Existen muchos tipos de gases residuales orgánicos, con amplias fuentes, difíciles de tratar, altos costos únicos de inversión y operación, y básicamente sin valor de reciclaje. Los gases residuales orgánicos con una composición compleja son más difíciles de purificar, separar y reciclar.
Los compuestos orgánicos volátiles (COV), como rama principal de los compuestos orgánicos, se refieren a compuestos orgánicos con una presión de vapor saturado superior a 70 Pa a temperatura normal y un punto de ebullición inferior a 260°C a presión normal. . Desde la perspectiva del monitoreo ambiental, se refiere al término general para los hidrocarburos distintos del metano detectados por detectores de ionización de llama de hidrógeno, incluidos hidrocarburos, hidrocarburos de oxígeno, hidrocarburos que contienen halógeno, hidrocarburos de nitrógeno y compuestos de hidrocarburos de azufre. Hay muchos tipos de COV y están ampliamente distribuidos. Según algunas listas extranjeras de contaminantes ambientales prioritarios, los COV representan más del 80%. Según el estudio medioambiental realizado en Japón entre 1974 y 1985, entre los venenos químicos detectados había hasta 52 tipos de hidrocarburos halogenados, seguidos de 43 tipos de hidrocarburos ordinarios y compuestos orgánicos que contienen nitrógeno (principalmente compuestos de nitrobenceno y anilina)* * 40 especies , representando el 70% del total de venenos detectados. Los COV contaminan gravemente. Reaccionan con los óxidos de nitrógeno y el CnHm bajo la acción de la luz solar, absorben la radiación infrarroja en la superficie y provocan el efecto invernadero. El agujero de ozono se forma al destruir la capa de ozono, provocando cáncer en los seres humanos y envenenando animales y plantas.
A medida que el alcance de la contaminación por COV continúa ampliándose y la gente se vuelve gradualmente consciente de sus daños, la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa celebró una conferencia sobre la contaminación atmosférica transnacional en Ginebra en 1991 y adoptó el "Plan Transnacional de COV". Protocolo de Contaminación." Los países signatarios deben adoptar 1938. En 1990, Estados Unidos revisó la Ley de Aire Limpio (CAA), exigiendo una reducción del 70% en las emisiones de COV para el año 2000. Por lo tanto, desarrollar productos alternativos para los COV y encontrar una tecnología óptima de control de los COV se han convertido en las únicas formas de resolver la contaminación por COV.
A medida que los países de todo el mundo prestan cada vez más atención a la contaminación por COV y las regulaciones ambientales imponen requisitos estrictos sobre las normas de emisión de COV, su tecnología de tratamiento también está mejorando y perfeccionándose gradualmente.
(1) Tecnología de tratamiento de gases residuales orgánicos
Ya en 1925, Europa desarrolló un dispositivo de adsorción de carbón activado de lecho fijo y Japón comenzó a utilizar esta tecnología en 1958. Este es un método muy clásico y maduro que puede tratar gases residuales orgánicos de cualquier concentración a temperatura normal. Sin embargo, cuando se trata de gases residuales orgánicos de baja concentración y gran volumen de aire, el equipo es voluminoso y antieconómico. Para el tratamiento de gases residuales orgánicos de alta concentración con alta temperatura de escape, Estados Unidos desarrolló con éxito una tecnología de combustión directa utilizando gas natural como combustible en 1950. En 1965, Japón cooperó con Estados Unidos para introducir esta tecnología en Japón. Este método requiere calentar el gas residual orgánico a 760 °C para que el disolvente orgánico pueda oxidarse y descomponerse en CO2 y H2O inofensivos. Su desventaja es el alto coste del combustible, por lo que se utiliza mucho en Europa y Estados Unidos, donde el gas natural es barato. Más tarde, la gente desarrolló la tecnología de combustión catalítica. Dado que los disolventes orgánicos pueden oxidarse y descomponerse a bajas temperaturas de 300 a 350 °C, los costos de combustible se reducen considerablemente y la cantidad de óxidos de nitrógeno producidos es muy pequeña. Su desventaja es que requiere un tratamiento previo de sustancias y polvo en los gases de escape que pueden causar fácilmente el envenenamiento del catalizador. Además, el intercambiador de calor utilizado en el dispositivo de combustión catalítica tiene una baja eficiencia de intercambio de calor de aproximadamente el 50%. Para mejorar la eficiencia térmica y reducir los costos operativos, Estados Unidos desarrolló un dispositivo de combustión regenerativa con una eficiencia de intercambio de calor superior al 90% en 1975. Debido a los costos operativos reducidos, se puede utilizar para tratar gases residuales orgánicos de concentración media. Posteriormente, Europa también desarrolló esta tecnología. En vista del método de combustión regenerativa en los Estados Unidos, Japón desarrolló un dispositivo de combustión catalítica mejorado: el método de oxidación catalítica regenerativa. El producto fue vendido por primera vez por Nippon Steel Chemical Machinery en 1977. Este producto puede tratar económicamente gases residuales orgánicos de concentración alta, media y alta temperatura.
