化工厂有机废气处理工艺及设备

化工厂有机废气处理工艺及设备

 

化工厂生产尾气中常含有挥发性有机物、酸性气体、焦油等。尾气的处理方法是回收有用成分和溶剂，然后去除异味、无害化处理等，要通过各种手段综合治理。本文将介绍工程有机废气的处理工艺、原理和设备。

 

一、有机废气的初级处理

 

1.深度冷凝

 

精细化工厂中的各种反应主要是在有机溶剂中进行的。主要溶剂有芳香烃、醇类、酯类、氯代烃等。，所以废气中会含有所用的各种溶剂。深度冷凝可用于溶剂回收。以二氯甲烷、甲醇和甲苯为例，计算并解释了冷凝回收率。例如，甲醇的蒸汽压在42%时为38.804千帕，在12%时为1.7364千帕。通过将含有甲醇的饱和气体从42%冷却到12%，可以回收448.1克/立方米的尾气。甲苯在42℃时的蒸气压为8.631kPa，12%时的蒸气压为0.41lkPa，含甲苯的饱和气体由42%冷却至12%，可回收甲苯285.6 g/m3。因此，需要对含有有机溶剂的尾气进行深度冷凝。

 

2.碱洗

 

经常遇到工厂尾气是酸性气体，含有焦油。可以用稀碱水冲洗。首选填料吸收塔，板式塔压降大，一般不需要。根据风机的风量，确定塔的直径，适当增加塔的高度，选择合适的液体分布器，保证洗涤效果。

 

二、活性炭吸附

 

深冷处理后尾气中的有机气体浓度仍然很高。例如浓度为12%时，尾气中甲醇和甲苯的浓度可以达到17300ppm(V/v/v)和4060ppm(V/V/v)。可以选择活性炭吸附回收设备，经常使用颗粒活性炭或活性炭纤维吸附设备。

 

1.颗粒活性炭简介

 

活性炭是一种多孔产品，由碳质材料碳化和活化而成。活性炭的吸附表面主要由大孔、中孔和微孔组成。间隙结构发达、比表面积巨大的挥发性有机化合物气体分子在吸附过程中通过大孔和中孔。孔中吸附孔的吸附率占总吸附率的90%以上。

 

颗粒活性炭(颗粒活性炭1)可分为两类:煤和木材。目前市场上以煤为主的颗粒活性炭的生产工艺是:将原煤粉碎至一定细度，加入适量粘结剂，混合均匀。采用催化活化时，加入适量催化剂，挤压成炭条，陈化，炭化，活化，洗涤，干燥，过筛，得到粒径为25毫米的活性炭颗粒产品。

 

2.活性炭纤维。

 

常用的活性炭纤维是由粘胶基或聚丙烯腈基基材经碳化活化而成。此外，它还由再生纤维素、酚醛树脂和沥青纤维制成。活性炭纤维的纤维直径为5-201 ~ m，平均比表面积约为10001500m~g，平均直径为1.0 ~ 4。ONM。微孔均匀分布在纤维表面。与活性炭相比，活性炭纤维具有孔径小且均匀、结构简单、吸附速度快、吸附率高、易脱附等优点。与吸附质的接触面积大，可以均匀接触吸附，使吸附材料得到充分利用。活性炭纤维具有各种精细的表面形态，如纤维毡、布和纸。孔隙直接在纤维表面打开IZl。吸附质向吸附部位的扩散路径较短。对于一些大分子或颗粒物，如二恶英、粉尘等，其体积接近甚至大于活性炭纤维的微孔体积，很难被吸附。与颗粒活性炭相比，具有优势。

 

3.活性炭设备的选择

 

当尾气中的挥发性有机化合物浓度较低或均匀时，最好选择含活性左旋原碳纤维的设备。对于精细化工厂的批量生产，当尾气中VOCs浓度较高且浓度波动较大时，更适合选用颗粒活性炭设备，或者采用颗粒活性炭和活性炭纤维串联两级组合设备更好。

