Nedbrydningsmetoder for VOC'er
Læs denne artikel for at lære om de to reduktionsmetoder for VOC (flygtige organiske forbindelser): 1. De fysiske metoder og 2. Forbrændingsbaserede metoder.
De fysiske metoder:
De fysiske metoder er kondensation, absorption og adsorption. Disse metoder kan anvendes enten enkeltvis eller i en serie, når det er meningen at genvinde VOC'erne på grund af deres markedsværdi.
Kondensation:
Denne proces består i direkte eller indirekte afkøling af en flydende gasstrøm indeholdende VOC under dugpunktet. Dette resulterer i kondensering af nogle af VOC'erne. Den behandlede gasstrøm vil stadig have resterende VOC'er. Koncentrationen af de resterende VOC'er vil afhænge af indløbstemperaturen for kølemiddelet.
Kondensatorer er placeret opstrøms for absorberende / adsorberende / forbrændingsanlæg. Formålet med at anvende en kondensator kan enten være at genvinde værdifulde organiske stoffer eller at reducere VOC-belastningen på nedstrømsenheden (e). Det siger sig selv, at en kondensator kun må anvendes, når koncentrationen af VOC i en affaldsgasstrøm er forholdsvis høj. Fjernelseseffektiviteten kan være ca. 50-90% afhængig af den indledende VOC-koncentration og kølemiddelindløbstemperaturen.
absorption:
Til fjernelse af VOC fra en gasstrøm bliver den almindeligvis skrubbet med en højkogende organisk væske (en olie). Skrubbning udføres enten i et pakket tårn eller et siktpladetårn eller et sprøjtekammer. Processen (absorption) kan udføres enten tilbagevendende eller modstridende. Almindelig praksis er at skrubbe mod for øjeblikket.
Under denne proces bliver VOC'erne opløst i det absorberende (opløsningsmiddel). Den behandlede gasstrøm kan yderligere bearbejdes eller udledes til atmosfæren afhængig af dets resterende VOC-indhold. Restkoncentrationen afhænger af den oprindelige VOC-koncentration i den indstrømmende gasstrøm, VOC-opløseligheden i opløsningsmidlet (som er temperaturafhængig) og gas-til-opløsningsmiddelmasseforholdet.
Fra det VOC-ladede opløsningsmiddel udvindes VOC ved stripping med damp, og det VOC-fri opløsningsmiddel returneres til absorberen. En korrekt designet absorber kan have en VOC-fjernelseseffektivitet på 90% eller mere. VOC-dampblandingen afkøles og kondenseres. Denne proces er normalt ikke økonomisk, hvis VOC-koncentrationen i en tilstrømningsgasstrøm er mindre end 200-300 ppm.
Adsorption:
Når en gasstrøm indeholdende VOC'er ledes gennem en seng af adsorbentpartikler, siger aktiverede granulære carbonpartikler, bevares VOC-molekylerne på de ydre overflader såvel som på overfladerne af partiklernes mikro- og makroporer. Faktisk forekommer adsorption på nogle specifikke pletter (aktive steder) af adsorbentpartiklerne. Når de fleste af de aktive steder af størstedelen af partiklerne optages af VOC-molekylerne, bliver adsorptionshastigheden langsom, og processen ophører.
Sengen regenereres derefter, det vil sige de adsorberede stoffer fjernes ved at lede en strøm af varm gas eller damp. De desorberede stoffer kan udvindes ved kondensering. Sengen genbruges til adsorptionsoperation. Hvis de adsorberede molekyler holdes stærkt på partikeloverfladerne, udføres regenerering ved luftoxidation ved en højere temperatur, hvorved de adsorberede molekyler omdannes til C02 og H20. Nogle dele af partiklerne af carbon (adsorbent) bliver også oxideret til CO 2 .
Adsorptionskapaciteten af et adsorbent afhænger af molekylvægten af adsorbat (VOC), typen og koncentrationen af VOC'er, og bæregasens temperatur, tryk og fugtighed. Kapaciteten øges med faldet i temperatur og trykstigning.
Kapaciteten påvirkes negativt, da den relative luftfugtighed (RH) overstiger 50%, idet vandmolekylerne fortrinsvis adsorberes. Et adsorbent ville have en højere kapacitet til adsorption af halogenerede og aromatiske carbonhydrider end for oxygenerede forbindelser, såsom alkoholer, ketoner og aldehyder. Af de forskellige kommercielt tilgængelige adsorberende granulære aktiverede kokosnøddråber er kål fundet at være ideel til VOC-adsorption.
VOC-fjernelseffektivitet i et adsorptionssystem kan være omkring 95%. Det afhænger dog af driftstemperatur og tryk, adsorptions- og regenereringscyklusvarighed, typen og koncentrationen af VOC-molekylerne til stede i en gasstrøm.
Teoretisk er der ingen øvre grænse for VOC-indløbskoncentrationen; I praksis tages 10.000 ppm VOC imidlertid som den øvre grænse. Til håndtering af en gasstrøm, der har en højere VOC-koncentration, skal der enten anvendes en større seng eller en kortere cyklus, og processen kan ikke være økonomisk.
