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- 有機(jī)廢氣處理工藝及效果分析
- 發(fā)布日期:2021年03月11日 點(diǎn)擊次數(shù):12 所屬分類:新聞中心
工業(yè)有機(jī)廢氣成分復(fù)雜,若不加以有效處理,直接排放會嚴(yán)重污染大氣環(huán)境,因此廢氣處理的重要性不斷凸顯。人們要根據(jù)實(shí)際需求運(yùn)用相應(yīng)的廢氣處理工藝,對處理效果進(jìn)行精細(xì)評價,這樣才能不斷提升廢氣處理工藝水平。本文詳細(xì)地闡述了目前有機(jī)廢氣處理中常用的工藝,而后分析并評價了其處理效果。
1、冷凝回收處理工藝
不同來源的廢氣的性質(zhì)和濃度存在差異,因此,工藝選擇逐漸成為廢氣處理中的重點(diǎn)及難點(diǎn)。
其中,高濃度廢氣大多在真空濃縮等環(huán)節(jié)產(chǎn)生,通過對該類廢氣進(jìn)行研究不難發(fā)現(xiàn),廢氣中含有大量有機(jī)溶媒,具有較為明顯的沸點(diǎn)。人們可以選擇低溫冷凝回收處理工藝,實(shí)際上,該工藝能效作用的發(fā)揮依托處理對象的物質(zhì)性質(zhì)。將廢氣置于低溫環(huán)境中,液體屬性就能在溫度作用下發(fā)生改變,在其平衡蒸氣壓下降的過程中,廢氣中的有機(jī)溶媒會大量分離出來,這樣不僅能夠合理縮減大氣排放量,更能回收利用有機(jī)溶媒。
人們不難發(fā)現(xiàn),冷凝回收處理工藝在實(shí)際應(yīng)用階段流程化項(xiàng)目較少,操作簡單,耗費(fèi)的資源普遍不高,但是廢氣處理效果十分理想,這就為其在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用帶來了基礎(chǔ)保障。
對冷凝回收處理工藝的應(yīng)用效果進(jìn)行評價,首先需要進(jìn)行定量分析,一般情況下可以根據(jù)獲得的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算,然后就能對處理工藝形成客觀、精準(zhǔn)的評價。
在衡量蒸氣壓時,人們可以以方程式為基準(zhǔn),在溫度不同的環(huán)境下,可以將溫度數(shù)值帶入方程式中。此方程式中通常涵蓋純液體蒸汽分壓、方程式常數(shù)等細(xì)化要素,分別對廢氣中溶媒的體積分?jǐn)?shù)、冷凝后尾氣中的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行設(shè)定。計(jì)算后,人們就能獲得干基含量,再根據(jù)工藝處理流程對核定數(shù)值進(jìn)行一一計(jì)算,不斷帶入方程式,就能確定廢氣回收率。
根據(jù)冷凝回收處理工藝的計(jì)算結(jié)果,人們就能確定其廢氣處理效率。實(shí)際上,在有機(jī)溶媒沸點(diǎn)高的情況下,如果設(shè)定冷凝溫度是一致的,那么經(jīng)過處理的尾氣中溶媒總量就會相對下降,這就能夠大大提高溶媒回收效果,其總量與同比相較普遍增高。有機(jī)溶媒對溫度的要求并不高,如果將冷凝溫度設(shè)定在-15℃以下,溶媒基本都能被回收,僅剩不到10%。
不同物質(zhì)的物理特性存在差異,這就使得不同物質(zhì)對溫度的要求大不相同,例如,甲醇、乙醇等,在-5℃以下的冷凝環(huán)境下就能達(dá)到良好的回收效果。因此,在減少大氣排放的過程中,該工藝的能效作用顯著。
雖然在冷凝回收處理工藝應(yīng)用階段,溶媒回收效率較高,但是在達(dá)到很好的處理溫度時,尾氣中所剩的溶媒含量仍舊與大氣排放標(biāo)準(zhǔn)存在一定差異。也就是說,在此種環(huán)境下,降廢氣直接排放是不符合規(guī)定的,也會造成大氣污染問題。