En general, según el método de tratamiento, existen dos métodos principales para el tratamiento de gases residuales orgánicos: uno es el método de recuperación y el otro es el método de eliminación. Los principales métodos de recuperación incluyen adsorción con carbón activado, adsorción por cambio de presión, condensación y tecnología de separación por membrana. El método de recuperación consiste en utilizar métodos físicos para separar los COV, como temperatura, presión, adsorbentes selectivos, membranas de permeabilidad selectiva, etc. Los métodos de eliminación incluyen oxidación térmica, combustión catalítica, oxidación biológica y tecnología integrada; los métodos de eliminación utilizan principalmente calor, catalizadores y microorganismos para convertir la materia orgánica en CO2 y agua mediante reacciones químicas o bioquímicas.
1. Tecnología de reciclaje
(1) Método de adsorción de carbono
La adsorción de carbón activado es actualmente la tecnología de reciclaje más utilizada. Su principio es utilizar adsorbentes (. partículas) La estructura porosa del carbón activado y la fibra de carbón activado) captura los COV en los gases de escape. El gas residual orgánico que contiene COV pasa a través del lecho de carbón activado, el adsorbente adsorbe el COV que contiene y el gas residual se purifica y se descarga a la atmósfera.
Cuando la adsorción de carbono alcanza la saturación, el lecho de carbono saturado se desorbe y se regenera; se introduce vapor para calentar la capa de carbono, y el VOC se elimina y libera, y forma una mezcla de vapor con el vapor. saliendo del lecho de adsorción de carbón juntos. La mezcla de vapor pasa a través del condensador y se enfría, lo que hace que el vapor se condense en líquido. Si el VOC es soluble en agua, la mezcla líquida se purifica por destilación; si es insoluble en agua, el VOC se puede recuperar directamente a través de un precipitador. Debido a que el "trifenilo" utilizado en los recubrimientos es incompatible con el agua, puede reciclarse directamente.
La tecnología de adsorción de carbono se utiliza principalmente cuando los componentes del gas residual son simples y el valor de recuperación de la materia orgánica es alto. El tamaño y el costo del equipo de tratamiento de gases de escape son directamente proporcionales a la cantidad de VOC en el gas y son relativamente independientes del caudal de los gases de escape. Por lo tanto, el lecho de adsorción de carbono tiende más a diluir el flujo másico atmosférico y generalmente se usa cuando la concentración de VOC es inferior a 5000 PPM. Es adecuado para pintura, impresión, adhesivos y otros lugares con baja temperatura, baja humedad y gran volumen de escape. Es especialmente adecuado para la purificación y recuperación de haluros.
(2) Método de condensación
El método de condensación es la tecnología de recuperación más simple. Los gases de escape se enfrían por debajo de la temperatura del punto de rocío de la materia orgánica, de modo que la materia orgánica se condensa. gotitas y se separa del gas de escape Reciclaje directo. Sin embargo, en este caso, los gases de escape que salen del condensador todavía contienen una concentración bastante alta de COV, que no puede cumplir con los estándares de emisiones ambientales. Para obtener altas tasas de recuperación, el sistema requiere alta presión y baja temperatura, y el costo del equipo aumenta significativamente.
El método de condensación se utiliza principalmente para recuperar COV con alto punto de ebullición y alta concentración. El rango de concentración adecuado es > 5% (volumen).
(3) Tecnología de separación por membrana
El sistema de separación por membrana es una tecnología de separación nueva y eficiente con las ventajas de un proceso simple, una alta tasa de recuperación, un bajo consumo de energía y sin contaminación secundaria. .
La base de la tecnología de separación por membranas es el uso de una membrana polimérica con permeabilidad selectiva a la materia orgánica. Su permeabilidad al vapor orgánico es de 10 a 100 veces mayor que la del aire, logrando así la separación de la materia orgánica.
La separación por membrana más simple es un sistema de separación por membrana de una sola etapa, que permite directamente que el gas comprimido pase a través de la superficie de la membrana para lograr la separación de COV. Sin embargo, es difícil que las membranas de una sola etapa cumplan con los requisitos de separación debido a la baja separación, y los sistemas de separación de membranas de múltiples etapas aumentarán considerablemente la inversión en equipos.
MTR ha desarrollado un nuevo sistema de membrana integrado que puede aumentar considerablemente la tasa de recuperación y reducir los costos del sistema utilizando solo una membrana de una sola etapa.
Esta tecnología combina las características de la condensación por compresión y la separación por membranas para conseguir la separación. Primero use un compresor para aumentar la presión del gas crudo a una cierta presión y luego envíelo al enfriador para que se condense parte del COV, y el condensado se coloca directamente en el tanque de almacenamiento. El gas no condensable que sale del condensador todavía contiene una cantidad considerable de materia orgánica y tiene una presión relativamente alta, que puede servir como fuerza impulsora para la permeación de la membrana, de modo que no se requiere energía adicional para la separación de la membrana. El gas no condensable se alimenta al sistema de membranas y la membrana de permeación selectiva orgánica divide el gas en dos corrientes. El gas purificado en el lado no permeado que elimina los COV se descarga en la corriente de permeado como vapor rico en orgánicos. , que circula a la entrada del compresor. Este sistema generalmente puede eliminar más del 99 % de los COV del gas crudo, lo que hace que los COV del gas de escape cumplan con los estándares de emisiones de protección ambiental.
