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活性炭吸附法的適用范圍及廢氣的預處理要求

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2018/8/9     瀏覽次數:    

  VOCs即揮發性有機物今年以來被學界和公眾給予了很高的關注度,是因為其被證明了是形成PM2.5和O3的關鍵前體物,是復合型大氣污染的重要誘因。與傳統大氣污染物相比,VOCs的污染源廣泛,涉及多行業不同的污染物,組分復雜,治理技術多樣,且以無組織排放為主,排放量的核算程序復雜。由于我國并未開始對VOCs進行大規模監測,因此相關數據缺失。有研究表明,我國每年的VOCs排放量大約為3000萬噸。VOCs的來源分為自然源分和人為源,我國空氣中的VOCs主要來自于人為源,當前我國VOCs涉及的污染行業廣且各行業排放的VOCs種類繁多、成分復雜,常見的有烴類、醇類、醚類、酯類等。加油站、裝修、餐飲、干洗、噴涂、化工等生產或使用有機溶劑的行業都會產生VOCs排放。此外,治理技術體系復雜,涉及十多種技術及組合技術,一般一個治理企業只能掌握一種技術到幾種技術;尤其業內對技術適用范圍、使用條件缺乏規律性認識,對工藝設計和凈化裝備設計存較大隨意性等問題。
  活性炭吸附技術是最為經典和常用的氣體凈化技術,也是目前工業VOCs治理的主流技術之一。
  活性炭吸附技術是VOCs治理的主流技術之一,技術成熟、簡單易行、治理成本低、適應范圍廣,在所有的治理技術中占有最大的市場份額,在涂裝、包裝印刷、石油化工、化學品制造、醫藥化工和異味治理等領域都得到了廣泛的應用。但由于業內人員對活性炭的基本性能、活性炭吸附技術的適用范圍和使用條件等缺乏規律性認識,在活性炭選型、工藝設計和凈化裝備設計中存在較大隨意性,造成凈化設備效率低,存在安全隱患,活性炭再生更換困難等問題。市場上很多環保公司對活性炭吸附技術過于低估(簡單誤認為活性炭吸附技術無非就是簡單的吸附—脫附)。行業的種種不規范及工藝混亂,導致目前不少地方環保主管部門陷入了“聞炭色變”的誤區。(以上觀點僅代表平臺觀點,不代表專家觀點)
  滿足當前國內VOCs污染實際治理工程的實際需要,正確引導行業規范活性炭在揮發性有機物(VOCs)凈化中的應用,顯得至關重要。
  活性炭吸附法的適用范圍及廢氣的預處理要求
  活性炭吸附技術的適用范圍
  吸附技術是最為經典和常用的氣體凈化技術,也是目前工業VOCs治理的主流技術之一。
  吸附法主要適用于低濃度氣態污染物的吸附分離與凈化,對于高濃度的有機氣體,一般情況下首先需要經過冷凝等工藝進行“降濃”處理,然后再進行吸附凈化。
  對于“油氣”等高濃度VOCs氣體的凈化,也可以采用吸附法(降壓解吸再生),但對活性炭有一些特殊的要求。
  廢氣的預處理
  (一)污染物濃度要求
  除溶劑和油氣儲運銷裝置的有機廢氣吸附回收外,進入吸附裝置的有機廢氣中有機物的濃度應低于其爆炸極限下限的25%。當廢氣中有機物的濃度高于其爆炸極限下限的25%時,應使其降低到其爆炸極限下限的25%后方可進行吸附凈化。
  對于含有混合有機化合物的廢氣,其控制濃度P應低于最易爆炸組分或混合氣體爆炸極限下限值的25%,即P
  Pm=(P1+P2+…+Pn)/(V1/P1+V2/P2+…+Vn/Pn)(2)
  式中:
  Pm——混合氣體爆炸極限下限值,%
  P1,P2,…,Pn——混合有機廢氣中各組分的爆炸極限下限值,%
  V1,V2,…,Vn——混合有機廢氣中各組分所占的體積百分數,%
  n——混合有機廢氣中所含有機化合物的種數。