如果采取繼續(xù)降低冷凝溫度的方法來回收溶媒,會導(dǎo)致動力指標(biāo)大大削減,尾氣中的水蒸氣也會受到低溫直接影響,出現(xiàn)結(jié)霜等問題。這就需要調(diào)整處理工藝的方向及形式,應(yīng)用干式真空泵對溶媒進(jìn)行回收,因?yàn)楦墒秸婵毡门懦龅膹U氣中水分較少,與低溫冷凝處理工藝對比,其優(yōu)勢作用為明顯。
現(xiàn)階段,廢氣處理工藝中涵蓋的工藝類型具有一定的多樣化特點(diǎn)。其中,冷凝回收處理工藝從綜合方面來看,應(yīng)用效果較好,不僅不會耗費(fèi)較多資源和資金,所需設(shè)備也較少,操作簡單,在對廢氣進(jìn)行處理時產(chǎn)生的溶媒也能夠回收利用。
處理期間,設(shè)備運(yùn)行不需要投入大量資金,在廢氣處理過程中,企業(yè)可以依托回收后的溶媒增加經(jīng)濟(jì)收入。研究發(fā)現(xiàn),該方法對有機(jī)物含量高的廢氣處理效果較為理想,能夠?qū)崿F(xiàn)對溶媒的大量回收,廢氣處理效果較為理想。
相對地,如果廢氣的有機(jī)物含量較少,溶媒回收量就會大大縮減,而廢氣處理能效也會受其影響,呈現(xiàn)下降趨勢,因此,在應(yīng)用冷凝回收處理工藝的前期階段,應(yīng)當(dāng)對廢氣中有機(jī)物含量進(jìn)行衡量,通過方程式對廢氣回收率進(jìn)行計(jì)算,如果確定廢氣中有機(jī)物含量較少,就并不適宜應(yīng)用冷凝回收處理工藝。
2、水吸收處理工藝
部分廢氣的物理性質(zhì)使得其能夠與水融合,該種廢氣就可以應(yīng)用水吸收法進(jìn)行處理。在水吸收處理工藝實(shí)際應(yīng)用階段,物理及化學(xué)吸收是其工藝能效發(fā)揮的關(guān)鍵點(diǎn),如果廢氣中有機(jī)物質(zhì)的性質(zhì)較為穩(wěn)定,不易發(fā)生性質(zhì)變化,就可以應(yīng)用物理吸收方式對廢氣進(jìn)行處理。
一般情況下,能夠與水相溶的有機(jī)物質(zhì)存在較多類型,人們在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合物質(zhì)特性進(jìn)行判斷。水吸收法的應(yīng)用主要依托于氣體吸收的雙膜理論,實(shí)際上,在氣相側(cè)和液相側(cè)的兩個范疇中都涵蓋與之對應(yīng)的氣膜及液膜。在對廢氣進(jìn)行處理時,吸收有機(jī)物質(zhì)必然會產(chǎn)生相應(yīng)阻力,而膜就是形成阻力的主要物質(zhì),當(dāng)氣體被吸收并經(jīng)由兩個膜傳遞后,液相主體就會被逐一吸收,這一階段也會產(chǎn)生吸收值,當(dāng)汽液一致后,人們根據(jù)恒定數(shù)值就能衡量吸附用水量。
在水吸收工藝應(yīng)用階段,進(jìn)入不同范疇后都會產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)值,在利用不同的公式對其進(jìn)行逐一、完善的計(jì)算后,人們就可以確定吸收標(biāo)準(zhǔn)。
一般情況下,在溫度保持9℃時,針對可溶性較強(qiáng)的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行吸收,人們應(yīng)當(dāng)衡量水排放濃度,保證工藝應(yīng)用中涵蓋的各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn),以有效提高廢氣處理效率。通過對實(shí)際處理能效進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn),以相同規(guī)格的有機(jī)廢氣為主體,水吸收法的處理效果明顯高于冷凝回收處理工藝,有機(jī)溶媒的濃度也有所下降。
因此,在9℃水吸收環(huán)境下,易溶有機(jī)物在水吸收處理工藝中更加便于吸收,相對地,該工藝的能效作用明顯強(qiáng)于冷凝回收處理工藝。
在有機(jī)廢氣排放濃度一致的情況下,吸收劑溫度與介質(zhì)在水中的平衡度存在直接聯(lián)系。簡單地說,如果吸收劑溫度低,介質(zhì)在水中的平衡度濃度就高,使得吸收劑應(yīng)用量合理縮減;如果吸收劑溫度高,介質(zhì)在水中體現(xiàn)的平衡度就會下降,這會導(dǎo)致吸收劑耗用量增加。
