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菏泽市挥发性有机化合物废气吸附处理方法的几点注意事项

文字:[大][中][小] 本文首次发布时间:2020-01-04     浏览次数:

挥发性有机化合物废气是PM2.5污染的主要原因。挥发性有机化合物废气将成为未来国家重点检查的一部分。目前,企业大多采用吸附法处理挥发性有机化合物废气。吸附和解吸温度与解吸物质的沸点有关,解吸温度越高,解吸效率越高。精科仪器在处理挥发性有机化合物废气时,建议设定解吸温度可以减少能源浪费和运行成本。精科仪器也获得了该技术的挥发性有机化合物废水处理专利。精科仪器介绍了挥发性有机化合物废气处理的工艺流程,包括吸附分支和解吸温度。在碳基吸附剂处理挥发性有机化合物的过程中,无论采用低压蒸汽解吸还是氮气解吸,解吸介质都会被加热到一定的温度以解吸被吸附物。当使用水蒸气解吸时,水蒸气通常被加热到100℃。主要利用水的潜热,不考虑设备的承压问题。使用氮气解吸时,可以选择加热温度,当温度超过100℃时,不需要考虑设备的承压问题。目前,解吸温度的选择一般是直截了当的:无论解吸的是什么物质,水蒸气温度一般都设定在100%或稍高一点;氮是根据解吸物质的性质来确定的。因此,在选择解吸温度时经常出现误解1)对于挥发性有机化合物的解吸温度,通常认为要从吸附剂上解吸这些物质,解吸温度必须高于该物质的沸点;2)由于误解,在不应使用高温解吸时,错误地使用了高温解吸,这不仅达不到理想的效果,而且造成能量浪费。2挥发性有机化合物的吸附处理挥发性有机化合物的吸附处理工艺流程如下图所示。3挥发性有机化合物处理的一般解吸方法3.1升温解吸(Temperature risk destruction)是一种升高温度,使吸附质分子从固体吸附剂中逸出并解吸的方法,称为升温解吸。加热解吸采用水蒸气、热惰性气体(如氮气)、热烟气或感应加热。3.2减压解吸减压解吸,也称为排空解吸,是一种解吸方法,其中降低饱和吸附剂周围的压力允许其上的吸附质逸出。减压后,气相中吸附质的分压为降低,平衡吸附量为降低,使吸附质脱附。3.3置换解吸是指在解吸条件下,用比原吸附质对吸附剂有更强亲和力的物质代替原吸附质的方法,称为置换解吸。3.4吹扫和解吸用未被吸附剂吸附的气体(如惰性气体)吹扫床,以解吸被吸附物,这称为吹扫和解吸。在实际应用中,它通常是几种解吸方法的组合,例如蒸汽解吸,它同时具有加热和吹扫功能。4挥发性有机化合物的解吸温度、解吸效果和解吸分析4.1挥发性有机化合物。一些挥发性有机化合物的解吸温度和效率可以在工程实践中观察到,如下表所示。从上表可以看出:

(1)解吸温度与物质的沸点关系不大。以三甲基苯为例,其沸点为164.7℃,在100℃使用水蒸气时,可以很好地解吸(解吸率为97.01%)。对于远低于其沸点的丙烯酸(沸点141℃),用100%水蒸气解吸完全没有影响。

(2)从上表中的各种物质来看,所有饱和蒸汽压在10.0千帕以上的物质都可以用100%水蒸气很好地解吸。而饱和蒸汽压较低的物质,如苯乙烯(25℃时为0.841)、邻苯二甲酸二丁酯(148.2℃时为0.13)、丙烯酸丁酯(20℃时为0.53)等。虽然沸点比三甲基苯低得多,但由于饱和蒸汽压低,它们不能用100%水蒸气解吸。可以得出结论,物质的解吸温度基本上与其沸点无关,但与其饱和蒸汽压密切相关。

