活性炭吸附与催化燃烧处理有机废气介绍

活性炭吸附与催化燃烧处理有机废气介绍

 

现在我***各地***气污染污染状况还不容乐观,尤其是有机废气污染。跟着***家对***气环境污染越来越注重，相关的环保工业也随之不断壮***和开展，针对有机废气处理设备也呈现出多种多样，厂家也越来越多，各自也有各自的的***色。

 

关于客户来说,一般处理废气的原理可以了解,可是是否可以到达预期的处理作用,确有所顾忌。关于设计单位来说,怎样为客户供给一套既牢靠又经济的处理设备才是关键。结合以往的实践工作经历和事例,此次浅谈就活性炭处理工艺与催化燃烧处理工艺,在设计与实践运用过程中遇到的一些问题和留意点进行讨论。

 

1有机废气处理工艺比选要素

 

常见的有机废气处理工艺有：活性炭/棉吸附、生物洗刷吸收、等离子、光催化氧化、冷凝收回、催化燃烧、RTO燃烧炉等。但挑选哪种适宜有用的处理工艺，就需求依据实践状况进行工艺比选。

 

正常状况下，***要需求考虑废气中的污染因子、产生浓度、废气排放量，其次便是要考虑需求的去除功率，在了解上述两方面的基础上，再考虑选用何种工艺。但详细选用哪种工艺适宜，还需求进一步对废气的温度、湿度、污染因子***性(熔点、沸点、易燃易爆性、水溶性、是否含有卤素、粘性)以及非有机性污染因子(如：颗粒物)等，做进一步的剖析。一起也要统筹处理工艺的安全性、经济性以及稳定性等。

 

2活性炭吸附工艺

 

2.1工艺原理及适用规模

 

活性炭是通过活化处理后的碳，其具有比外表积***，孔隙多的***色，使其具有较强吸附才能。颗粒碳比外表积一般可达700—1200m2/g，其孔径***小规模在1.5nm一5um之间。其吸附办法***要通过2种途径：一是活性炭与气体分子间的范德华力，当气体分子通过活性炭外表，范德华力起主导作用时，气体分子先被吸附至活性炭外外表，小于活性炭孔径的分子经内部分散转移至内外表，然后到达吸附的作用，此为物理吸附;二是吸附质与吸附剂外表原子间的化学键组成，此为化学吸附。活性炭吸附一般适用于***风量、低浓度、低湿度、低含尘的有机废气。

 

2.2影响吸附作用的要素

 

活性炭的吸附才能***要是受其自身的比外表积、孔隙***小、分子间力、化学键组成等要素影响;而在实践运用中，对活性炭设备的设计，要害是活性炭的过滤面积、过滤风速、活性炭的层厚。

 

活性炭过滤风速在《吸附法工业有机废气管理工程技术规范》(HJ2026—2013)中，可以查到固定床吸附，选用颗粒状吸附剂气体流速宜低于0.6m/s，选用纤维状吸附剂气体流速宜低于0.15m/s，选用蜂窝状吸附剂气体流速宜低于1.2m/s;过滤面积即可依据处理风量和过滤风速计算得出。

 

碳层厚度的设计，就需求结合废气的产生浓度、去除功率、活性炭的替换时长等要素进行。一般会选用2种办法计算碳层厚度：一是，依据活性炭需求的替换周期，来确认活性炭的总的装填量，之后再依据过滤面积计算碳层厚度;二是，在考虑吸附箱尺度***小、碳层风阻、过滤风速的状况下，依照经历直接选定一个厚度值。

 

以上设计依据活性炭的吸附速率为一个稳定值或许无限***到可忽略不计的状况下设计的。而实践中吸附速率现在还不能有用计算出，不同的碳、不同的过滤风速、不同的风压等等，都会影响碳层的速率吸附速率。

 

实践中影响碳层吸附速率的要素有：吸附质浓度、风压、温度、活性炭比外表积等等，各条件参数之间的联系可以表明为以下公式：

 

停留时刻确认后，活性炭的厚度即可依据设计的过滤风速计算得出。

 

相同的条件下，一般活性炭层的厚度越厚，其去除功率也会越高，但实践运用中，为进步设备的经济性，一般要考虑碳层厚度不能无限制的加厚，因而关于活性炭层厚度的挑选，需求依据去除功率要求和碳自身的吸附速率，进行有用设计计算。通过图1可以看出，(1)碳层厚度挑选小，吸附速率慢，碳层就会简略被穿透，导致去除功率下降;(2)碳层厚度挑选***，吸附速率快，碳层就不简略被穿透，碳可以长时刻运用。

 

3催化燃烧工艺

 

3.1工艺原理及适用规模

 

