Nedbrytingsmetoder for VOC

Les denne artikkelen for å lære om de to reduksjonsmetodene for VOC (Volatile Organic Compounds): 1. Fysiske metoder og 2. Forbrenningsbaserte metoder.

Fysiske metoder:

De fysiske metodene er kondens, absorpsjon og adsorpsjon. Disse metodene kan brukes enten enkeltvis eller i en serie når det er meningen å gjenvinne VOC på grunn av markedsverdien.

Kondensasjon:

Denne prosessen består av direkte eller indirekte avkjøling av en tilstrømningsgasstrøm som inneholder VOC under duggpunktet. Dette resulterer i kondensering av noen av VOC. Den behandlede gassstrømmen vil fremdeles ha resterende VOC. Konsentrasjonen av de resterende VOC vil avhenge av innløpstemperaturen for kjølemiddelet.

Kondensatorer befinner seg oppstrøms for absorbere / adsorbere / forbrenningsanordninger. Formålet med å bruke en kondensator kan enten være å gjenopprette verdifulle organiske stoffer eller å redusere VOC-belastningen på nedstrøms enhetene. Det er selvsagt at en kondensator kun kan brukes når konsentrasjonen av VOC i en avfallsgasstrøm er relativt høy. Fjerningseffektiviteten kan være ca. 50-90% avhengig av den opprinnelige VOC-konsentrasjonen og kjølemiddelinnløpstemperaturen.

absorpsjon:

For fjerning av VOC fra en gasstrøm blir den vanligvis skrubbet med en høykokende organisk væske (en olje). Skrubbing gjøres enten i et pakket tårn eller et siktplate tårn eller et sprøytekammer. Prosessen (absorpsjon) kan utføres enten gjentatt eller mot tiden. Felles praksis er å skrubbe mot for tiden.

Under denne prosessen blir VOC oppløst i det absorberende (løsningsmiddel). Den behandlede gassstrømmen kan videre bearbeides eller utledes til atmosfæren avhengig av dets gjenværende VOC-innhold. Restkoncentrasjonen avhenger av den opprinnelige VOC-konsentrasjonen i den innstrømmende gasstrømmen, VOC-oppløseligheten i løsningsmidlet (som er temperaturavhengig) og gass-til-løsningsmiddelmassforholdet.

Fra det VOC-ladede løsningsmidlet gjenvinnes VOC ved stripping med damp og det VOC-frie løsningsmiddel returneres til absorberen. En riktig utformet absorber kan ha en VOC-fjerningseffektivitet på 90% eller mer. VOC-dampblandingen avkjøles og kondenseres. Denne prosessen er normalt ikke økonomisk dersom VOC-konsentrasjonen i en tilstrømningsgasstrøm er mindre enn 200-300 ppm.

adsorpsjon:

Når en gassstrøm inneholdende VOC er ført gjennom en seng av adsorbentpartikler, sier aktiverte granulære karbonpartikler, blir VOC-molekylene beholdt på de ytre overflater så vel som på overflatene av partikkelens mikro- og makroporer. Egentlig forekommer adsorpsjon på noen bestemte steder (aktive steder) av adsorbentpartiklene. Når de fleste av de aktive områdene av flertallet av partiklene er okkupert av VOC-molekylene, blir adsorpsjonshastigheten treg og prosessen avbrytes.

Sengen regenereres deretter, det vil si de adsorberte substansene fjernes ved å sende en strøm av varm gass eller damp. De desorberte substanser kan utvinnes ved kondensering. Sengen blir gjenbrukt for adsorpsjonsoperasjon. Hvis de adsorberte molekylene holdes sterkt på partikkelflatene, utføres regenerering ved luftoksidasjon ved høyere temperatur, hvorved de adsorberte molekyler omdannes til CO ₂ og H ₂ O. Noen deler av karbonpartikler (adsorbent) blir også oksidert til CO ₂ .

Adsorberingskapasiteten til et adsorbent avhenger av molekylvekten av adsorbat (VOC), typen og konsentrasjonen av VOC, og bæregassens temperatur, trykk og fuktighet. Kapasiteten øker med nedgang i temperatur og økning av trykk.

Kapasiteten er negativt påvirket når relativ luftfuktighet (RH) overstiger 50% da vannmolekylene fortrinnsvis adsorberes. Et adsorbent ville ha en høyere kapasitet for adsorpsjon av halogenerte og aromatiske hydrokarboner enn for oksygenforbindelser som alkoholer, ketoner og aldehyder. Av det forskjellige kommersielt tilgjengelige adsorbentgranulært aktivert kokosnøttskål har kull blitt funnet å være ideelt for VOC-adsorpsjon.

VOC-fjerningseffektivitet i et adsorpsjonssystem kan være rundt 95%. Det avhenger imidlertid av driftstemperatur og trykk, adsorpsjons- og regenereringssyklusvarighet, typen og konsentrasjonen av VOC-molekylene tilstede i en gasstrøm.

Teoretisk sett er det ingen øvre grense for VOC-innløpskonsentrasjonen; I praksis er imidlertid 10.000 ppm VOC tatt som øvre grense. For å håndtere en gassstrøm som har en høyere VOC-konsentrasjon, må enten en større seng eller en kortere syklus benyttes, og prosessen kan ikke være økonomisk.