La característica de este sistema es que la concentración de la corriente de permeado final es independiente de la concentración del gas de alimentación, que viene determinada por la presión y temperatura del condensador.
(4) Tecnología de adsorción por cambio de presión
Esta tecnología utiliza primero un adsorbente para adsorber materia orgánica bajo una determinada presión. Cuando el adsorbente está saturado, el adsorbente se regenera. La regeneración no utiliza vapor, sino que desorbe la materia orgánica mediante cambios de presión. Cuando se reduce la presión, la materia orgánica se desorbe de la superficie adsorbente. Se caracteriza por no contener contaminantes, tener una alta eficiencia de recuperación y puede reciclar materia orgánica activa. Sin embargo, el costo operativo de esta tecnología es alto, la adsorción requiere presurización y la desorción requiere descompresión, y tiene pocas aplicaciones en la protección ambiental.
Ámbito de aplicación de la tecnología de reciclaje:
El carbón activado granular se utiliza principalmente para recuperar grasas e hidrocarburos aromáticos, la mayoría de los disolventes que contienen cloro, alcoholes de uso común, algunas cetonas y ésteres. Los más comunes incluyen benceno, tolueno, xileno, hexano, heptano, metiletilcetona, acetona, tetracloruro de carbono, acetato de etilo, etc. La adsorción con fibra de carbón activado puede recuperar monómeros reactivos como el estireno y el acrilonitrilo, pero el costo es mucho mayor que la adsorción con carbón activado granular.
El método de adsorción se ha utilizado ampliamente para recuperar trifenilo y acetato de etilo en la industria de pinturas, trifenilo en la industria del calzado, tolueno y acetato de etilo en la industria gráfica, y cloruro de metileno y tricloroetano en la industria electrónica. El método de adsorción de carbono requiere que el COV en los gases de escape no supere las 5000 ppm y la humedad no supere el 50 %. Cuando la concentración es superior a >5000 ppm, es necesario diluirla antes de la adsorción. No es adecuado para algunas sustancias activas como cetonas, aldehídos, ésteres, etc. Este COV reaccionará con el carbón activado o su superficie, bloqueando sus poros y desactivándolo.
El método de condensación es efectivo para compuestos orgánicos de alto punto de ebullición, pero no efectivo para compuestos orgánicos de volatilidad media y alta. Este método es adecuado para situaciones en las que la concentración de COV es >5 % y la tasa de recuperación no es alta. Sin embargo, la mayor parte de los gases de escape contienen humedad y se congelarán cuando la temperatura sea inferior a 0°C, lo que reduce la fiabilidad del sistema, por lo que rara vez se utiliza solo.
El método de separación por membrana es adecuado para procesar corrientes concentradas, es decir, 0,1% < concentración de VOC < 10%. El costo de un sistema de membrana es directamente proporcional al caudal de entrada y tiene poco que ver con la concentración. Es adecuado para la recuperación de materia orgánica de alta concentración y alto valor, y el costo del equipo es alto.
Los monómeros de olefina y el helio se recuperan industrialmente a partir del gas de purga de plantas de poliolefina. En el ámbito de la protección del medio ambiente, los hidrocarburos se recuperan de las gasolineras; los CFC se recuperan de la producción y el uso de equipos de refrigeración, aerosoles y espumas plásticas, y el monómero de cloruro de vinilo se recupera del procesamiento del cloruro de polivinilo. Esta tecnología es muy prometedora. Con la aparición de nuevas membranas de alta eficiencia y la reducción de los costos del sistema, se convertirá en un importante medio de reciclaje.
2. Tecnología de eliminación
(1) Oxidación térmica
El sistema de oxidación térmica es un oxidante de llama, que elimina la materia orgánica mediante la combustión y la temperatura de funcionamiento. es tan alto como 700 ℃ -1000 ℃. Esto inevitablemente tiene altos costos de combustible, y para reducir los costos de combustible es necesario recuperar el calor de los gases de escape que salen del oxidante. Hay dos formas de recuperación de calor: el intercambio de calor por zonas tradicional y la nueva tecnología de almacenamiento e intercambio de calor en estado inestable.
La oxidación térmica de la pared utiliza un intercambiador de calor de pared tubular o de placas para capturar el calor del gas residual purificado, que puede recuperar entre el 40 % y el 70 % de la energía térmica y utilizar el calor recuperado para precalentar los residuos orgánicos. Gas que ingresa al sistema de oxidación. Después del precalentamiento, los gases de escape alcanzan la temperatura de oxidación a través de la llama y se purifican. La desventaja del intercambio de calor de pared a pared es que la eficiencia de recuperación de calor no es alta.