 

4.颗粒活性炭的安全性

 

防止颗粒活性炭在吸附和脱附过程中着火的主要原因是活性炭对溶剂的吸附热或溶剂的氧化反应热积聚在活性炭层中。异常升温导致自然发火。活性炭具有多孔结构，导热性差，在正常情况下容易造成局部蓄热运行。吸附和吸附放热产生的热量应处于平衡状态。但是，当吸附的溶剂被氧化分解时，平衡会被破坏，从而进一步加速氧化分解反应，最终导致温度异常升高。尤其是回收丙酮、甲乙酮、环己酮等酮类溶剂时。因此，应严格控制吸附和脱附的温度和交替周期，吸附周期不宜过长

 

三、生物降解

 

生物处理技术是降解挥发性有机化合物的过程。通过微生物代谢活动并将其转化为无害的小分子物质。常见的生物降解装置有生物洗涤池、生物滤池和生物滴滤塔。这三种装置的生物降解原理基本相同，最常见的是生物滴滤塔，其空隙率较大，床层压降较小。喷洒循环液可以有效控制塔内微生物的生长环境，如pH值、营养物浓度等，从而避免床内反应产物的积累影响生物滴滤塔。

 

1.挥发性有机化合物气体的类型

 

水溶性VOCs容易降解，各种气体降解程度为醇类、酯类、醛类、苯类，醇类最容易降解。在苯、甲苯、乙苯和二甲苯这四种物质中，邻二甲苯最难降解，苯环上的其他取代基也使降解性变差。

 

2.微生物的影响

 

微生物是影响生物降解的最重要因素。目前已分离出许多以恶臭有机物为单一碳源生长的优势菌株，如含硫恶臭有机物降解菌、含氮化合物降解菌、含氯化合物降解菌等。生物降解的关键是培养和驯化适应不同种类有机气体的微生物。

 

3.填料的影响

 

固定化载体不仅能吸附VOCs，还能为微生物的生长提供局部生态微环境，保留微生物生长所需的营养物质。合适的填料应具有较大的比表面积、合适的孔隙率和良好的力学性能。使用的填料主要有陶粒、陶瓷拉西环、聚氨酯泡沫、珍珠岩、活性炭等。

 

4.操作环境的影响

 

通常，酸碱度范围约为7 ~ 8，温度在25 ~ 35℃之间。

 

四、低温等离子体装置

 

等离子体是电离气体，是电子、离子、原子、分子、自由基等粒子的集合体。通常在3000~C以上，以上各种粒子处于热力学平衡状态，称为热力学平衡等离子体。当电子温度极高，离子、原子等重粒子温度低至0~200~CH~时，就成为非平衡等离子体，即低温等离子体采用低温等离子体分解VOCs时，等离子体中的高能电子起决定性作用。分解过程主要通过两种方式进行。首先，温度极高的高能电子直接与其他分子发生非弹性碰撞，能量转化为基态分子的内能，被激发、离解、电离，最终产生无害的CO2和H2O；；二是高能电子激发气体中的N2、O2、H2O，产生能量更高的自由基粒子，破坏C-H、C=C或C-C的化工厂键，将有异味的分子分解成无害的小分子。

 

根据产生低温等离子体设备的放电方式不同，可分为电晕放电、辉光放电和介质阻挡放电，其中介质阻挡放电产生的低温等离子体浓度最高，效果最好。挥发性有机化合物分解和气味去除。

 

五、燃烧法

 

1.催化燃烧

 

催化燃烧的机理是有机气体中的可燃物质在催化剂的作用下，在低温(250 ~ 300%)下发生深度无焰氧化，产生CO:，H2o等最终燃烧产物，这是一个不可逆的过程。

 

由于燃烧温度低，不会产生二噁英、氮氧化物等二次污染物。催化燃烧的关键是开发合适的催化剂，包括贵金属催化剂如铂、钯、钌和金、过渡金属氧化物催化剂和双氧化物催化剂。

 