(3)有些物质由于饱和程度低而难以解吸 当温度降至110℃时,解吸率达到99.20%的峰值。因此,温度越高,解吸越彻底,解吸温度越高,解吸效率越低。在这种情况下,应通过实验仔细选择合适的解吸温度,以获得最佳解吸效率。

4.2分析(1)解吸温度和饱和蒸汽压之间的关系]。就脱附原理而言,吸附质从吸附表面脱附的根本原因是吸附质分子必须克服吸附表面对其的吸引力,并增加其与表面分离的驱动力。换句话说,为了从吸附剂表面解吸被吸附物分子,有必要给予其能量或驱动力以从吸附剂表面“蒸发”到吸附剂摆动通道中,从而进入气相主体。在常用的解吸方法中,加热解吸是为了提供能量来增加分子的动能。吹扫解吸和减压(真空)解吸都是针对吸附剂降低的孔道中废气分子的分压,即蒸汽压,以引起废气的浓度差,从而为废气分子从吸附剂表面转移到气相提供驱动力。驱动力越大,废气分子的解吸速度越快。因此,从这个理论出发,不难理解吸附质的解吸温度与其饱和蒸汽压直接相关,与沸点无关。(2)当一些低饱和蒸汽压的物质被解吸时,如果温度过高,解吸速率会降低。从吸附的分类来看,它可以分为物理吸附和化学吸附。在物理吸附中,形成的键能仅在范德瓦尔斯力(van der Waals force)的范围内,即最大值仅为约80 kJ/kmol,而化学吸附的吸附键能可达到400 kJ/kmol以上。在物质的吸附中,经常会有一种现象:当温度低时,就是物理吸附;如果温度上升,它可能会转化为化学吸附[3]。换句话说,当解吸温度过高时,现有的物理吸附状态可能转变为化学吸附状态,从而吸附键的键能大大增加,因此解吸不容易。这就是为什么温度太高,但物质的解吸率下降。当然,如果你想彻底理解这个问题,你只能在两种状态下对吸附键的键能进行测定。然而,仍然很难确定吸附键的键能测定。虽然有些人可以用同步辐射光离子化的方法来测定某些物质化学键的键能测定,但用这种方法还不能很好地测定吸附键的键能测定,目前还没有报道。关于解吸温度确定的5点建议(1)对于饱和蒸汽压为10kPa的物质,原则上可以用100℃的蒸汽进行解吸;然而,从节能的角度来看,建议对于具有较高饱和蒸汽压和较低沸点(如70℃)的物质,如丙酮:沸点56.1℃,饱和蒸汽压2371.86千帕(100℃););四氢呋喃:沸点66℃,饱和蒸汽压101.33千帕(66.0℃);二氯甲烷:沸点39.75℃,饱和蒸汽压80.00千帕(35℃)等。建议使用较低温度的氮气进行脱附,脱附剂不仅可以达到降低的温度,而且在冷凝脱附的混合气体时还可以节约能源,无需使用非常低温度的冷凝液进行冷凝分离(例如,二氯甲烷需要在7℃下用低温水冷凝分离)。由于采用氮气解吸,也节省了冷凝水处理的问题。(2)低饱和蒸汽压物质采用高温解吸时,也应采用合适的温度进行解吸,这样不仅解吸效率高,而且达到节能的目的。当然,对于各种物质的解吸温度的选择,目前还没有现成的数据可以查询,需要反复实验来初步确定,然后进行经济可行性分析,最终确定所选择的解吸温度I是否

挥发性有机化合物废气处理进行解吸处理时,挥发性物质与其沸点无关。最相关的是蒸发时的压力沸点。从节能的角度来看,对于低沸点、高饱和蒸汽压的挥发性有机化合物,建议使用低温(如100℃)氮气进行脱附,这样不仅可以节省脱附过程中的能量,还可以达到冷凝分离过程中的节能目的,还可以节约污水处理的成本。精科仪器目前,在处理挥发性有机化合物废气时,所获得的特殊废气处理技术可以有效解决与废气处理相关的能源问题。

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