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大氣量VOCs廢氣治理技術(shù)——吸附+催化燃燒技術(shù)

活性炭塔

活性炭吸附+催化燃燒技術(shù)是兩者的優(yōu)點(diǎn)有效地結(jié)合起來(lái)。即先利用活性炭進(jìn)行吸附濃縮,當(dāng)活性炭吸附達(dá)到飽和時(shí),利用電加熱啟動(dòng)催化燃燒設(shè)備,并利用熱空氣局部加熱活性炭吸附床,當(dāng)催化燃燒反應(yīng)床加熱到~250℃,活性炭吸附床局部達(dá)到 60~110℃時(shí),從吸附床解吸出來(lái)的高濃度廢氣就可以在催化反應(yīng)床中進(jìn)行氧化反應(yīng)。反應(yīng)后的高溫氣體經(jīng)換熱器的換熱,換熱后的氣體一部分回用送入活性炭吸附床進(jìn)行脫附,另一部分排入大氣。脫附出來(lái)的廢氣經(jīng)換熱器換熱后溫度迅速提高了。這樣能使催化燃燒裝置及脫附達(dá)到小功率或無(wú)功率運(yùn)行。

對(duì)于大氣量的VOCs廢氣,以活性炭纖維為吸附劑的吸附法與催化燃燒法結(jié)合起來(lái),可充分發(fā)揮這兩種工藝的突出優(yōu)點(diǎn)。避免并彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)和不足。其特點(diǎn)是將吸附和催化燃燒設(shè)備組合在一起形成凈化系統(tǒng),工藝流程見(jiàn)下圖。


有機(jī)廢氣吸附燃燒裝置示意圖

1.預(yù)濾器;2.吸附床;3.催化燃燒設(shè)備;4.四通閥;5.阻火器;6.溫度緩沖器;7.排風(fēng)機(jī);8.脫附風(fēng)機(jī);9.補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)

排放的VOCs廢氣先通過(guò)吸附床,此氣體中的有機(jī)物被吸附劑吸附后排出凈化了的氣體。吸附床一般配置2臺(tái)以上,輪流使用,當(dāng)1臺(tái)吸附床吸附的有機(jī)物達(dá)到規(guī)定的吸附量時(shí),換到另1臺(tái)吸附床進(jìn)行吸附凈化操作,同時(shí)對(duì)前面1臺(tái)吸附床進(jìn)行脫附再生。脫附是在脫附風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下,使吸附床與催化燃燒設(shè)備成為1個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。先由催化燃燒設(shè)備送出熱氣流引入待脫附的吸附床,使吸附的有機(jī)物脫附,再引入催化燃燒設(shè)備,在催化燃燒室進(jìn)行催化氧化,以消除氣流中的有機(jī)物。有機(jī)物催化燃燒后釋放出的熱量足以維持催化劑床層所要求的溫度,保證有機(jī)物高效凈化。由尾氣放出的熱氣流大部分用于吸附床吸附劑的脫附再生,達(dá)到余熱的利用。通過(guò)控制,可使脫附后氣流中的有機(jī)物濃度較吸附操作前提高10倍以上,氣體流量?jī)H為總排風(fēng)量的1/20-1/10。通過(guò)兩種凈化工藝設(shè)備的組合,使大氣量、低濃度的VOCs廢氣排放變?yōu)樾★L(fēng)量、中高濃度的有機(jī)廢氣凈化處理,同時(shí)有效利用了有機(jī)物在催化燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能,運(yùn)行費(fèi)用較低。

固定床吸附濃縮+催化燃燒技術(shù)存在的一些明顯缺陷:

1)主要采用活性炭材料(蜂窩活性炭、顆?;钚蕴亢突钚蕴祭w維)作為吸附劑,而活性炭材料在采用熱氣流再生時(shí)的安全性較差,當(dāng)再生熱氣流的溫度達(dá)到100℃以上時(shí),吸附床容易著火。

2)采用熱氣流吹掃再生活性炭,因?yàn)樵偕鷾囟鹊停?dāng)脫附周期完成后部分高沸點(diǎn)化合物不能徹底脫附,會(huì)在活性炭床層中積累而使其吸附能力下降。由于存在安全性問(wèn)題,通常的再生溫度不能超過(guò)120℃。因此對(duì)于沸點(diǎn)高于120℃的有機(jī)物,如三甲苯等則不能利用該工藝進(jìn)行凈化。

3)通常活性炭具有很強(qiáng)的吸水能力,當(dāng)廢氣濕度較高(超過(guò)60%)時(shí),對(duì)有機(jī)物的凈化能力將會(huì)迅速下降,在處理高濕度的廢氣時(shí)床層的凈化效率較低。

鑒于以上存在的問(wèn)題,在吸附濃縮工藝中,國(guó)外主要采用疏水型蜂窩分子篩(蜂窩沸石)作為吸附劑,移動(dòng)式的沸石轉(zhuǎn)輪作為吸附裝置。與“固定床吸附濃縮+催化燃燒裝置”相比,具有一些明顯的優(yōu)勢(shì):

1)采用沸石作為吸附劑,安全性能好,采用熱氣流再生時(shí)不易發(fā)生著火現(xiàn)象;

2)采用沸石作為吸附劑,再生溫度可以提高,適用于從低沸點(diǎn)到高沸點(diǎn)各種VOCs的凈化;

3)設(shè)備阻力低,運(yùn)行成本低;

4)吸附后尾氣中有機(jī)污染物的濃度低。

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