La oxidación térmica regenerativa (RTO) utiliza un nuevo método de transferencia de calor en estado inestable para recuperar calor. El principio fundamental es que el gas residual orgánico y el gas residual purificado circulan alternativamente y el calor se captura al máximo cambiando la dirección del flujo varias veces. Los sistemas de almacenamiento térmico proporcionan una recuperación de calor extremadamente alta.
En un ciclo determinado, el gas residual orgánico que contiene VOC ingresa al sistema RTO y primero ingresa al lecho de almacenamiento de calor refractario 1 (que ha sido calentado por el gas purificado del ciclo anterior. El gas residual absorbe calor). energía del lecho 1 para calentarse, luego ingresa a la cámara de oxidación; el COV se oxida en CO2 y H2O en la cámara de oxidación, y el gas de escape se purifica y el gas purificado a alta temperatura sale de la cámara de combustión y ingresa a otra regeneración en frío; lecho 2, que absorbe el calor del gas de escape purificado y lo almacena (utilizado para precalentar el gas residual orgánico que ingresa al sistema en el siguiente ciclo) y reduce la temperatura del gas residual purificado. Cuando este proceso continúa durante un cierto período de tiempo, la dirección del flujo de aire se invierte y el gas residual orgánico ingresa al sistema desde el lecho 2. Este ciclo absorbe y libera calor continuamente. El lecho de almacenamiento de calor actúa como un disipador de calor y cambia continuamente el modo de funcionamiento de la entrada y la salida, lo que resulta en una recuperación de calor eficiente. La tasa de recuperación de calor es de hasta el 95% y el COV. La tasa de eliminación es tan alta como el 99%.
(2) Combustión catalítica
La combustión catalítica es un método similar a la oxidación térmica para tratar los COV. Utiliza catalizadores de metales preciosos como platino y paladio y catalizadores de óxido de metales de transición en lugar de llamas, y la temperatura de funcionamiento es la mitad inferior que la oxidación térmica, normalmente entre 250 °C y 500 °C. Las temperaturas más bajas permiten el uso de materiales estándar en lugar de costosos materiales especiales, lo que reduce significativamente los costos de equipo y operativos. De manera similar a la oxidación térmica, el sistema aún se puede dividir en dos tipos de métodos de recuperación de calor: particionado y regenerativo.
En la combustión catalítica zonal, el intercambiador de calor se instala detrás del lecho catalítico. El intercambiador de calor no solo reduce la temperatura de los gases de escape, sino que también precalienta los gases de escape orgánicos que contienen COV y su recuperación de calor alcanza entre el 60 % y el 75 %. Este oxidante se utiliza en procesos industriales desde hace mucho tiempo.
La combustión catalítica regenerativa es una nueva tecnología catalítica. No solo tiene las características de recuperación eficiente de energía de RTO, sino que también tiene las ventajas de operación a baja temperatura y eficiencia energética de reacción catalítica. El catalizador se coloca encima del material de almacenamiento de calor para optimizar la purificación y su tasa de recuperación de calor llega al 95%-98%.
La clave para el rendimiento del sistema RCO es el uso de catalizadores especiales, catalizadores de metales preciosos o de transición impregnados en cerámica de montura o panal, que permiten que la oxidación se produzca a la mitad de la temperatura del sistema RTO, reduciendo ambos el combustible. Consumo y Reducción de costos de equipos.
En la actualidad, algunos países han comenzado a utilizar la tecnología RCO para eliminar los gases residuales orgánicos y muchos dispositivos RTO han comenzado a convertirse a RCO, lo que puede reducir los costos operativos entre un 33% y un 75% y aumentar las emisiones de gases. el flujo entre un 20% y un 40%.
(3) Tecnología integrada (adsorción de carbono + oxidación catalítica)
Para gases residuales orgánicos de gran flujo y baja concentración, el costo de utilizar el método anterior por sí solo es demasiado alto y antieconómico. Aprovechando las ventajas de la adsorción con carbón activado para tratar concentraciones bajas y volumen atmosférico, la materia orgánica en el gas residual es primero capturada por carbón activado y luego desorbida por aire caliente con un caudal mucho menor, lo que puede enriquecer COV 10- 15 veces, lo que reduce en gran medida el volumen de gases residuales y la escala del equipo de posprocesamiento. El gas concentrado se envía al dispositivo de combustión catalítica y las características de la combustión catalítica adecuadas para procesar altas concentraciones se utilizan para eliminar los COV. El calor liberado por la combustión catalítica se puede utilizar para precalentar el gas desorbido que ingresa al lecho de adsorción de carbono a través de un intercambiador de calor deflector, reduciendo así la demanda de energía del sistema.
Esta tecnología es una tecnología integrada muy eficaz que utiliza las ventajas de la adsorción de carbono para manejar concentraciones bajas y retención de presión atmosférica, y utiliza las ventajas de los lechos catalíticos para manejar flujos medios y concentraciones altas. A nivel nacional, esta tecnología también se utiliza en industrias que tratan grandes flujos de gases residuales orgánicos de baja concentración, como pintura, imprenta, zapatería, etc.