Adsorption af VOC fra en gasstrøm med lav (VOC) -koncentration (sige mindre end 10 ppm) ville udgøre et problem, da genvinding af VOC fra den desorberede strøm ville være vanskelig på grund af dets lave VOC-indhold.
Adsorption anvendes ikke almindeligvis til behandling af strømme indeholdende stærkt flygtige forbindelser, højtkogende forbindelser, polymeriserbare forbindelser og gasstrømme, der bærer flydende og faste partikler.
Forbrændingsbaserede metoder:
Forbrændingsprocessen (oxidation) kan være enten ikke-katalytisk eller katalytisk.
De ikke-katalytiske processer kan udføres på følgende måder:
(i) Direkte forbrænding,
(ii) Recuperativ oxidation,
(iii) Regenerativ oxidation,
(iv) Flares, og
(v) Oxidering i eksisterende kedler og procesvarmere.
Generelt har forbrændingsbaserede processer en høj VOC-fjernelseeffektivitet, siger ca. 98%. Forbrændingsprodukterne er CO 2, og H 2 O. NO x og SO 2 kan også fremstilles under forbrænding.
Ikke-katalytiske forbrændingsprocesser:
Disse processer drives generelt ved en højere temperatur, 800-1100 ° C. VOC-ødelæggelseseffektiviteten afhænger af opholdstid, turbulens, blanding og tilgængelighed af ilt i forbrændingszonen. Supplerende brændstof kan eller måske ikke kræves afhængigt af brændværdien af en VOC-ladet gas.
(i) Direkte forbrænding :
Direkte forbrænding udføres i en ildfast forbrænding, der er udstyret med en supplerende brændstofforsyet brænder. Det supplerende brændstofbehov i en given situation vil afhænge af brændværdien af den VOC-ladede gas.
(ii) rekuperativ oxidering
I rekuperative oxidationsenheder forvarmes den indkommende VOC-bærende gas ved at udveksle varme indirekte med den udgående røggas, inden den indgående gas føres ind i en forbrændingsanordning. Varmegenvindingen fra røggas kan være mellem 40-70%, hvilket resulterer i, at det supplerende brændstofbehov vil være mindre.
(iii) regenerativ oxidering
En regenererende oxidationsenhed har et forbrændingskammer og to pakkede senge indeholdende perler af keramik eller andre materialer. Når en indkommende VOC-holdig strøm passerer gennem en varm seng, bliver den opvarmet, mens sengen køler. Strømmen kommer derefter ind i forbrændingskammeret og gennemgår forbrændingsreaktioner.
Røggassen fra forbrænderen vil strømme gennem den anden seng og opvarme pakningen, mens den bliver afkølet selv. De pakkede senge betjenes cyklisk, dvs. procesflowet vender om med regelmæssige mellemrum. Varmegenvindingen i en sådan enhed er meget høj, hvorfor der ikke kræves noget brændstof eller en relativt lille mængde af et supplerende brændstof. Disse enheder er ikke egnede til alle typer VOC-ladede gasser.
(iv) fnug:
Flares anvendes i grunden som en sikkerhedsanordning til at brænde affaldsgasser, der produceres under procesforstyrrelser, uden at bruge noget ekstra brændstof. Den er velegnet til affaldsgas med høj strømningshastighed, der har en brændværdi på mere end 2600 kcal / Nm 3 . Varme kan ikke genvindes fra de resulterende forbrændingsprodukter, og fuldstændig forbrænding af VOC kan ikke sikres.
(v) Oxidering i eksisterende kedler og procesvarmere:
Eksisterende kedler eller procesvarmere kan bruges til at forbrænde VOC-ladede gasstrømme. Fordelene er ingen investeringsudgifter og ingen supplerende brændstofbehov. Sådanne enheder ville ikke være i stand til at tage sig af store variationer i affaldsgasstrømningshastigheden og dens brændværdi. I disse typer udstyr skal forbrænding af affaldsgasser, som sandsynligvis frembringer ætsende forbindelser, undgås. Udførelsen af sådant udstyr vil blive påvirket, hvis brændgasrensningsværdien er mindre end 1300 kcal / Nm 3 .
Katalytisk forbrændingsproces:
Katalytisk oxidation af VOC-ladede affaldsgasser kan udføres ved en lavere temperatur, f.eks. 400-500 ° C under anvendelse af en mindre mængde supplerende brændstof. Tilstrømningen (affaldsgassen) forvarmes normalt til ca. 260-480 ° C inden den tilføres det samme i et katalysatorkammer.
VOC-destruktionseffektiviteten kan ligge i området 95-98% afhængig af VOC-sammensætning og koncentration, katalysatortype og karakteristika, driftstemperatur, iltkoncentration og rumhastighed. Tilstedeværelse af flydende og faste partikler og polymeriserede forbindelser påvirker ødelæggelseseffektiviteten.
Oxider af platin, kobber eller krom anvendes generelt som katalysator. Disse bliver forgiftet af bly, arsen, kviksølv, svovl og halogen. Ved høj VOC-koncentration kan katalysatorlejetemperaturen stige til 550-600 ° C eller mere, hvorved katalysatoren kan blive deaktiveret.
