Metody redukcji lotnych związków organicznych

Przeczytaj ten artykuł, aby zapoznać się z dwiema metodami redukcji LZO (lotne związki organiczne): 1. Metody fizyczne i 2. Metody oparte na spalaniu.

Metody fizyczne:

Fizyczne metody to kondensacja, absorpcja i adsorpcja. Metody te mogą być stosowane pojedynczo lub w seriach, gdy mają one na celu odzyskanie LZO ze względu na ich wartość rynkową.

Kondensacja:

Proces ten polega na chłodzeniu bezpośrednio lub pośrednio strumienia gazu wpływającego zawierającego LZO poniżej jego punktu rosy. Powoduje to kondensację niektórych LZO. Strumień gazu poddanego obróbce nadal miałby resztkowe LZO. Stężenie pozostałych LZO zależy od temperatury na wlocie czynnika chłodzącego.

Kondensatory znajdują się powyżej absorberów / adsorberów / spalarni. Celem zastosowania skraplacza może być albo odzyskanie cennych substancji organicznych, albo zmniejszenie ładunku LZO w jednostce (ach) w dół. Oczywistym jest, że skraplacz może być stosowany tylko wtedy, gdy stężenie LZO w strumieniu gazów odlotowych jest stosunkowo wysokie. Skuteczność usuwania może wynosić około 50-90% w zależności od początkowego stężenia LZO i temperatury na wlocie czynnika chłodzącego.

Wchłanianie:

W celu usunięcia LZO ze strumienia gazu na ogół jest on szorowany za pomocą wysoko wrzącej cieczy organicznej (oleju). Szorowanie odbywa się albo w wieży z wypełnieniem, albo w wieży z sitem lub w komorze natryskowej. Proces (absorpcja) może być przeprowadzana zarówno w sposób powtarzalny, jak i przeciw-bieżący. Powszechną praktyką jest szorowanie licznika obecnie.

Podczas tego procesu LZO rozpuszczają się w absorbencie (rozpuszczalniku). Potraktowany strumień gazu może być dalej przetwarzany lub odprowadzany do atmosfery w zależności od jego resztkowej zawartości LZO. Stężenie resztkowe zależy od początkowego stężenia LZO w strumieniu gazu wpływającego, rozpuszczalności LZO w rozpuszczalniku (zależnym od temperatury) i stosunku masy gazu do rozpuszczalnika.

Z LZO rozpuszczalnika VOC odzyskuje się przez odpędzanie parą, a rozpuszczalnik wolny od LZO zawraca się do absorbera. Prawidłowo zaprojektowany absorber może mieć skuteczność usuwania LZO wynoszącą 90% lub więcej. Mieszanka VOC-para jest schładzana i kondensowana. Ten proces nie jest zwykle ekonomiczny, jeśli stężenie LZO w strumieniu gazu wpływającego jest mniejsze niż 200-300 ppm.

Adsorpcja:

Gdy strumień gazu zawierający lotne związki organiczne przechodzi przez złoże cząstek adsorbentu, na przykład aktywowanych ziarnistych cząstek węgla, cząsteczki VOC są zatrzymywane na powierzchniach zewnętrznych, jak również na powierzchniach mikro- i makro-porów cząstek. Faktycznie adsorpcja zachodzi w niektórych specyficznych miejscach (miejscach aktywnych) cząstek adsorbentu. Kiedy większość aktywnych miejsc większości cząstek jest zajęta przez cząsteczki VOC, szybkość adsorpcji staje się powolna, a proces zostaje przerwany.

Złoże jest następnie regenerowane, to znaczy adsorbowane substancje są usuwane przez przepuszczanie strumienia gorącego gazu lub pary. Substancje desorbowane można odzyskać przez kondensację. Złoże jest ponownie wykorzystywane do operacji adsorpcji. Jeśli adsorbowane cząsteczki są silnie zatrzymywane na powierzchni cząstek, regenerację przeprowadza się przez utlenianie powietrzem w wyższej temperaturze, w wyniku czego zaadsorbowane cząsteczki przekształca się w CO2 i H2O. Niektóre części węgla (adsorbentu) również ulegają utlenianiu do CO 2 .

Zdolność adsorpcji adsorbentu zależy od masy cząsteczkowej adsorbatu (VOC), rodzaju i stężenia lotnych związków organicznych oraz od temperatury gazu nośnego, ciśnienia i wilgotności. Wydajność wzrasta wraz ze spadkiem temperatury i wzrostem ciśnienia.

Pojemność ma niekorzystny wpływ, ponieważ wilgotność względna (RH) przekracza 50%, ponieważ cząsteczki wody są preferencyjnie adsorbowane. Adsorbent miałby większą zdolność adsorpcji fluorowcowanych i aromatycznych węglowodorów niż dla związków tlenowych, takich jak alkohole, ketony i aldehydy. Z różnych dostępnych w handlu adsorbentów, granulowany aktywowany węgiel z łupin orzecha kokosowego okazał się idealny do adsorpcji LZO.

Skuteczność usuwania LZO w układzie adsorpcyjnym może wynosić około 95%. Jednak zależy to od temperatury roboczej i ciśnienia, czasu trwania adsorpcji i cyklu regeneracji, rodzaju i stężenia cząsteczek LZO obecnych w strumieniu gazu.

Teoretycznie nie ma górnej granicy stężenia wlotowego LZO; jednak w praktyce górna granica to 10 000 ppm LZO. Do manipulowania strumieniem gazu o wyższym stężeniu LZO musi być stosowane większe złoże lub krótszy cykl, a proces może nie być opłacalny.