Alcance aplicable de la tecnología de eliminación gradual:
(1) Oxidación térmica
La temperatura de funcionamiento del sistema de oxidación térmica es de 700 ℃-1000 ℃, y Es adecuado para caudales de 2000-50000 m3/h, la concentración de COV es de 100-2000 ppm.
En comparación con el tipo recuperador, la ventaja del tipo deflector es que puede capturar calor con un simple intercambiador de calor de metal y solo toma unos minutos lograr las condiciones de operación requeridas, por lo que es más Adecuado para funcionamiento en ciclo.
La oxidación térmica regenerativa tiene una temperatura de oxidación muy alta y puede manejar materia orgánica de difícil descomposición. Las tasas de eliminación de VOC del 98% al 99% son comunes con este sistema. La eficiencia de recuperación de calor es del 85% al 95%. Puede funcionar con poco o ningún combustible, especialmente para gases con un contenido de VOC relativamente bajo, que está por debajo de la oxidación térmica de la pared divisoria.
Las desventajas de la oxidación térmica son: ① La combustión a alta temperatura produce óxidos de nitrógeno, que también son emisiones peligrosas y requieren tratamiento adicional; ② La reacción térmica lenta (3) el tratamiento con haluro no es ideal y es posterior; es necesario agregar equipos de procesamiento para el lavado. La torre maneja gases ácidos (4) la concentración de gas de entrada no puede ser superior al 25% LEL ⑤ los costos de inversión en equipos son altos;
(2) Oxidación catalítica
La oxidación catalítica se lleva a cabo a una temperatura más baja que la oxidación térmica, generalmente entre 250 ℃ y 500 ℃, con una capacidad de procesamiento de 2000-20000 m3/h. Adecuado para concentraciones de COV de 100-2000 ppm, con una eficiencia de eliminación de hasta el 95%. Las bajas temperaturas de funcionamiento combinadas con un intercambiador de calor deflector reducen el combustible necesario para el arranque.
La combustión catalítica tiene varias ventajas sobre la oxidación térmica: ① La temperatura de reacción es la mitad menor que la de la oxidación térmica, ahorrando combustible (2) El tiempo de residencia es corto, lo que reduce el tamaño del equipo; 3) Debido a la reducción, se produce menos CO y el CO y los VOC se convierten juntos; ④ El tiempo de arranque y enfriamiento son más cortos que los sistemas de oxidación térmica ⑤ La temperatura de funcionamiento más baja elimina la generación de óxidos de nitrógeno; En caso de caída, se permite reemplazar los materiales costosos por materiales estándar. Con los materiales especiales, se aumentará la vida mecánica general del sistema RCO.
La oxidación catalítica también tiene algunas desventajas: ① El catalizador se cubre fácilmente con metales pesados o partículas y se desactiva (2) Cuando se trata de haluros y sulfuros, se producirán gases ácidos que requerirán un tratamiento adicional en un depurador; (3) Los catalizadores gastados que no se pueden reciclar deben eliminarse; (4) La concentración del aire de entrada no debe ser superior al 25 %.
(3) Tecnología integrada (adsorción de carbono + combustión catalítica)
La adsorción de carbón activado y la recuperación de VOC se ha utilizado ampliamente en pinturas, impresión, electrónica y otras industrias, con una eliminación tasa de hasta 90%-95%. Sin embargo, para los gases residuales de baja concentración, el reciclaje no es económico, por lo que se utiliza tecnología de eliminación.
La ventaja de la tecnología integrada es el tratamiento de bajo coste del gas residual de baja concentración y presión normal. Al concentrar los gases de escape, se reduce el volumen de los gases de escape a tratar y se utiliza un oxidador de combustión catalítica de pequeño volumen para procesar los gases de escape de gran flujo, lo que reduce los costos de equipo y operativos.
Este enfoque también tiene algunas desventajas.
Esta tecnología no es adecuada para situaciones en las que los gases de escape contienen COV altamente activos y reactivos y la humedad relativa es superior al 50%. Los gases de escape que contienen compuestos halógenos todavía requieren equipos de postratamiento.
Se puede ver que cada uno de los métodos anteriores tiene sus propias ventajas, desventajas y objetos aplicables. Las ventajas y desventajas de varios métodos comúnmente utilizados se resumen y comparan a continuación.
Principales ventajas y desventajas de los métodos de tratamiento
Fuerza Térmica
Quemaduras
Quemaduras
Método convertido a 1. Alta eficiencia de purificación
2. Puede purificar diversos gases residuales orgánicos sin tratamiento previo, con pocos factores inestables y alta confiabilidad.
3. Cuando la concentración de gases de escape es alta y el diseño es razonable, la energía térmica se puede recuperar a 1. La temperatura de procesamiento es alta y el consumo de energía es alto.
2. Hay contaminación secundaria.
3. Los dispositivos de combustión, las cámaras de combustión y los dispositivos de recuperación de calor son caros y difíciles de mantener.
4. El procesamiento de gases residuales de gran flujo y baja concentración consume demasiada energía y tiene altos costos operativos.
