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挥发物有机物(VOCs)废气处理催化燃烧装置

点击次数:221   更新时间:2022-03-25      来源:本站

详细介绍挥发物有机物(VOCs)废气处理催化燃烧装置的结构特征与原理,并融合装置的使用案例来对催化燃烧机器设备开展研究与科学研究。依据现行标准有关空气规范的规定与具体工作状况,对催化燃烧装置在废气处理全过程中所表现的优点与有待改善之处开展了汇总。

挥发物有机化学氮化合物(VOCs)就是指熔点在50~260℃中间,室内温度下饱和蒸气压超出133.3Pa的易挥发物有机物,包含苯、二甲苯、二甲苯等基本烃类化合物,硫氨有机物等[1]。工业废气非常容易与空气中的氮氧化合物反映产生O3并形成光化学污染,会对身体健康造成危害性危害,因而VOCs有机废气的处理遭受了世界各国的十分重视,资本主义国家近年来相继公布了相应的法案以限定VOCs的排出。

2017年VOCs的消耗量已超出3100万t[2],其来源于具体有固定不动源与挪动源2种。移动源排出关键聚集在车辆、货轮和飞机场等以石油产品为能源的代步工具的排出气。固定不动源的类型许多,关键为石油化工设备加工工艺流程和储存设备等的排出来物及各种各样应用有机溶液的场所,如喷涂、包装印刷、金属材料去油和脱油、粘合剂、制药业、塑胶和再生橡胶等。国内各地针对VOCs有机废气的排出拥有严苛的操纵,相继发布了近期的VOCs环保标准。基本处理VOCs有机废气选用前面回收利用技术性或后面氧化分解2种方法,前面一种选用物理方法,在一定溫度与工作压力下,根据冷疑、吸附剂、吸收剂或具备可选择性的膜对VOCs开展分离出来;而氧化分解技术性则是根据生物化学法,借助于、热、金属催化剂或微生物菌种对VOCs开展氧化分解,并转化成CO2与H2O。氧化分解VOCs的方式 一般有立即点燃法、储热式焚烧法、催化燃烧法等。在其中,催化燃烧法的机理是利用使加温至一定溫度的VOCs有机废气与装置内的贵重金属金属催化剂开展触碰并产生催化反应反映,将有机化合物空气氧化转化成无毒的CO2与H2O,做到去除VOCs目地的一种机器设备与加工工艺。

1催化燃烧装置详细介绍

催化燃烧装置是一种根据空气氧化金属催化剂对加温至一定溫度的有机废气催化反应,使其转化成无毒的CO2与H2O的工艺技术。与传统式储热点燃、直燃型苛化炉对比,具备热耗低、处理高效率(≥95%)的特性。常见的催化燃烧装置依据空气氧化金属催化剂的最好操作温度(250~400℃),可保持超低温空气氧化有机废气中的VOCs,并大大的节约处理有机废气的运作成本费。

vocs废气处理装置

1.1催化燃烧装置基本原理

催化燃烧装置的构造及处理步骤。含VOCs有机废气进到装置通道,经过滤装置过虑后进到热交换器室开展热交换器,再进到燃烧机室对有机废气开展预加温(点燃用O2为有机废气中所包含的气体,也可根据旁通电动风阀填补气体),待加温至350℃后由通风机将加热汽体抽至金属催化剂室开展催化反应。因为一部分有机废气中带有硫、硅、磷等原素,会使贵重金属催化剂中毒,因而预加温后的有机废气在进到金属催化剂室前需完成预处理。当处理后的有机废气进到金属催化剂室并与空气氧化金属催化剂触碰时,金属催化剂将烟气中的VOCs氧化分解成CO2和H2O。处理后的没害汽体将被送进一次热交换器,与从通道来的烟气开展热交换器,做到节省热原的目地。离心风机选用耐热型号规格,置放于机器设备本身中下游一部分,目地就在于使上下游途径产生负压力,避免汽体泄露。装置出气口预置抽样孔,用以对处理后的烟气开展成分检测。