  廢氣濃度:LEL25~50%?
  (二)氣體溫度要求
  進入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。
  1.jpg
  (三)廢氣濕度對活性炭吸附性能的影響
  1、由于活性炭表面通常含有大量的含氧基團,一般活性炭均具有較強的吸水能力,與有機物產生競爭吸附作用。
  2.jpg
  2、活性炭中含有灰分(金屬氧化物),提高了其吸水能力。
  3.jpg
  如何提高活性炭的疏水性能?
  (1)原材料的影響:如煤種的影響、瀝青基球型活性炭具有較好的疏水能力;
  (2)高碘值活性炭(揮發份低)的疏水能力通常要優于低碘值的活性炭;
  (3)對活性炭進行表面疏水改性,去除或減少表面含氧基團、降低灰分(金屬氧化物)。
  (四)顆粒物的含量要求
  進入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。
  粉塵:細顆粒物(化工、家具等)
  漆霧顆粒物(形成氣溶膠):影響最大(噴涂廢氣的處理難題)
  絮狀顆粒物(印刷、橡膠、化纖等生產過程)
  (五)廢氣成分的影響
  1、活性炭的“中毒”(或劣化):
  高沸點(或“半揮發性”)物質再生困難,在活性炭上聚集,如硅烷、油脂等化合物,需要通過冷凝、過濾、吸附等預處理首先進行去除;
  發生聚合反應,造成在活性炭上聚集,如甲醛、苯乙烯等;
  二硫化碳(硫化氫)等吸附反應形成單質硫的聚集。
  在吸附氣體中即使含有微量的高分子物質或聚合性物質,在活性炭中聚集,也會很快引起活性炭吸附性能急劇下降。
  2、活性炭的反應活性(催化性):
  活性炭表面具有催化活性,會與一些化合物部分進行氧化、水解等催化反應。
  典型反應:
  (1)乙酸乙酯、乙酸丙酯等易發生水解反應形成有機酸;
  (2)MEK(甲乙酮)、MIBK(甲基異丁基酮)易被氧化形成有機酸和丁二酮;環己酮氧化或聚合形成環亞己基環己酮;
  (3)甲醛、苯乙烯等易發生聚合反應;
  (4)其他:如樹脂生產中的添加劑帶入二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺在活性炭上會發生水解生產二甲胺,造成臭氣排放問題。
  造成的問題:
  (1)回收的溶劑變色、發臭(如包裝印刷廢氣);
  (2)聚合后難再生,造成活性炭中毒(劣化)
  (3)反應放熱,造成活性炭著火。重點行業包括工業涂裝、包裝印刷、油品儲運、石油煉制與化工等。
  NmHc(非甲烷總烴)也是化工和環保行業的朋友們常常遇到的一個概念。而如何區分VOCs和NmHc,是一個讓人頭疼的問題。我們整理了兩者如何區分的一些資料,希望可以提供一些參考和幫助。
  (NmHc),又稱非甲烷總烴。《大氣污染物綜合排放標準詳解》中定義為:指除甲烷以外所有的總稱,主要包括烷烴、烯烴、芳香烴和含氧烴等組分。
  烴類物質在通常條件下,除甲烷外多以液態或固態存在,并依據其分子量大小和結構形式的差別具有不同的蒸氣壓,因而作為大氣污染物的,實際上是指具有C2~C12的烴類物質。
  烴類物質具有易燃易爆的特性,其具體的物理視單體組成及濃度而定。
  而《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定 法》(HJ/T38-1999)中的定義為:指除甲烷以外的(其中主要是C2~C8)的總稱。在規定的條件下所測得的非甲烷總烴,是對于有明顯響應的除甲烷外總量,以碳計。

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