RTO 1. Tiene todas las ventajas del TO, pero requiere un tratamiento previo de gases residuales orgánicos complejos.
2. El consumo de energía es mucho menor que el TO y puede manejar un gran flujo y una baja concentración 1. La temperatura de procesamiento es más baja que TO, pero aún alta, por lo que todavía hay un poco de contaminación secundaria.
2. El coste es elevado
3. Ocupa mucho espacio
Impulso
Cambio
Quemar
Quemaduras
Co 1. Alta eficiencia de purificación y sin contaminación secundaria.
2. Bajo consumo de energía, aproximadamente un 50% menor que TO en las mismas condiciones, por lo que el costo operativo es 1. Cuando se utiliza energía eléctrica para precalentar, no se pueden procesar gases de escape de baja concentración.
2. El coste del catalizador es elevado y su vida útil es limitada.
3. Los gases residuales complejos requieren un tratamiento previo.
RCO 1. Alta eficiencia de purificación y sin contaminación secundaria.
2. Tiene el consumo de energía más bajo entre todos los métodos de combustión y puede funcionar sin consumo cuando la concentración de gases de escape es de 1-1,5 g/m3.
3. Puede tratar diversos gases residuales orgánicos1. El tipo monolítico ocupa un área pequeña, pero es difícil de mantener.
2. El tipo dividido ocupa un área grande.
3. El tipo integral no es adecuado para concentraciones elevadas (4g/m3), de lo contrario el lecho catalítico se sobrecalentará.
4. Los gases residuales complejos requieren un tratamiento previo.
Método de adsorción 1. Puede purificar gases de escape de gran flujo y baja concentración.
2. Los disolventes se pueden recuperar a partir de un único tipo de gas residual.
3. Bajos costos operativos, 1. Es necesario reponer y regenerar el adsorbente.
2. Los gases de escape con mayor temperatura deben enfriarse primero.
3. Los gases residuales complejos requieren un tratamiento previo.
4. Gestión incómoda
5. Hay contaminación secundaria.
6. Poca seguridad
Método de absorción 1. Cuando se utiliza vapor de solvente hidrófilo como adsorbente, el costo del equipo es bajo, el costo operativo es bajo y es seguro.
2. El gas residual de benceno puede ser absorbido por la grasa y tiene una alta tasa de purificación.
3. Adecuado para gases de escape de gran flujo y baja concentración1. Cuando se utiliza agua como adsorbente, es necesario tratar las aguas residuales generadas.
2. El control y gestión de la absorción y desorción son complejos.
(2) Tecnología de tratamiento de gases residuales orgánicos de baja concentración y gran volumen de aire
En industrias que utilizan disolventes orgánicos, como la pintura de automóviles, la impresión y otras industrias, el gas residual orgánico tiene la Características de baja concentración de disolventes orgánicos y alto volumen de aire. Si se adopta el método anterior, se utilizarán equipos enormes y se consumirá mucho dinero. En la actualidad, los siguientes métodos se utilizan principalmente a nivel internacional para tratar este gas residual orgánico de gran volumen y baja concentración.
(1) Sistema de concentración de rueda de panal
Este sistema fue desarrollado con éxito por Japón en 1977-1979, y también fue desarrollado y vendido por las empresas suecas Munter y Zeol en 1985-1986. Después de que se implementaron controles más estrictos de emisiones de solventes orgánicos totales alrededor de 1990, Europa y Estados Unidos también introdujeron esta tecnología desde Japón y el mercado se expandió rápidamente. Este sistema utiliza una rueda de panal para adsorber y separar continuamente disolventes orgánicos en gases de escape de baja concentración y gran volumen. Luego, mediante la desorción de aire caliente con un pequeño volumen de aire, se obtiene un gas que contiene una alta concentración de disolvente orgánico con un pequeño volumen de aire. Luego, el gas concentrado se combina con una pequeña combustión catalítica o una unidad de recuperación de carbón activado para formar un sistema de tratamiento económico. El componente clave del sistema es una rueda de adsorción cilíndrica, que está hecha de carbón activado o zeolita hidrofóbica, corrugada y luego enrollada en una estructura de panal.