催化燃烧是运用贵金属催化剂下降废气中有机物的活化能，使有机物在较低的温度(一般在250～300oC左右，不同成分的有机物，其催化燃烧温度不一样)下产生无火焰燃烧。其原理是废气通过催化剂时，先被吸附至催化剂外表，然后在必定的温度下产生催化燃烧，到达净化的意图。现在有机废气处理中常用的催化一般为蜂窝状钯金属催化剂和铂金属催化剂，催化燃烧办法有电加热和燃气加热，燃烧类型有直接催化燃烧(CO)和蓄热式催化燃烧(RCO)。催化燃烧一般适用于小风量、高浓度、高温的气态有机物，且废气中不能含有硫、铅、汞、砷及卤素等可使催化剂中毒的因子。

 

3.2设计留意点

 

(1)能耗：催化燃烧需求在必定温度条件下进行，关于低温气体就有必要进行加热，风量越***其耗能越***，运转本钱也就进步;因而挑选此工艺时，在保证搜集功率的前提下，尽可能下降排风量，这样既可提高排气浓度提高废气单位热值，又可下降风量下降能耗;一起也要考虑热将尾气中热量进行收回。

 

(2)设备开机预热：设计时设备预热应为动态，而非静态预热;初始预热阶段运用的气体一般为空气，而非废气，待系统到达设计温度后方可切换为废气。

 

(3)安全：有机废气一般归于易燃易爆性气体，尽管浓度高可以收回运用有机物燃烧产生的部分热量，下降能耗，但在处理中有必要将其浓度操控在爆破限规模内。一般需求设置泄爆片、可燃气体探测仪、应急排空阀、稀释阀、防火阀等。

 

(4)热收回办法：在能耗可承受规模的状况下，小风量一般选用简易的列管直接热交换收回热;关于能耗超出承受规模的，***风量一般需求选用蓄热式催化燃烧，可进步热收回功率。

 

4活性炭吸脱附与催化燃烧组合工艺

 

4.1工艺原理

 

实践运用中，活性炭吸附与催化燃烧，两者除了可以***自运用外，也可以组合运用。组合运用***要运用两者之间具有互补性的***色：活性炭吸附适用于***风量、低浓度废气，催化燃烧适用于小风量、高浓度废气，且活性炭在高温下被吸附的有机物可以脱附出来J。从另一个视点看，此组合工艺可视为活性炭的现场再生运用工艺，既减少了活性炭吸附饱满后的替换处置本钱，一起定时的浓缩脱附也防止了因活性炭吸附饱满未及时替换形成的超支排放危险。

 

4.2设计关键

 

跟着催化燃烧废气处理中运用逐渐增多，相关技术也已趋于老练。在设计方面，***要是以下几个要害点：一是加热热交换与尾气热收回热交换的设计，二是对催化剂填料层的设计和催化剂选型，三是对设备运转操控和安全操控设计。

 

4.3设计留意点

 

现在气体加热、热交换、催化剂填料层的设计，都可以查阅相关材料进行设计计算，但将这些设备组合为一个系统进行设计，因各设备厂商之间存在市场竞争联系和技术保密，关键的设计计算还无法查阅。现就系统在实践工程运用中，发现的一些问题归纳如下。

 

(1)活性炭升温文催化燃烧室升温操控。在运用脱附+催化燃烧时，应将催化燃烧室温度升至工作温度后，然后再对活性炭进行逐渐升温脱附;而有些厂家设计在催化燃烧室的温度没有到达设计温度时，就开端对活性炭进行升温脱附，此种状况形成脱附出的废气无法有用的通过催化燃烧室燃烧。

 

(2)催化燃烧室预热。催化室预热时，未对活动的气流进行动态加热，而是对催化室内的空气进行静态加热，导致一旦废气进入催化燃烧室，其催化室温度急速下降，形成达不到催化燃烧的温度。

 

(3)运用催化燃烧的热部分尾气作为活性炭脱附气体。催化燃烧的尾气温度较高，一般300℃左右，为下降能耗，部分厂家设计是运用处理后的尾气作为脱附热气。活性炭碳的脱附温度只需求80—90℃，运用尾气前有必要先对尾气进行降温处理，若不能将温度降至设计规模，就会存在活性炭着火的危险;并且脱附产生的有机废气是浓缩废气，其浓度较高，与高温气体触摸也会存在爆破的危险。假如选用燃气加热，燃气燃烧产生的废气和燃气自身所含部分因子，也会对活性炭、催化剂形成晦气影响;再有燃气运用若操控欠***，天然气未燃烧直接进入催化设备，一旦燃烧也会产生爆破，其危险比较电加热更***。

 

5结束语

 

综上所述，对活性炭吸脱附与催化燃烧组合工艺，设计时应采纳相应对策防止上述问题的产生，从安全视点考虑，加热系统选用电加热，对脱附气体选用新风，其安全系数更高;从经济视点考虑，一般选用燃气加热，脱附气体选用尾气;但终究选用何种办法还需现场详细状况来确认。若***自运用催化燃烧工艺，其不需求脱附加热，相应危险也比组合T艺会下降许多，至于选用哪种办法加热，也需求结合企业实践状况来确认。***自运用活性炭工艺，其运转存在***要危险是活性炭的替换周期，现在还没有简略有用的办法去确认，只能在设计时依照经历和计算参数给定一个主张值。