Absorptionsmetoder för VOC

Läs den här artikeln för att lära dig om de två reduktionsmetoderna för VOC (Flyktiga organiska föreningar): 1. De fysiska metoderna och 2. Förbränningsbaserade metoder.

De fysiska metoderna:

De fysiska metoderna är kondensation, absorption och adsorption. Dessa metoder kan användas antingen ensamma eller i en serie när den är avsedd att återvinna VOC på grund av deras marknadsvärde.

Kondensation:

Denna process består av att direkt eller indirekt kyla en influensgasström som innehåller VOC under dess daggpunkt. Detta resulterar i kondensering av några av VOC. Den behandlade gasströmmen skulle fortfarande ha kvarvarande VOC. Koncentrationen av de resterande VOC: erna beror på kylvätskans inloppstemperatur.

Kondensorer är belägna uppströms absorberare / adsorberare / förbränningsanläggningar. Syftet med att använda en kondensor kan antingen vara att återvinna värdefulla organiska ämnen eller minska VOC-belastningen på nedströmsenheten / enheterna. Det är självklart att en kondensor kan användas endast när koncentrationen av VOC i en avfallsgasström är relativt hög. Avlägsnandeeffektiviteten kan vara omkring 50-90% beroende på den ursprungliga VOC-koncentrationen och kylvätskeinloppstemperaturen.

Absorption:

För avlägsnande av VOC från en gasflöde skruvas den i allmänhet med en högkokande organisk vätska (en olja). Skurning görs antingen i ett packat torn eller ett siktplattorn eller en spraykammare. Processen (absorption) kan utföras antingen återkommande eller mot-för närvarande. Gemensam praxis är att skrubbas mot för närvarande.

Under denna process löses VOC i absorberande (lösningsmedel). Den behandlade gasströmmen kan vidare bearbetas eller släppas ut i atmosfären beroende på dess kvarvarande VOC-halt. Restkoncentrationen beror på den initiala VOC-koncentrationen i inflödesgasströmmen, VOC-löslighet i lösningsmedlet (som är temperaturberoende) och gas-till-lösningsmedelmassförhållandet.

Från det VOC-laddade lösningsmedlet utvinns VOC genom avdrivning med ånga och det VOC-fria lösningsmedlet återföres till absorberaren. En korrekt utformad absorber kan ha en VOC-elimineringseffektivitet på 90% eller mer. VOC-ångblandningen kyles och kondenseras. Denna process är normalt inte ekonomisk om VOC-koncentrationen i en influensgasström är mindre än 200-300 ppm.

Adsorption:

När en gasström, som innehåller VOC, passerar genom en bädd av adsorbentpartiklar, sägs aktiverade granulära kolpartiklar, behålls VOC-molekylerna på de yttre ytorna liksom på ytorna på partiklarnas mikro- och makroporor. I själva verket sker adsorption på vissa specifika fläckar (aktiva ställen) av adsorbentpartiklarna. När de flesta av de aktiva ställena med majoriteten av partiklarna upptas av VOC-molekylerna blir adsorptionshastigheten långsam och processen avbryts.

Sängen regenereras sedan, det vill säga de adsorberade substanserna avlägsnas genom att passera en ström av het gas eller ånga. De desorberade substanserna kan återvinnas genom kondensation. Sängen återanvänds för adsorptionsoperation. Om de adsorberade molekylerna hålls starkt på partikelytorna, utförs regenerering genom luftoxidation vid en högre temperatur, varigenom de adsorberade molekylerna omvandlas till CO2 och H2O. Vissa delar av partiklarna av kol (adsorbent) får också oxideras till CO ₂ .

Adsorptionsförmågan hos ett adsorbent beror på molekylvikten av adsorbat (VOC), typen och koncentrationen av VOC, och bärgasens temperatur, tryck och fuktighet. Kapaciteten ökar med minskning av temperatur och ökning av tryck.

Kapaciteten påverkas negativt då relativ fuktighet (RH) överstiger 50%, eftersom vattenmolekylerna är företrädesvis adsorberade. En adsorbent skulle ha en högre kapacitet för adsorption av halogenerade och aromatiska kolväten än för syreföreningar, såsom alkoholer, ketoner och aldehyder. Av det olika kommersiellt tillgängliga adsorbentgranuläraktiverat kokosnötskalet har träkol visat sig vara idealisk för VOC-adsorption.

VOC-borttagningseffektivitet i ett adsorptionssystem kan vara omkring 95%. Det beror emellertid på driftstemperatur och tryck, adsorptions- och regenereringscykelvaraktighet, typen och koncentrationen av VOC-molekylerna som finns i en gasström.

Teoretiskt sett finns ingen övre gräns för VOC-inloppskoncentrationen; I praktiken tas emellertid 10 000 ppm VOC som övre gräns. För att hantera en gasström som har en högre VOC-koncentration måste antingen en större säng eller en kortare cykel användas och processen kan inte vara ekonomisk.