目前主要选用负载贵金属的蜂窝催化剂，以堇青石蜂窝陶瓷体为第一载体，以AI0为第二载体，以铂、钯等贵金属为主要活性成分，采用高分散率、均匀分布的方法制备。卤素和含硫化合物可以容易地使催化剂失活，并且已经开发了能够抵抗卤素和含硫化合物失活的催化剂。影响催化燃烧效率的主要因素是温度、停留时间、污染介质的组成和浓度、催化剂的活性成分以及废气中抑制催化剂活性或使其中毒的物质的浓度

 

催化反应器可以是固定床或流化床，固定床是最常见的一种。固定床分为催化燃烧装置和催化燃烧装置，催化燃烧装置采用气-气换热器进行间接换热，催化燃烧装置采用再生换热器进行直接换热。再生催化燃烧反应器集固定床催化反应器和直接接触换热器于一体，简化了传统的催化燃烧过程。此外，由于反应物流向的周期性变化，反应热可以充分积聚在反应器中，提高了反应热的利用率。即使反应物浓度很低，也不需要外部补热。特别适用于低浓度废气的处理。当废气中有机物浓度较高时，通过排热可以回收部分反应热。

 

2.直接燃烧和再生燃烧(Ro)

 

有机尾气在燃烧室中直接燃烧需要大量的燃料，因为VOCs含量低，燃烧反应的热量不足以将燃烧气体加热到这么高的温度。一般在燃气出口设置余热锅炉，回收尾气中的热量

 

蓄热式热氧化器(RTO)~称为蓄热式燃烧氧化器。它使用陶瓷或其他热容量较高的惰性材料，从燃烧排出的高温气体中吸收和储存热量。达到一定温度后，切换到将热量传递给流入燃烧器的冷气体，并将其加热到接近燃烧温度。的热回收率。VOCs可达98%以上，远高于余热锅炉或其他换热设备。

 

RTO设备一般分为三室式和旋转式。三室RTO设备由一个氧化室和三个蓄热室A、B、C组成，工业尾气通过切换提升阀从A-B-C依次进入燃烧室，在通过蓄热室的过程中被加热到较高的温度，在燃烧室燃烧后依次从B-C-A流出。燃烧室温度一般为750-800%，废气温度小于80%。此外，还有一个辅助空气系统，在切换过程中替代再生器中剩余的气体。旋转蓄热式焚烧设备设有氧化燃烧室、多个由陶瓷蓄热材料组成的相同数量的进气室和出气室、两个密封室和一个旋转阀。

 

六、其他处理过程

 

1.以紫外光波为能源，以空气中的氧气为氧化剂，在纳米二氧化钛催化剂的作用下，有机废气被催化降解生成低分子物质。

 

2.臭氧催化氧化过程

 

这两种工艺仅用于有机气体浓度非常低的情况。为了去除异味，普及率不高。他们的治疗能力和效果需要调查和论证。

 

七、化工厂尾气处理注意事项

 

1.减少化工厂尾气的空气量，降低尾气中的VOCs浓度是亟待解决的问题。普遍的情况是由于系统的密封性能差。通过增加风机的抽气能力和系统的负压来改善车间的气味。因此，大量空气被泵入系统，这也增加了溶剂的挥发。

 

2.要求尾气中的VOCs浓度远低于混合气体的爆炸下限。国家标准规定混合气体中的VOCs浓度不得超过混合物爆炸下限的25%。挥发性有机化合物可以通过空气分配降低到合适的浓度。应安装灵敏度和稳定性高的在线挥发性有机化合物浓度检测仪，以防止因误操作或其他极端情况导致尾气中挥发性有机化合物浓度突然急剧增加。如果挥发性有机化合物的浓度超过混合物的爆炸下限，应提供相应的保护和切断措施。