例如,在25℃以下的溫度環(huán)境中,如果完成處理的有機(jī)廢氣符合排放標(biāo)準(zhǔn),其在水中就會形成相應(yīng)穩(wěn)定的平衡濃度,以相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為核心對其進(jìn)行衡量,當(dāng)水對有機(jī)物進(jìn)行吸收時,只能吸取標(biāo)準(zhǔn)部分的有機(jī)物,而剩余的水就需要進(jìn)行再生處理或直接排放。
實(shí)際上,在水吸收處理工藝應(yīng)用階段,氣體在液相環(huán)境中的濃度并不能與相平衡時保持一致,水吸收處理工藝的能效作用要比預(yù)期目標(biāo)低。因此,在對有機(jī)廢氣進(jìn)行處理時,如果僅以水吸收方法為主體,雖然排出的廢氣能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),卻會耗費(fèi)較多水資源。以技術(shù)水準(zhǔn)來說,其應(yīng)用效果良好,但是綜合技術(shù)來看,其能效作用稍顯遜色。
在水溶質(zhì)環(huán)境下,水吸收法更加適用于處理有機(jī)廢氣,尤其是沸點(diǎn)低、水溶性強(qiáng)的有機(jī)廢氣,無論是有機(jī)物回收還是有機(jī)物濃度,水吸收法的能效作用都明顯強(qiáng)于冷凝回收工藝。但是,這并不代表其他沸點(diǎn)高的有機(jī)廢氣也能在水吸收法中得到高效分解,其處理能效與冷凝回收工藝相比應(yīng)用優(yōu)勢也會有所弱化。如果廢氣處理只應(yīng)用這一種方法,雖然處理效果能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),但是能源消耗量普遍較大,這就需要結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用與之協(xié)調(diào)的處理工藝
3、吸附處理工藝
吸附作用分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種。物理吸附主要是由范德華引力而引起的,因此選擇性差。越易液化的氣體越容易被吸附,物理吸附過程與氣體的液化相似,吸附熱在數(shù)值上也與冷凝熱相近,可以看作氣體在吸附劑表面的凝聚。
物理吸附可以很方便地脫附,通過改變操作的壓力或者溫度,從而將被吸附的物質(zhì)脫附下來?;瘜W(xué)吸附是指被吸附的物質(zhì)在吸附劑表面形成化學(xué)鍵,吸附作用選擇性強(qiáng),吸附熱與化學(xué)反應(yīng)熱相當(dāng),但是脫附困難。在廢氣處理工藝中,人們主要利用物理吸附作用。
廢氣經(jīng)阻火器和氣流分布器進(jìn)入吸附床,廢氣中的有機(jī)成分被吸附劑吸附,尾氣經(jīng)風(fēng)機(jī)高空排放。當(dāng)吸附劑接近飽和后,通入水蒸氣或其他熱源氣脫附,由于吸附劑的富集作用,脫附氣中有機(jī)物含量比處理前廢氣中有機(jī)物的濃度大幅度提高,因此具有一定的回收價值。
脫附氣可經(jīng)過冷凝器冷凝后進(jìn)入分層罐,若溶于水,如乙醇等則去溶媒回收塔進(jìn)一步回收處理。脫附氣也可以經(jīng)過催化燃燒床(鈀或者鉑催化)燃燒生成無毒的廢氣排放,燃燒過程產(chǎn)生的熱量加熱解吸用熱空氣。目前,常用的活性炭和碳纖維吸附劑對常見的制藥行業(yè)有機(jī)溶媒的吸附容量在100~400g/kg,吸附容量比較大,如果設(shè)計(jì)合理,吸附后尾氣中有機(jī)物的含量可以控制在100mg/m3以下,可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
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