1.2催化燃烧装置安全系数防止

因为催化燃烧装置在发动机燃烧室中选用用火对有机废气开展加热,因而需考虑到烟气的有关安全防范措施:(1)有机废气中VOCs成分需调节在LEL(爆炸下限)的25%下列,以避免发生爆炸或火灾事故。(2)淬火操纵:为避免淬火,在设计方案管路规格时应使有机废气的最少流动速度自始至终超过淬火速率,或在早期管路主道设定调压阀,使进气口工作压力自始至终高过中下游空气压力。(3)别的安全防范措施:选用回火防止器、稀释液气体等方式。(4)设定轻常见故障或重故障告警及安全性互锁自动控制系统,当有淬火状况产生时,无源蜂鸣器将发送报警标示。

1.3催化燃烧装置的优点和缺点

催化燃烧废气处理技术性是20世际40时代末发生的。从1949年美国研发出全世界第一套催化燃烧装置到现在,该工艺已普遍地运用于漆料、塑胶、塑料、环氧树脂、皮革制品、食品类和铸造等行业,也用以尾气排放净化处理等层面。中国在1973年逐渐将催化燃烧法用以整治丝包线烘干机设备排出来的工业废气,接着又在绝缘层材料、包装印刷工业生产等领域开展了科学研究,使催化燃烧法获得了普遍的运用。通过数年来的进步与改进,催化燃烧装置具备其特有的优点:(1)可处理绝大部分VOCs有机废气;(2)可将有机物氧化分解成无毒性无污染的CO2汽体与H2O;(3)溶解高效率达95%以上,不用作后面处理;(4)可在超低温(200~400℃)下对VOCs开展溶解,然料使用量低(环保节能);(5)金属催化剂使用期长,可依据通道空气的排风量与VOCs成分推论金属催化剂的使用时间,且催化剂可开展再造运用;(6)机器设备内为负压力构造(离心风机设定在机器设备内部结构中下游),可合理避免臭味漏水;(7)具备相对高度安全系数,能在较低温度下开展反映,无铝粉爆炸的风险;(8)处理高效率在99%以上(完全除味)。

催化燃烧装置的缺陷:(1)针对比较大排风量且低VOCs浓度值有机废气来讲,处理花费相对性过高,可协作活性碳滚轴浓缩设备开展有机废气萃取后再作催化反应处理;(2)用以处理VOCs的空气氧化用金属催化剂当遇上硫、磷、硅等化学物质的时候会产生催化剂中毒状况,因而必须设定预处理流程。

1.4催化燃烧装置运作主要参数

催化反应装置的高低由较大处理排风量来决策,一般较大处理排风量可做到30000m3/h(标准状况下,相同),依据处理有机废气中VOCs的浓度值与成份对金属催化剂类型与使用量开展挑选。因为金属催化剂空气氧化处理的最好溫度在350℃上下,因而需根据发动机燃烧室对有机废气开展预加温。为避免气温过高或过低造成工作状况溫度出现异常,可将热电阻数据信号运输至可编程逻辑控制板(PLC)操纵盘控制面板便于于检测与读值,并设定溫度报警防止高溫下金属催化剂烧糊或低温环境下金属催化剂处理活力过低的状况产生。燃烧机用加温然料通常选用lng天然气(LNG)或压缩天然气(LPG),假如一部分工业区因消防安全缘故无以上然料供货,也可选用电加热器的形式开展有机废气加温。依据能源不一样发热量与所处理有机废气的排风量尺寸、通道溫度等主要参数开展发热量衡算,确定天然气的使用量。因为所处理的有机废气中带有VOCs成份,其自身在焚烧全过程中也能保证一定的发热量,工作经验上觉得当VOCs浓度值做到2000mg/m3上下时需出现的热能可以达到天然气另加的热量要求。该一部分发热量务必考虑到在发热量衡算中,以防气温过高造成金属催化剂被损坏的状况产生。总的来说,有机废气总流量、天然气总流量、通道出入口溫度及发动机燃烧室溫度均为必需监管的运作主要参数。

1.5金属催化剂挑选与应用

催化燃烧装置选用的空气氧化金属催化剂多见铂(Pt)贵重金属型原材料,其最好应用溫度在350℃上下,样子大多数为粉状或蜂巢状。一般金属催化剂的运用限期在5年上下,这必须依据待处理汽体的含量与成份而定。可对做到使用年限的金属催化剂开展再造处理,再生后的金属催化剂可反复应用。除此之外,在选择氧化金属催化剂前必须对处理有机废气的排风量、成分与浓度值开展有关确定。成分决策空气氧化金属催化剂的类型,排风量与浓度值决策金属催化剂的使用量。通常每一种金属催化剂均有相对的马赫数比(SV),可依据有关数据信息推算出来触煤的大概使用量,计算方法见式(1)。