Adsorbsjon av VOC fra en gasstrøm med lav (VOC) -konsentrasjon (si mindre enn 10 ppm) ville utgjøre et problem, da gjenvinning av VOC fra den desorberte strømmen ville være vanskelig på grunn av sitt lave VOC-innhold.

Adsorbsjon er ikke vanlig anvendt for behandling av strømmer som inneholder svært flyktige forbindelser, høykokende forbindelser, polymeriserbare forbindelser og gasstrømmer som bærer flytende og faste partikler.

Forbrenningsbaserte metoder:

Forbrennings (oksidasjons) prosessene kan være enten ikke-katalytiske eller katalytiske.

De ikke-katalytiske prosessene kan utføres på følgende måter:

(i) Direkte forbrenning,

(ii) Rekuperativ oksidasjon,

(iii) Regenerativ oksidasjon,

(iv) bluss, og

(v) Oksidasjon i eksisterende kjeler og prosessvarmere.

Generelt har forbrenningsbaserte prosesser en høy VOC-fjerningseffektivitet, si ca. 98%. Forbrenningsproduktene er CO ₂, og H ₂ O. NO _x og SO ₂ kan også produseres under forbrenning.

Ikke-katalytiske forbrenningsprosesser:

Disse prosessene drives generelt ved en høyere temperatur, 800-1100 ° C. VOC-destruksjonseffektiviteten avhenger av oppholdstid, turbulens, blanding og tilgjengelighet av oksygen i forbrenningsområdet. Ekstra drivstoff kan eller ikke kreves, avhengig av brennverdien til en VOC-ladet gass.

(i) Direkte forbrenning :

Direkte forbrenning utføres i en ildfast forbrenning utstyrt med en ekstra brennstoffmatet brenner. Det supplerende drivstoffbehovet i en gitt situasjon vil avhenge av kalibreringsverdien til den VOC-ladede gass.

(ii) Rekuperativ oksydasjon :

I rekuperative oksidasjonsaggregater blir den innkommende VOC-lagergassen forvarmet ved å bytte varme indirekte med den utgående røggassen før innkommende gass blir matet inn i en forbrenner. Varmegenvinningen fra røggass kan være mellom 40-70%, og som et resultat vil det ekstra drivstoffbehovet være mindre.

(iii) Regenerativ oksidasjon:

En regenerativ oksidasjonsenhet har et forbrenningskammer og to pakkede senger som inneholder perler av keramikk eller andre materialer. Når en innkommende VOC-holdig strøm passerer gjennom en varm seng, blir den oppvarmet mens sengen avkjøles. Strømmen kommer neste gang i forbrenningskammeret og gjennomgår forbrenningsreaksjoner.

Røggassen fra forbrenningen vil strømme gjennom den andre sengen og varme opp pakningen mens den blir avkjølt. De pakkede sengene drives på en syklisk måte, det vil si at prosessflyten reverseres med jevne mellomrom. Varmegenvinningen i en slik enhet er meget høy, derfor vil det ikke være nødvendig med noe brensel eller en relativt liten mengde av et tilleggsbrensel. Disse enhetene er ikke egnet for alle typer VOC-ladede gasser.

(iv) bluss:

Flares brukes i utgangspunktet som en sikkerhetsanordning for å brenne avgasser produsert under prosessforstyrrelser uten å benytte tilleggsbrensel. Den er egnet for avløpsgass med høy strømningshastighet som har en kaloriverdi på mer enn 2600 kcal / Nm ³ . Varme kan ikke gjenvinnes fra de resulterende forbrenningsproduktene, og fullstendig forbrenning av VOC kan ikke sikres.

(v) Oksidasjon i eksisterende kjeler og prosessvarmere:

Eksisterende kjeler eller prosessvarmere kan brukes til å forbrenne VOC-ladede gasstrømmer. Fordelene er ingen kapitalutgifter og ikke noe ekstra drivstoffbehov. Slike enheter vil ikke være i stand til å ta vare på store variasjoner i avgassstrømningshastigheten og dens kaloriewaarde. I slike typer av forbrenning av avfallsgasser, som sannsynligvis vil produsere etsende forbindelser, bør unngås. Utførelsen av slikt utstyr vil bli påvirket dersom avfallsgassen er mindre enn 1300 kcal / Nm ³ .

Katalytisk forbrenningsprosess:

Katalytisk oksidasjon av VOC-ladede avfallsgasser kan utføres ved en lavere temperatur, si 400-500 ° C ved å bruke en mindre mengde tilleggsbrensel. Innflytelsen (avfallsgassen) forvarmes normalt til ca. 260-480 ° C før den tilføres til et katalysatorkammer.

VOC-destruksjonseffektiviteten kan ligge i området 95-98% avhengig av VOC-sammensetning og konsentrasjon, katalysatortype og karakteristika, driftstemperatur, oksygenkonsentrasjon og romhastighet. Tilstedeværelse av flytende og faste partikler og polymeriserte forbindelser påvirker ødeleggelseseffektiviteten.

Oksider av platina, kobber eller krom brukes generelt som katalysator. Disse blir forgiftet av bly, arsen, kvikksølv, svovel og halogen. Ved høy VOC-konsentrasjon kan katalysator-sengetemperaturen stige til 550-600 ° C eller mer, hvorved katalysatoren kan bli deaktivert.