元浩环保科技(苏州)有限公司对现有有机废气处理项目运行情况进行分析研究,采用吸附法对低浓度、大容量有机废气处理项目的各项数据进行监测浓缩-催化燃烧过程,较好的条件为:吸附时间18h,空床气速0.8m/s,吸附量1.9%;解吸温度100、120℃,解吸时间4h。该工程实例的监测结果表明,催化燃烧的TVOC去除效率保持在较高水平。
近年来,随着我国化工行业的快速发展,有机化工产品的应用越来越广泛,低浓度大容量有机废气的排放也有所增加。挥发性有机化合物(VOCS),尤其是相关物体,不仅对人体健康造成严重危害,而且还会影响自然环境,因此对VOCS的有效治理显得尤为重要。在低浓度、大风量的有机废气处理工程中,吸附浓缩-催化燃烧工艺作为一种实用的处理技术被应用。该过程中吸附、解吸和催化燃烧的设计决定了设备是否稳定,运行成本低。
1、工艺流程
该项目采用活性炭吸附解吸与低温催化燃烧相结合的主要工艺处理直接喷淋的有机废气。工艺流程见图1。设计处理风量为65 000 / h,在2套设备中处理。为保证系统连续运行,吸附系统采用多单元分流组合吸附床,每套系统包括A、B、c、D 4个吸附箱,规格3 000 mm×3 000 mm×3 000mm,全部配备紧急冷却喷水装置,空气分布装置,空气均衡板安装在
在吸附箱的废气入口侧,吸附箱上的气动大阀与一根主管相连,实现3吸1关。所有进、出气阀均为密封阀,由气缸来回驱动。所有电磁阀都安装在一个控制箱内,每个控制电磁阀都标有相应的识别号。
压缩空气口装有复合空气过滤减压阀,可根据气缸的压力要求调节压力,同时过滤空气水分,保证进入气缸的压缩空气尽可能减少水分并延长气缸的使用寿命。电磁阀采用进口SMC产品,保证开度100万次以上。电磁阀为二位五通形式。排气口装有疏水阀,保证气缸在运行时的速度和缓冲。一个电磁阀控制两个气缸的同时开启和关闭,即吸附箱的进出气阀,主气体进出气阀打开,解吸气进出口阀门关闭。吸附盒顶部有检修门,可更换活性炭;门由铰链和手动锁定装置密封。
2、吸附系统运行参数的确定
在吸附过程中,活性炭的种类、吸附时间、空床气速等都对吸附效果有重要影响。因此,在工程调试阶段,甲苯和TVOC的平均浓度分别为96. 6 mg/m3和113.0 mg/m3。在活性炭体积为5.4的条件下,以甲苯为研究对象,研究不同条件下的吸附效果,确定吸附条件。
2.1 分析方法
2.1.1 气相浓度测定方法
TVOC浓度采用TVOC在线浓度检测仪(华瑞)测定,甲苯和二甲苯采用GC-1100气相色谱仪测定,确定固定床吸附器进出口浓度,进而测定蜂窝活性炭的吸附-解吸性能。分析了。
2.1.2 定量计算方法
研究选择了含有大量废气的甲苯作为研究对象,并选择了一套浓度较高的设备进行调试实验,以确定活性炭的吸附能力和吸附率。通过测量不同吸附时间下甲苯的出口浓度,得到吸附过程的穿透曲线,
由渗透曲线包围的积分面积s和横坐标时间(s),然后根据公式(1)计算不同吸附时间下蜂窝活性炭对甲苯的平衡吸附容量,其中渗透曲线和积分面积吸附过程的s均由Origin7.5软件获得。
式中:0为蜂窝活性炭对甲苯的平衡吸附量(g);co——甲苯入口浓度(g/m3);£ 为吸附时间(min) s 为穿透曲线与横坐标围成的积分面积(G/(min·m3)),穿透曲线出口浓度下限为入口的95%,即是床气速度(m/s);猛为固定床吸附器截面积(m2),蜂窝活性炭吸附率按式(2)计算:= Q/mHAc × 100% (2) 式中为蜂窝活性炭吸附率(%);m为蜂窝活性炭质量(g)
2.2 吸附相关参数研究
2.2.1 活性炭的选择
与颗粒状活性炭相比,蜂窝状活性炭具有独特的蜂窝状结构,开孔率高,流体通过时压力损失小,因此蜂窝状活性炭的阻力很小,仅为颗粒状活性炭阻力的1/2。活性炭。13、具有优越的动力学性能,不易堵塞,吸附解吸速度快,其高比表面积可提高吸附、净化和解吸效果。适用于大风量、低浓度工厂有机废气(三苯及有毒有害气体)的处理。因此,本实验采用外观规格为100mm×100mm×100mm,孔隙密度为50孔/平方英寸的方形蜂窝活性炭,比表面积1,200平方米/克,密度50克/平方厘米,耐火温度400℃。使用寿命为1年,具有性能稳定、耐腐蚀、耐高速气流等优点。
2.2 吸附曲线影响因素分析
该研究是在以甲苯为主要污染物元素的实际有机废气的调试过程中进行的。甲苯平均浓度为 96·6 mg/m,温度为 30 ℃,吸附箱有效吸附体积为 3 000 mm × 600 mm × 3 000 mm,活化吸附时间和空床气速碳进行了分析和研究。
吸附时间的测定。从图2至图3反复调试过程记录吸附时间数据分析可以看出,吸附时间达到18 h后,甲苯的吸附去除率明显下降,18 h前可达到95%以上去除率. 因此,吸附时间为 18 h。
空床气体速度的测定。图3表明,空床气速为0.6 m/s和0.8 m/s时,18 h内出口甲苯浓度可低于实验要求L 50 mg/,但空床气速为1.0 m/s s 和 1.2 m/s,出口甲苯浓度分别在 12 h 和凵 h 时高于实验要求。同时考虑处理速度和成本,空床风速选择为0·8m/so
当实验研究入口浓度为99·6 mg/m3,出口浓度L 50 mg/m3时,吸附单元选择18 h为吸附时间,每个吸附反应器的吸附剂量为5.4 m3。当空床气速为0·8m/s时,可满足95%以上的活性炭吸附率。以此为吸附条件,蜂窝活性炭的吸附量为51 050 g,吸附剂质量为2 700 kg,吸附率(质量分数)为1.9%
3、解吸系统运行参数的确定
温度是分析过程中的一个重要参数。因此,在不同温度下平衡吸附率(质量分数)为1.9%时,以甲苯为研究对象,研究温度对蜂窝活性炭解吸过程的影响,确定分离温度。
在不同温度下,解吸曲线的峰值出现在 60 min 左右。随着解吸温度的升高,峰值会增加。当解吸温度为140 ℃时,解吸出口甲苯浓度达到36 g/m3,并表现出较大的变化。相对而言,90、0、120℃的曲线比较平缓,但由于90℃
解吸曲线的持续时间太长。因此,考虑到后续工艺的顺利运行和处理时间的长短,选择100-120℃作为分析温度,时间为4h。解吸后,吸附反应器冷却2小时,恢复常温,重新吸附,循环使用。