Adsorpcja LZO ze strumienia gazu o niskim stężeniu (VOC) (na przykład mniej niż 10 ppm) stanowiłaby problem, ponieważ odzysk LZO ze zdesorbowanego strumienia byłby trudny ze względu na jego niską zawartość LZO.

Adsorpcja nie jest powszechnie stosowana do obróbki strumieni zawierających wysoce lotne związki, związki wysokowrzące, polimeryzowalne związki i strumienie gazu niosące płynne i stałe cząstki.

Metody oparte na spalaniu:

Procesy spalania (utleniania) mogą być niekatalityczne lub katalityczne.

Procesy niekatalityczne można prowadzić w następujący sposób:

(i) bezpośrednie spalanie,

(ii) Rekuperacyjne utlenianie,

(iii) Regeneracyjne utlenianie,

(iv) Flary, oraz

(v) Utlenianie w istniejących kotłach i grzejnikach procesowych.

Ogólnie, procesy spalania mają wysoką skuteczność usuwania LZO, powiedzmy, około 98%. Produkty spalania to CO 2 i H 2 O. NOx i SO 2 mogą być również wytwarzane podczas spalania.

Non-Catalytic Combustion Processes:

Te procesy ogólnie działają w wyższej temperaturze 800-1100 ° C. Skuteczność niszczenia VOC zależy od czasu przebywania, turbulencji, mieszania i dostępności tlenu w strefie spalania. Paliwo uzupełniające może, ale nie musi być wymagane, w zależności od wartości opałowej gazu obciążonego LZO.

(i) Bezpośrednie spopielanie :

Bezpośrednie spalanie odbywa się w ogniotrwałej komorze spalania wyposażonej w dodatkowy palnik zasilany paliwem. Dodatkowe zapotrzebowanie na paliwo w danej sytuacji zależałoby od wartości opałowej gazu obciążonego LZO.

(ii) Rekuperacyjne utlenianie :

W rekuperacyjnych jednostkach utleniających, nadchodzący gazowy nośnik VOC jest wstępnie ogrzewany przez wymianę ciepła pośrednio z wylotowym gazem spalinowym przed doprowadzeniem gazu wejściowego do komory spalania. Odzysk ciepła z gazów spalinowych może wynosić 40-70%, w związku z czym dodatkowe zapotrzebowanie na paliwo będzie mniejsze.

(iii) Regeneracyjne utlenianie:

Regeneracyjna jednostka utleniająca ma komorę spalania i dwa wypełnione złoża zawierające kulki ceramiczne lub inne materiały. Gdy nadchodzący strumień zawierający LZO przechodzi przez gorące złoże, ogrzewa się, gdy łóżko się ochładza. Strumień następnie wchodzi do komory spalania i ulega reakcjom spalania.

Spaliny z komory spalania przepływają przez drugie złoże i ogrzewają pakunek, podczas gdy same się ochładzają. Złożone koryta są obsługiwane cyklicznie, co oznacza, że ​​przepływ procesu jest odwracany w regularnych odstępach czasu. Odzyskiwanie ciepła w takiej jednostce jest bardzo wysokie, w związku z czym nie byłoby potrzebne ani paliwo, ani stosunkowo niewielka ilość dodatkowego paliwa. Urządzenia te nie są odpowiednie dla wszystkich rodzajów gazów obciążonych LZO.

(iv) Flary:

Pochodnie są zasadniczo używane jako urządzenie bezpieczeństwa do spalania gazów odlotowych powstających podczas rozruchu procesu bez użycia dodatkowego paliwa. Nadaje się do gazów odlotowych o dużym natężeniu przepływu o wartości opałowej większej niż 2600 kcal / Nm3. Ciepło nie może być odzyskane z powstałych produktów spalania i nie można zapewnić całkowitego spalania LZO.

(v) Utlenianie w istniejących kotłach i grzejnikach procesowych:

Istniejące kotły lub podgrzewacze procesowe mogą być używane do spalania strumieni gazu obciążonych LZO. Zaletami nie są nakłady inwestycyjne ani dodatkowe zapotrzebowanie na paliwo. Takie jednostki nie byłyby w stanie zająć się dużymi zmianami natężenia przepływu gazów odpadowych i ich wartości opałowej. W tego typu urządzeniach należy unikać spalania gazów odlotowych, które mogą wytwarzać związki korozyjne. Wydajność takiego wyposażenia zostałaby zmieniona, gdyby wartość opałowa gazu odlotowego była mniejsza niż 1300 kcal / Nm 3 .

Proces katalitycznego spalania:

Katalityczne utlenianie gazów odlotowych zawierających LZO można prowadzić w niższej temperaturze, powiedzmy, 400- 500 ° C z użyciem mniejszej ilości dodatkowego paliwa. Wpływający (gaz odlotowy) jest zwykle wstępnie ogrzewany do około 260-480 ° C przed wprowadzeniem go do komory katalizatora.

Skuteczność niszczenia VOC może wynosić 95-98% w zależności od składu i stężenia LZO, rodzaju i charakterystyki katalizatora, temperatury roboczej, stężenia tlenu i prędkości przestrzennej. Obecność ciekłych i stałych cząstek oraz spolimeryzowanych związków wpływa na skuteczność niszczenia.

Jako katalizator zwykle stosuje się tlenki platyny, miedzi lub chromu. Te zostają zatrute przez ołów, arsen, rtęć, siarkę i halogen. Przy wysokim stężeniu LZO temperatura złoża katalizatora może wzrosnąć do 550-600 ° C lub więcej, przez co katalizator może się dezaktywować.


Zalecane

Zarządzanie przez cele (MBO): Korzyści i słabość
2019
Top 5 funkcji menedżera
2019
Kwestionariusz Procedura badań marketingowych
2019