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挥发性有机物(VOCs)吸附工艺有哪些

发布时间:2019-11-06      点击次数:2948

在生产过程中采用替代产品、改进工艺和更换设备是减少VOCs产生和排放的措施,然而对于一些工艺过程和生产而言,清洁生产的路还很长,在短时期内末端控制技术仍然是*的一种手段。目前VOCs的治理技术主要包括回收法和销毁法。无论从环保还是从经济角度来看,回收法都是值得提倡的VOCs治理技术。

VOCs回收技术包括吸附、冷凝、吸收、膜分离等,其中吸附法设备简单、适用范围广、净化效率高,是一种传统的VOCs治理技术,也是目前应用比较广的治理技术。席劲瑛等通过调研大量工业VOCs处理技术工程案例发现,吸附技术在国内的*很高(38%),在适于回收VOCs的情况下,吸附技术是一种经济、符合清洁生产理念的选择,因此在国内外得到广泛应用。

1吸附法治理技术

吸附法是利用各种固体吸附剂对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。通常吸附分为物理吸附和化学吸附两类,而VOCs废气的净化主要采用物理吸附方法。吸附法适宜处理低浓度、高风量的有机废气,主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等。吸附法的关键技术是吸附剂、吸附设备和工艺、再生介质、后处理工艺等的确定。

1.1常用吸附剂

目前在VOCs净化中常用的吸附剂有无机和有机吸附剂两类,应用较多的是无机吸附剂,主要有活性炭(包括颗粒活性炭、蜂窝活性炭和活性炭纤维)、分子筛(包括颗粒分子筛、分子筛成型体蜂窝和分子筛涂覆材料)、沸石、颗粒硅胶、活性氧化铝、多孔粘土矿石等,有机吸附剂主要是指高聚物吸附树脂。

比较具代性的无机吸附剂是活性炭。与颗粒活性炭相比,蜂窝活性炭具有床层阻力小的优点。目前,我国处理高风量、低浓度VOCs设备的吸附剂以蜂窝状活性炭为主。活性炭纤维具有比表面积大、微孔丰富且分布均匀、吸脱附速率快、吸附效率高、易再生等优点。活性炭材料对非极性物质,如有机溶剂具有非常好的吸附能力;相反,对极性物质如水,则吸附生较差,因此就有可能很方便地用水蒸气再生。

沸石和分子筛的主要成分都是铝硅酸盐,具有良好的热稳定性,在使用热气流再生时安全性好。不同类型的分子筛对VOCs的吸附效果不同,因此可以通过对分子筛进行化学修饰和改性,提高其对VOCs的去除效果。

1.2吸附剂再生

在VOCs治理中常用的吸附剂再生方法有低压水蒸气置换再生、热气流吹扫再生和降压或真空解吸再生。低压水蒸气置换再生、热气流吹扫再生适用于脱附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物。

目前还发展了一些新型节能的吸附剂再生技术,如微波脱附、电焦耳脱附、溶剂置换、超声波再生等。这些新的脱附技术节能效果好、效率高,但目前尚处于研究阶段,实际应用较少。

1.3常用吸附装置

在有机废气治理方面,工业上常用的吸附设备有固定床、移动床、流化床和沸石蜂窝转轮吸附装置,比较经典、常用的是固定床。沸石蜂窝转轮吸附装置是有机废气净化领域中相对较新开发的旋转式吸附系统,也称为转子吸附器。废气可径向或轴向地通过装有吸附剂的转子,并经过大部分的旋转床层而被净化。转子吸附器的优点是设备体积小、操作方便、压降低,可以连续地将大流量的废气处理成低浓度的净化气,而解吸出来的气体则浓度高而流量低,一般增浓比可达1O~15倍。

1.4主要吸附工艺

1.4.1固定床吸附一水蒸气置换再生一冷凝回收工艺该工艺通常以颗粒活性炭、活性炭纤维或沸石作为吸附剂,主要对较低浓度的有机废气中的溶剂进行回收。固定床中的吸附剂吸附达到饱和后,通入高温水蒸气使被吸附的有机物随水蒸气一起离开吸附床,然后用冷凝器冷却蒸汽混合物,使其冷凝为液体。

1.4.2固定床吸附一真空解吸再生一吸收回收工艺该工艺通常采用中孔发达的颗粒活性炭作为吸附剂进行吸附,然后采用抽真空降压对吸附剂进行再生,被真空泵所抽出的*浓度的废气通常采用低挥发性的有机溶剂进行吸收回。该工艺适合于高浓度有机废气的回收。

1.4.3沸石转轮吸附浓缩工艺

在目前我国的有机废气污染中,低浓度、大风量的VOCs排放占了相当大的比例,因此吸附浓缩技术是低浓度废气治理中经济有效的技术途径。和固定床吸附浓缩技术相比,沸石转轮吸附浓缩技术具有诸多优点:采用蜂窝式沸石作为吸附剂,可采用高温脱附,再生效率高,安全性能好,适宜处理的VOCs范围更广;设备阻力小,吸附剂的利用率高,运行成本低;尾气中有机污染物的浓度稳定,便于控制;结构紧凑,设备体积和占地面积小。

1.4.4吸附一冷凝组合工艺

吸附浓缩一冷凝回收工艺通常用于低浓度、大风量、回收价值较高的VOCs的净化,目前工业上主要使用固定床或者沸石转轮作为吸附装置。当吸附剂吸附达到饱和后,根据有机废气和使用的吸附剂性质选择水蒸气或热气流进行解吸,也可以进行真空解吸再生,解吸出的高温、高浓度混合蒸汽再进入冷凝器中进行冷凝回收。

集成有机废气回收中冷凝法与吸附法的传统工艺,将预冷、冷凝、吸附、分离四个过程集成在同流道内,设计出新型板式结构的芯体,其有机废气通道与制冷剂通道由带有三角形翅片的金属板片相隔。在有机废气通道的翅片间填充吸附剂,在金属板片另一侧的通道内流经制冷剂。有机废气在经吸附剂吸附的同时和制冷剂逆向流动换热,降低了吸附剂温升,延长吸附剂寿命。冷凝吸附后的低温尾气被引至装置上部的芯体作预冷用,实现能源的二次利用,提高能源的利用率。装置分为上下两部分并用法兰连接,便于装置的拆卸以及吸附剂的更换。该装置具有有机废气回收率高、占地空间小、制造成本低等优点,适用于工业有机废气的回收治理。

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