Adsorption av VOC från en gasström med låg (VOC) -koncentration (säg mindre än 10 ppm) skulle utgöra ett problem, eftersom återvinning av VOC från den desorberade strömmen skulle bli svårt på grund av dess låga VOC-halt.

Adsorption används inte vanligtvis för behandling av strömmar innehållande mycket flyktiga föreningar, högkokande föreningar, polymeriserbara föreningar och gasströmmar som bär flytande och fasta partiklar.

Förbränningsbaserade metoder:

Förbrännings (oxidations) processer kan vara antingen icke-katalytiska eller katalytiska.

De icke-katalytiska processerna kan utföras på följande sätt:

(i) Direktförbränning,

(ii) Recuperativ oxidation,

(iii) Regenerativ oxidation,

(iv) Flares, och

(v) Oxidation i befintliga pannor och processvärmare.

I allmänhet har förbränningsbaserade processer en hög VOC-borttagningseffektivitet, säger cirka 98%. Förbränningsprodukterna är CO2, och H2O.NOx och SO2 kan också produceras under förbränning.

Icke-katalytiska förbränningsprocesser:

Dessa processer drivs vanligen vid en högre temperatur, 800-1100 ° C. VOC-destruktionseffektiviteten beror på uppehållstid, turbulens, blandning och tillgänglighet av syre i förbränningszonen. Tilläggsbränsle kan eller inte behövas beroende på värmevärdet för en VOC-laddad gas.

(i) Direkt Förbränning :

Direktförbränning utförs i en eldfast förbränningsmaskin försedd med en extra bränslematad brännare. Det kompletterande bränslebehovet i en given situation skulle bero på värmevärdet för den VOC-laddade gasen.

(ii) Recuperativ Oxidation :

I rekuperativa oxidationsenheter förvärms den inkommande VOC-bärgasen genom att byta värme indirekt med den utgående rökgasen innan den inkommande gasen matas in i en förbränningsanordning. Värmeåtervinningen från rökgas kan vara mellan 40-70%, vilket innebär att det kompletterande bränslebehovet skulle vara mindre.

(iii) Regenerativ Oxidering

En regenererande oxidationsenhet har en förbränningskammare och två packade sängar som innehåller pärlor av keramik eller andra material. När en inkommande VOC-innehållande ström passerar genom en het säng blir den uppvärmd medan sängen svalnar. Strömmen kommer sedan in i förbränningskammaren och genomgår förbränningsreaktioner.

Rökgasen från förbränningen skulle strömma genom den andra bädden och värma packningen medan den själv kyles. De packade sängarna drivs på ett cykliskt sätt, det vill säga processflödet vänds med jämna mellanrum. Värmeåtervinningen i en sådan enhet är mycket hög, följaktligen skulle det heller inte krävas någon bränsle eller en relativt liten mängd av ett tilläggsbränsle. Dessa enheter är inte lämpliga för alla typer av VOC-laddade gaser.

(iv) Flares:

Flares används i grunden som en säkerhetsanordning för att bränna avgaser som produceras under processupplösningar utan att använda något extra bränsle. Den är lämplig för högflödesgasavgas med ett värmevärde på mer än 2600 kcal / Nm ³ . Värme kan inte återvinnas från de resulterande förbränningsprodukterna och fullständig förbränning av VOC kan inte säkerställas.

(v) Oxidering i befintliga pannor och processvärmare:

Befintliga pannor eller processvärmare kan användas för att förbränna VOC-laddade gasflöden. Fördelarna är inga investeringar och inget extra bränslebehov. Sådana enheter skulle inte kunna ta hand om stora variationer i avgasflödet och dess värmevärde. I dessa typer av utrustning bör förbränning av spillgaser, som sannolikt producerar frätande föreningar, undvikas. Utförandet av sådan utrustning skulle påverkas om avgasvärmevärdet är mindre än 1300 kcal / Nm ³ .

Katalytisk förbränningsprocess:

Katalytisk oxidation av VOC-laddade avfallsgaser kan utföras vid en lägre temperatur, exempelvis 400-500 ° C med en mindre mängd tilläggsbränsle. Inflödet (avfallsgas) förvärms normalt till ca 260-480 ° C innan det matas in i en katalysatorkammare.

VOC-destruktionseffektiviteten kan ligga i intervallet 95-98% beroende på VOC-sammansättning och koncentration, katalysatortyp och egenskaper, driftstemperatur, syrekoncentration och rymdhastighet. Närvaro av flytande och fasta partiklar och polymeriserade föreningar påverkar förstöringseffektiviteten.

Oxider av platina, koppar eller krom används vanligtvis som katalysator. Dessa förgiftas av bly, arsenik, kvicksilver, svavel och halogen. Vid hög VOC-koncentration kan katalysatorns bäddtemperatur stiga till 550-600 ° C eller mer varigenom katalysatorn kan bli avaktiverad.