:印刷、橡膠、化纖等生產(chǎn)過程產(chǎn)生
(五)廢氣成分的影響
1、活性炭的“中毒”(或劣化):
高沸點(或“半揮發(fā)性”)物質(zhì)再生困難,在活性炭上聚集,如硅烷、油脂等化合物,需要通過冷凝、過濾、吸附等預處理首行去除;
發(fā)生聚合反應,造成在活性炭上聚集
附反應形成單質(zhì)硫的聚集。
在吸附氣體中即使含有微量的高分子物質(zhì)或聚合性物質(zhì),在活性炭中聚集,也會很快引起活性炭吸附性能急劇下降。
水噴淋+干式過濾器+活性炭吸附+催化燃燒
此工藝多用于噴漆、烘漆VOCs廢氣,主要污染物為苯、甲苯與二甲苯、總VOCs。
含有機物的廢氣經(jīng)風機的作用,經(jīng)過水噴淋將大部分漆霧去除后進入干式過濾器,干式過濾器一方面可以去除氣體中的水分,另一方面可以進一步攔截部分顆粒物,保護后續(xù)活性炭處理設施。預處理后的氣體進入活性炭吸附箱,通過吸附作用,有機物質(zhì)被截留在其內(nèi)部,處理達標的氣體經(jīng)煙囪高空排放。
運行一段時間后,活性炭達到飽和狀態(tài),吸附作用失效,此時有機物已被濃縮在活性炭內(nèi)。按照PLC自動控制程序,
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,脫附出來的廢氣屬于高濃度、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后凈化,完成脫附過程。再通過熱交換器將凈化后的氣體降溫,后經(jīng)風機引高空排放。
為了處理流程的連續(xù)性,該工藝中活性炭箱一般采用一用一備,當其中一個炭箱處于脫附狀態(tài)時,另外一個處于吸附狀態(tài),通過控制程序自動切換,交替使用。值得注意的是,脫附過程中要嚴格按照操作規(guī)范進行,注意控制燃燒溫度,避免因操作不當導致火災或爆炸事故。
由于某些物質(zhì),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于處理含氯離子等對催化劑有毒害作用成分的氣體。
吸附成本分析
為方便操作,活性炭飽和期限定為一個月,按每天8小時工作制,減去4個星期天,則總時間為208小時。
假設:廢氣總流量Q=10000m3/h
污染物甲苯的質(zhì)量流量為m=10000m3/h×2×10-5=0.2kg/h
則一個飽和期內(nèi)所需吸附的甲苯量為:m1=208×0.2=51.6(kg)
所需活性炭量為:M≈0.14噸
按上述公式,活性炭吸附裝置所需的活性炭用量如下:Q為廢氣處理總流量
1、Q=20000m3/h 約0.28噸活性炭
2、Q=30000m3/h 約0.4噸活性炭
3、Q=40000m3/h 約0.56噸活性炭
4、Q=50000m3/h 約0.7噸活性炭
5、Q=60000m3/h 約0.84噸活性炭
6、Q=70000m3/h 約0.98噸活性炭
7、Q=80000m3/h 約1.12噸活性炭
按一個月(208小時)運行計算,每噸中等品質(zhì)的活性炭以6000元/噸計,則活性炭吸附裝置的運行費用為:
1、Q=20000m3/h 0.28×6000=1680元
2、Q=30000m3/h 0.4×6000=2400元
3、Q=40000m3/h 0.56×6000=3360元
4、Q=50000m3/h 0.7×6000=4200元
5、Q=60000m3/h 0.84×6000=5040元
6、Q=70000m3/h 0.98×6000=5880元
7、Q=80000m3/h 1.12×6000=6720元
活性炭吸附工藝是一種傳統(tǒng)的治理工藝,其因為投資小、處理效果穩(wěn)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于危險固體廢物,應交由有資質(zhì)的第三方公司回收處理。有機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(fā),選用合理的工藝,以有良好的處理效果。
活性炭吸附濃縮——RCO催化氧化裝置作為一種VOCs深度處理新技術能夠滿足現(xiàn)行排放要求。
優(yōu)點:
該項技術凈化設備結構簡單、投資成本低、運營維護較方便,特別是針對中低濃度的VOCs有較高的凈化效率。
缺點:
由于活性炭吸附容量有限、用于吸附的填料需定期更換,且更換周期相對較短,導致運行成本較高。
活性炭吸附濃縮——RCO催化氧化裝置主要由干式預過濾器、活性炭吸附箱、RCO催化燃燒室、脫附風機系統(tǒng)、進出風管道及閥門控制組構成。
廢氣凈化過程
通過對現(xiàn)場生產(chǎn)設施的分析與測量,針對該噴漆生產(chǎn)線設計采用活性炭吸附濃縮——RCO催化氧化裝置凈化噴漆VOCs有機廢氣,漆霧采用2級預處理凈化,即采用噴漆車間地溝鋪設漆霧過濾折板紙+漆霧過濾棉進行無塵處理。RCO催化氧化裝置選用鉑金貴金屬催化劑,為了使溫控準確,采用電加熱方式提供熱源。
影響因素與對策
1、顆粒物濃度。當噴漆廢氣中含有較多顆粒物時,該工藝對預過濾材料、過濾面積、更換周期都有較高要求,確保進入活性炭吸附濃縮段內(nèi)顆粒物幾乎被清除,才能活性炭吸附性能不受影響。一般采用噴淋塔配合干式過濾棉進行預處理。
2、進口溫度。當噴漆廢氣混入烘干等高溫廢氣時,活性炭吸附濃縮——RCO催化氧化裝置需考慮降溫措施,進入活性炭吸附濃縮段廢氣溫度低于40℃,溫度過高將直接影響活性炭填料的吸附性能,一般可采用水冷或風冷降溫措施。
3、催化氧化床溫度。催化氧化床溫度宜控制在350~400℃,溫度過低VOCs催化氧化反應不,溫度過高則能耗較大,運行費用過高。為較高的凈化效率及較低的能耗,可采用熱交換器進行換熱節(jié)能。
青海廢氣處理活性炭廠家
更新時間:2024-03-30
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景德鎮(zhèn)市京航活性炭有限公司
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