在其中:v为金属催化剂马赫数,h-1;Q为处理有机废气量,m3/h;Vc为金属催化剂使用量,m3。

例如:某蜂巢状金属催化剂的SV数值35000h-1(查询表),排风量为4200m3/h,则算是出金属催化剂使用量约为0.12m3。

1.6处理高效率

催化燃烧处理装置的速率在最合适溫度(350℃上下)下可做到95%以上,通道有机废气的含量不一样处理高效率各有不同,浓度值越高处理高效率越高[3]。危害处理高效率的关键因素包含:(1)催化剂中毒(带有硫、磷、硅等的化学物质);(2)溫度过低,金属催化剂活力不够。

当处理有机废气中富含非常容易使催化剂中毒的成分时,可在金属催化剂室前设定前处理机器设备,即提升前处理金属催化剂。工程项目中常会选用蜂巢状的瓷器类前处理剂来除去硫等化学物质。一样,有机废气的构成不一样,前处理剂的挑选也不一样。除此之外,当环境温度过低时,空气氧化金属催化剂对有机废气中VOCs的空气氧化高效率会大幅度变弱,因而必须在装置中设定热电阻及感应器,使及时溫度能立即表明在PLC盘柜显示器中,并设定超低温轻常见故障报警,当环境温度过低时全自动引燃点燃电加热器开展提温。

2催化燃烧装置运用实例与效果分析

vocs废气处理设备

催化燃烧装置选用金属催化剂对有机废气中的VOCs化学物质开展催化反应,并产生无毒性无污染的CO2与H2O。因为其处理高效率及实际操作、维护保养便捷,已在化工厂、制药业、食品类等行业普遍应用。

2.1催化反应装置运用案例

现阶段在我国各省市选用的VOCs测试标准关键为天津城市地标,即DB12/524—2014《工业企业挥发性有机物排放控制标准》,测试标准选用HJ734—2014《固定污染源废气挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》;对比于此前根据非甲烷总烃(NMHC)来对废气处理品质开展点评,天津城市地标关键对苯、二甲苯、二甲苯与VOCs(24项)指标值开展检测。VOCs测试标准HJ734—2014中关键污染物的检测內容为:甲苯、丙酮、正己烷、乙酸丁酯、苯六羟基二二甲基硅氧烷、3-戊酮、正庚烷、二甲苯、环戊酮、乳酸乙酯、甲基叔丁基醚(醋酸丁酯)、丙二醇单甲醚乙酸酯、邻二甲苯、对/间二甲苯、2-庚酮、丁二烯、邻二甲苯、苯甲醚、苯甲醛、1-癸烯、2-壬酮、1-十二烯等。

表1为某绕组线领域生产流水线所排出的有机废气没经处理时(装置入口)及通过催化燃烧装置处理后出入口汽体各成份浓度值的比较数据信息,装置处理排风量为15000m3/h,通道有机废气溫度为常温下,检验方式选用HJ734—2014。

2.2效果分析

依据对出入口有机废气成份与浓度值的检验获知,有机废气中的苯、二甲苯、二甲苯及VOCs24项检测結果均符合国家标准规定(包装印刷领域50mg/m3下列),催化燃烧装置的VOCs处理高效率达99.2%,达到我国大气污染治理有关资料中催化燃烧装置处理高效率高于95%的规定。

3.总结

催化燃烧装置具备VOCs除去高效率、耗能低、自动化技术实际操作便捷等特性,已经被广泛运用于多种领域。现阶段在中国,相对性于传统式吸咐技术性与生物化学技术性等VOCs处理方式,催化燃烧加工工艺销售市场的市场占有率超出22%,其在海外市场份额达到29%,表明出其日渐完善而且被行业市场普遍接纳的发展趋势[4]。催化燃烧装置合适处理中小型排风量(800~30000m3/h)有机废气,在排风量比较大、VOCs浓度值过低的情形下,可选用上下游安裝沸石转轮对汽体开展萃取,中下游运用催化燃烧装置开展空气氧化处理的协作方式开展处理。总的来说,催化燃烧装置与加工工艺是一种经济发展便捷的VOCs废气处理方法。