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催化燃烧基本要求和技术分析

2020-08-28 18:12:56

文章摘要:

根据石油化工污水处理设计规范GB50747-2012规定,废气处理可采用生物处理法。当废气非甲烷总烃含量不低于3000mg/m³时,可采用催化燃烧法。...

一、传统VOCs治理技术

根据石油化工污水处理设计规范GB50747-2012规定,废气处理可采用生物处理法。当废气非甲烷总烃含量不低于3000mg/m³时,可采用催化燃烧法。

1、生物处理法

生物处理法,可以处理较低浓度的VOCs,核心处理设备是生物滤床。生物滤床中固化了特定生物,通过填料和的吸附作用,以及对VOCs的生作用,使VOCs转化成没有污染的CO2和H2O排放到空气中得到净化。

生物处理技术具有投资少,运行维护成本低的优点。但是目前生物处理技术能够处理的废气浓度一般较低,出口标准相对低。在《石油化学工业污染物排放标准》实施后,没有高浓度有机物达标处理成功案例。

2、燃烧法

燃烧法是利用VOCs可燃性,在一定的温度下,将它们通人到焚烧炉中,就可以使这些有机物燃烧,生成CO2和H2O。即实现了VOCs无害化处理。燃烧法根据燃烧温度和燃烧方式的不同,可以分成催化燃烧法和直接燃烧法2种形式。

催化燃烧法是在反应系统加人某种催化剂,在催化剂的作用下,降低VOCs的燃点。使VOCs能够低温下完全燃烧,生成CO2和H2O,然后将它们排人到空气中的方法。目前使用的催化剂类型较多,主要是贵金属催化剂(如Pt、Pd)和非贵金属催化剂(如V、Ti、Fe、Cu等)。

直接燃烧法在运行时,需要补充燃料气,以保持VOCs废气的燃烧。

3、冷凝分离技术

冷凝分离技术原理基于物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一物理性质,采用降低系统温度或提高系统压力的方法,使处于蒸汽状态的污染物,蒸汽分压超过其相应的饱和蒸汽分压。进而冷凝成液态从废气中分离出来的过程。

冷凝分离技术流程中,通常包含升压设备、冷换设备。该技术多用于高浓度、高沸点的废气,多用于废气溶剂回收利用,适用范围窄。

4、吸收技术

吸收是利用液体分离气体混合物的处理过程。其作用原理是根据气体混合物中各组分在液体中的溶解度不同,而达到分离目的的传质过程。吸收剂的选择根据混合气体关键组分来确定。

5、吸附技术

任何一种吸附剂对于同一种被吸附的气体来说,在吸附平衡的情况下,温度越低,压力越高吸附量越大。反之温度越高,压力越低,则吸附量越小。因此,气体吸附分离方法通常采用变温吸附或者变压吸附2种循环过程。如温度不变,在加压的情况下吸附,用减压或常压解吸方法,称为变压吸附。

目前使用比较多的是活性炭吸附技术,其特点是出口VOCs浓度较低,缺点是吸附过程放热量大,存在水解和重碳残留等难题。另外活性炭的再生频率和再生完全程度直接影响装置的运行周期和处理效果。因此可以将吸附作为废气净化的较后环节,处理浓度较低的混合气体。

变压吸附的方法早就有工业应用。主要应用于气分装置,并有成熟的工业化应用案例。只是用于VOCs治理上,是在近些年刚刚提出的。如果解决吸附剂再生和二次污染的问题,其今后的发展前景广阔。

二、工业有机废气处理的主要方法

1、冷凝回收法:催化燃烧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,主要应用于化工行业,印刷企业较少采用。

2、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,活性炭脱附再造,将废气吹脱后催化燃烧,转化为无害物质,再造后的活性炭继续使用。当活性炭再造到 次数后,吸附容量明显下降,则需要再造或*新活性炭。

活性炭是目前处理有机废气使用多的方法,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,采用活性炭吸附为常用。活性炭采用多: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。

3、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生为无害物质;本法工艺简单、投资小,适用于高浓度、小风量的废气,但对稳定技术、操作要求较高。

4、催化燃烧法:把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的和水;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。

5、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*换频繁,增加了装卸、运输、*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,进行脱附再造;本法要求提供 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。催化燃烧设备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。

三、气箱脉冲除尘器的喷吹系统

气箱催化燃烧的喷吹系统主要是电磁脉冲阀、脉冲控制仪、喷吹管气包等方面构成。气包金属管联接于电磁脉冲阀的输入端,而电磁脉冲阀的输出端又连接于喷吹管。等到脉冲控制仪出现了信号指令,电磁脉冲阀便会衔铁吸合,将气塞顶开。A气室内的空气压力将膜片顶开,B气室之内的储气也在此刻放出。开启了电磁脉冲阀,输出口的压缩空气就会进去喷气管内。消失了指令信号,电磁脉冲波便将衔铁返回,放松撞杆,复位气塞。而就在这时,B气室出现的压力又紧压住膜片,压在了输出口之上。关闭了电磁脉冲阀,电磁脉冲阀从开启到了闭合,形成了一次的气脉冲。布袋除尘器滤袋便会产生下压脉冲,实现了清灰的目的。

其中,脉冲的宽度为滤袋喷吹时间。脉冲间隔是相邻的两排滤袋在间隔时间内的喷吹。脉冲周期则是指对一排滤袋所喷吹时间,也称之为喷吹的周期。无论是脉冲的宽度、脉冲间隔还是喷吹周期,都需要脉冲控制仪自动进行控制厂。