Toda la rueda alveolar está dividida en un área de adsorción y un área de regeneración, que gira continuamente a una velocidad muy baja durante el funcionamiento. Cuando el gas residual que contiene disolvente orgánico pasa a través de la zona de adsorción, el disolvente orgánico se adsorbe y se descarga el gas purificado. El disolvente orgánico absorbido por la rueda se envía al área de regeneración a medida que la rueda gira, se calienta y se desorbe con aire caliente a 120-140 °C y luego se descarga con el aire caliente. Dado que el volumen de aire de desorción es mucho menor que el volumen de aire de adsorción, la concentración de disolvente orgánico en el gas después de la desorción se puede aumentar entre 10 y 20 veces. Después de la desorción, los gases de escape se pueden procesar a través de un dispositivo que absorbe más de una décima parte del volumen de aire. Con su pequeño tamaño y bajo costo, este sistema se ha convertido en la primera opción en el extranjero para tratar gases residuales orgánicos de baja concentración y gran volumen y ha sido ampliamente utilizado. Sin embargo, su introducción es costosa e inasequible en la economía de promoción de China. Algunas instituciones de investigación nacionales han aprovechado sus procesos de purificación para transformar sus equipos principales para adaptarlos a las condiciones nacionales de China. Por ejemplo, se utilizan varios dispositivos fijos de adsorción y concentración equipados con carbón activado en forma de panal para reemplazar el dispositivo de concentración de rueda en forma de panal, y la función de rotación de la rueda en forma de panal se completa cambiando los procesos de adsorción y desorción entre varios lechos fijos. Dado que este método no tiene piezas giratorias ni problemas de sellado dinámico, el equipo es sencillo de fabricar, fácil de mantener, de bajo precio y tiene las ventajas de concentrar el proceso original. La Oficina de Impresión de Sellos del Ministerio de Correos y Telecomunicaciones completó una prueba industrial de control automático por microcomputadora con un volumen de aire de tratamiento de 21.000-30.000 m3/h en el tratamiento de gases residuales de una imprenta de seis colores importada de Francia. operación, se lograron resultados satisfactorios. Proporciona un método adecuado para tratar gases residuales orgánicos de baja concentración y gran volumen en mi país.
(2) Método de absorción de líquidos
En este método, el gas residual orgánico entra en contacto con el absorbente líquido, lo que hace que el absorbente absorba el disolvente orgánico y luego lo desorbe, elimina o recupera el disolvente orgánico, permitiendo regenerar y reutilizar el absorbente. Debido a que en este proceso se puede utilizar un equipo de absorción de torre que es varias veces mayor que la capacidad de tratamiento de gas de los dispositivos de adsorción y combustión catalítica, el volumen del equipo se puede hacer mucho más pequeño y el costo del equipo es bajo. Sin embargo, es difícil encontrar un absorbente ideal porque los disolventes orgánicos son generalmente sustancias no polares. Repelen mutuamente las moléculas de agua polares y, por tanto, son difíciles de disolver. Sin embargo, los agentes de extracción de aceites o hidrocarburos aromáticos con alta solubilidad en disolventes orgánicos son generalmente más caros y algunos tienen un olor peculiar. Algunas personas en China han estudiado métodos para agregar ingredientes activos como surfactantes al agua para mejorar la solubilidad de los solventes orgánicos. Las investigaciones han demostrado que es factible utilizar este absorbente para tratar los residuos de pintura en aerosol que contienen benceno. Sin embargo, el hecho de que no se promueva el resultado de esta investigación de laboratorio puede estar relacionado con el problema no resuelto de la regeneración del absorbente con capacidad de absorción limitada. En los últimos años, en algunas aplicaciones industriales se han utilizado dispositivos domésticos de absorción de gases residuales orgánicos que utilizan diesel e hidrocarburos aromáticos como líquidos absorbentes. Sin embargo, todos han sido desmantelados debido a la gran pérdida del propio absorbente o a la imposibilidad de manipularlos. el absorbente saturado. El método de absorción de líquidos rara vez se utiliza en el extranjero y no hay muchos informes. Se informa que las imprentas japonesas utilizan métodos de absorción de líquidos. El absorbente utilizado es un líquido que contiene catalizador, que tiene bajos costos operativos, pero es necesario mejorar aún más la eficiencia. Aún quedan muchos problemas en la absorción de líquidos que deben solucionarse, limitando sus aplicaciones.
(3) Método de tratamiento biológico
La desodorización biológica se desarrolló con éxito en Alemania y Estados Unidos en las décadas de 1940 y 1950. Japón inició investigaciones sobre la desodorización del suelo y la desodorización de lodos activados alrededor de 1970, y se han desarrollado y puesto en práctica varios dispositivos. Este método utiliza microorganismos para descomponer los disolventes orgánicos. Ha atraído la atención de la gente debido a su bajo consumo de energía y bajos costos operativos, especialmente en Europa, donde el desarrollo tecnológico se centra en Alemania y los ejemplos de aplicaciones están aumentando gradualmente. Su desventaja es su selectividad hacia diversos disolventes orgánicos, lo que limita sus campos de aplicación. Se ha utilizado en plantas de tratamiento de aguas residuales y plantas de procesamiento de piensos para desodorizar sustancias polares como el sulfuro de hidrógeno, aldehídos de bajo peso molecular, etanol y ácidos orgánicos. También se han logrado buenos resultados en el tratamiento del metanol y acetato de etilo producidos durante el proceso de recubrimiento y secado de la emulsión de película de color. También se han desarrollado con éxito tecnologías de tratamiento biológico para el tratamiento de compuestos aromáticos no hidrófilos como el tolueno y el xileno. Este método ocupa mucho espacio en comparación con otros métodos, lo cual es otra desventaja.
