廢氣處理設備,有機廢氣(VOCs)處理吸附法

    吸附凈化技術(shù)是一種成熟的化工單元過程,早已用于各種有機溶劑的回收,尤其是活性炭吸附法已經(jīng)在印刷、電子、噴漆、膠粘劑等行業(yè),用于對苯、二甲苯、四氯化碳等有機溶劑的回收。近幾年來,由于環(huán)保要求的更加嚴格,吸附技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展,出現(xiàn)了新的吸附工藝和設備,吸附劑的改進,如活性炭纖維和沸石的使用,也擴大了吸附技術(shù)的應用范圍,使吸附成為有機廢氣(溶劑)處理技術(shù)的首選方法。

    原理

    活性碳多是粉末狀或顆粒狀,大部分情況下不能直接用于各種凈化設備中,必須使活性炭具有一定形狀和支撐強度,才能使用,活性炭經(jīng)過特殊的工藝處理后,能產(chǎn)生豐富的微孔結(jié)構(gòu),這些人眼看不到的微孔能夠依靠分子力,吸附各種有害的氣體和液體分子,從而達到凈化的目的?；钚蕴课竭^程包括吸附凈化和熱脫再生。吸附凈化過程是將有機廢氣由排氣風機送入吸附床,有機廢氣在吸附床被吸附劑吸附而使氣體得到凈化,凈化后的氣體排向大氣即完成凈化過程;熱脫再生過程是當吸附床內(nèi)吸附劑所吸附的有機物達到允許的吸附量時,該吸附床已經(jīng)不能再進行吸附操作,而轉(zhuǎn)入脫附再生。脫附再生即用來自催化的熱空氣吹掃吸附劑,使吸附的有機物脫附出來達到使吸附劑的吸附能力再生的目的。

    活性碳吸附法適用于大風量、低濃度、溫度不高的有機廢氣治理。此法工藝成熟,效果可靠,易于回收有機溶劑,因此被廣泛地應用于化工、噴漆、印刷、輕工等行業(yè)的有機廢氣治理,尤其是苯類、酮類的處理。在工業(yè)吸附過程中,活性炭是使用得最為廣泛的一種吸附劑。但它也存在不耐高溫、在濕潤的條件下不能保持很好的吸附能力、易燃的缺點。沸石作為一種很好的替代吸附劑,已被逐步開發(fā)應用。

    1吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化工藝

    吸附-水蒸汽再生凈化工藝,利用吸附劑吸附有機物,然后用蒸汽脫附,最后直接分離或進一步精餾對不溶于水的溶劑,它是常規(guī)吸附方法與溶劑回收方法的組合,其特點是操作簡單、效率高,適用于中、低濃度、大風量的VOCs廢氣,但投資較大、水蒸汽消耗大、溶劑回收有時成本高。

    2吸附-熱再生-催化燃燒凈化工藝

    吸附-催化燃燒工藝是20世紀末發(fā)展起來的常規(guī)吸附方法與催化燃燒方法的組合工藝。該工藝原理是當吸附劑吸附達到飽和后,用熱氣流將有機物從吸附劑上脫附下來,使其再生,解吸釋放的高濃度VOCs廢氣送往催化器催化燃燒,燃燒過程中產(chǎn)生的熱量,一部分用于預熱解吸后的高濃度VOCs廢氣,另一部分用于熱解吸,其典型工藝流程可見圖2。

    該工藝凈化度高、適用范圍廣,適用于中、低濃度、大風量的VOCs廢氣,但投資大、催化劑容易中毒、不易維修。其中濃縮輪吸附-催化燃燒工藝是目前研究應用的一個典型案例,濃縮輪是一個由裝滿吸附劑(活性炭、活性炭纖維或沸石)的旋轉(zhuǎn)輪組成,廢氣從旋轉(zhuǎn)輪上游側(cè)進入濃縮輪的吸附區(qū),其中的有機物被吸附,凈化的廢氣從旋轉(zhuǎn)輪的下游側(cè)排出;同時,另一股流量小得多,但溫度較高的脫附氣沿廢氣相反的方向進入濃縮輪的脫附區(qū),脫附已經(jīng)吸附的有機物。濃縮輪以一定的速度緩慢旋轉(zhuǎn),這樣僅用一臺設備即可完成吸附、脫附操作,并使吸附和脫附同時進行,將大氣量、低濃度的廢氣處理,變成小氣量、高濃度的廢氣處理,之后再進到催化反應器燃燒,使設備費用大大降低。

    3吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化新工藝

    如上所述,使用水蒸汽進行脫附的方法,是吸附回收溶劑中最常用的一種方法。在大規(guī)模有機廢氣(溶劑)的處理技術(shù)中,水蒸汽的用量很大,因此,新的吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化工藝提出從脫附后的水蒸汽中回收冷凝熱,如圖3所示,它是利用脫附后的水蒸汽冷凝熱產(chǎn)生壓力低一些的水蒸汽升壓后,再回到脫附操作中使用的方法。