(4) Otros métodos
Además de los tres métodos industriales anteriores, hay otros dos métodos que aún se encuentran en la etapa de investigación de laboratorio.
a) Método de purificación y separación por membrana sólida
Este método utiliza la separación por membrana para purificar el gas residual orgánico. El proceso de separación del gas por membrana utiliza la permeabilidad de los componentes separados a la membrana. realizado por las diferencias.
Los científicos nacionales estudiaron la separación y el tratamiento de los gases residuales que contienen benceno mediante membranas tubulares de caucho de silicona, midieron el factor de separación del xileno en aire y dedujeron la relación entre el factor de separación y el número de Reynolds del gas que fluye a través del separador de membrana tubular. Actualmente, la investigación sobre el enriquecimiento de gases residuales orgánicos de baja concentración mediante separación por membrana y luego reciclaje o tratamiento de combustión catalítica se encuentra en la etapa de investigación de laboratorio. Los resultados muestran que al eliminar p-tolueno y xileno, la tasa de purificación puede alcanzar el 90% y el factor de concentración puede alcanzar entre 10 y 20 veces, lo que puede reducir en gran medida el costo del tratamiento de gases residuales de la serie benceno de baja concentración y gran volumen. . Por lo tanto, la tecnología de separación por membranas es una nueva forma económica y eficaz de tratar gases residuales de benceno de gran volumen y baja concentración.
b) Tecnología de oxidación fotocatalítica
Científicos extranjeros utilizaron el ozono como oxidante auxiliar y diversas reacciones de oxidación fotocatalítica como tecnologías de compensación para estudiar la oxidación fotocatalítica del benceno y los efectos de los compuestos que contienen benceno. Tratamiento de gases residuales de tolueno, xileno y etilbenceno. Las investigaciones muestran que la oxidación fotocatalítica tiene potencial económico en comparación con tecnologías de compensación como la adsorción de carbón activado y la combustión catalítica.
No importa qué método se utilice para tratar los gases residuales orgánicos con baja concentración y alto volumen de aire, el consumo de capital es alto. Por el contrario, el método actual de combinar adsorción y concentración de carbón activado con combustión catalítica o el método de combinar adsorción y concentración de carbón activado con carbón activado para recuperar solventes orgánicos es más económico, efectivo y más ampliamente utilizado. Los métodos de separación de membranas sólidas aún se encuentran en la etapa de investigación de laboratorio. El tratamiento biológico ha atraído la atención de varios países debido a su bajo consumo de energía y bajos costos operativos. Sus ejemplos de aplicación industrial y campos de aplicación están en constante expansión, y es una tecnología con grandes perspectivas de aplicación.
En vista de esto, la fábrica de equipos de protección ambiental Hangzhou Xizi desarrolló en 1988 el quemador catalítico regenerativo (inversor) para tratar gases residuales orgánicos de baja concentración y gran volumen. El quemador adopta una estructura integral y tuvo éxito en 1990 después de dos años de arduo trabajo. En 1991, la Comisión Provincial de Ciencia y Tecnología de Zhejiang lo calificó como un nuevo producto provincial y obtuvo una patente nacional. En 1992, fue calificado como un nuevo producto clave a nivel nacional y en 1996, la Administración Estatal de Protección Ambiental le otorgó el premio a la Mejor Tecnología Práctica para la Protección Ambiental (Clase A). Este quemador utiliza cerámica como material de almacenamiento de calor. Cuando la superficie relativa alcanza 150-200 m2/m3, la eficiencia del intercambio de calor es del 90-95 %, lo que supera con creces la eficiencia del intercambio de calor de las paredes divisorias (tubo o placa), por lo que el consumo de energía se reduce significativamente. Cuando la concentración de gases de escape alcanza 1-1,5 g/m3, puede funcionar sin consumo, por lo que el costo operativo es extremadamente bajo. Básicamente, se trata de un equipo de control de la contaminación por COV con tecnología avanzada, estructura novedosa, alta tasa de purificación y bajo consumo de energía. Sin embargo, el RCO monolítico también tiene algunas desventajas importantes. Entre ellos, si no se puede eliminar el gas residual al dar marcha atrás, es un problema con el equipo de marcha atrás. Además, es difícil de mantener. Cuando la concentración continua de gases de escape es superior a 4 g/m3, la temperatura del lecho catalítico aumentará a 600-700 °C. Si funciona a alta temperatura durante mucho tiempo, la vida útil del catalizador se verá afectada. . Además, el gran peso del equipo también es su desventaja. Para resolver los problemas de la estructura general, la fábrica también desarrolló con éxito un purificador catalítico de estructura dividida (el producto fue certificado por el Departamento Provincial de Ciencia y Tecnología de Zhejiang en 2002), que resolvió mejor la adaptabilidad del quemador cuando los gases de escape La concentración fluctúa. Por ejemplo, cuando la concentración de gases de escape es alta (más de 3 g/m3), el gas caliente puede exportarse y descargarse o reutilizarse en el espacio superior, lo que resulta difícil para una RCO integral. Además, el mantenimiento y la reutilización de la estructura dividida, sin embargo, el equipo ocupa un área grande, el área de alojamiento casi se duplica, el costo es alto y el control es complejo.