有机废气处理的四要素

有机废气处理的四要素

 

1.废气处理工艺要素的比较与选择

常见的有机废气处理工艺包括活性炭/棉吸附、生物洗涤吸收、等离子体、光催化氧化、冷凝回收、催化燃烧、热燃烧等。但需要根据实际情况选择合适有效的处理工艺。

一般情况下，***先要考虑污染因素，废气的浓度和排放量；其次，应考虑所需的去除效率；在理解上述两个方面的基础上，应该重新考虑这个过程。但需要进一步分析废气的温度、湿度、污染因子(熔点、沸点、可燃性、水溶性、卤素含量、粘度)的***性和非有机污染因子(如颗粒物)。同时，还应考虑处理过程的安全性、经济性和稳定性。

2.活性炭吸附过程

有机废气处理工艺的原理及应用范围

活性炭是活性炭，具有比表面积***、孔隙多的***点，使其具有很强的吸附能力。一般来说，颗粒碳的比表面积可达700-1200m2/g，孔径在1.5纳米至5微米之间。吸附的方式有两种:一是活性炭和气体分子之间的范德华力。当气体分子通过活性炭表面，范德华力起主导作用时，气体分子***先吸附到活性炭的外表面，小于活性炭孔径的分子通过内部扩散转移到内表面，从而达到吸附效果，这就是物理吸附；二是吸附质与吸附剂表面原子之间的化学键合成，即化学吸附。活性炭吸附一般适用于风量***、浓度低、湿度低、粉尘含量低的有机废气。

2.2影响有机废气处理吸附效果的因素

活性炭的吸附能力主要受其比表面积、孔径、分子间作用力和化学键合成的影响，在实际应用中，活性炭装置设计的关键是活性炭的过滤面积、过滤风速和层厚。

活性炭过滤的风速见《吸附法工业有机废气处理工程技术规范》(HJ2026—2013)。颗粒吸附剂的气速应低于0.6m/s，纤维状吸附剂的气速应低于0.15m/s，蜂窝状吸附剂的气速应低于1.2m/s；过滤面积可以根据处理风量和过滤风速来计算。

碳层厚度的设计需要结合废气浓度、去除效率和活性炭更换时间等因素。碳层厚度的计算一般有两种方式:***先根据活性炭的更换周期确定活性炭的总装载量，然后根据过滤面积计算碳层厚度；其次，考虑吸附箱尺寸、碳层风阻和过滤风速，根据经验直接选择一个厚度值。

上述设计是基于活性炭的吸附速率为定值或无穷***到可以忽略不计的条件。在实践中，目前无法有效计算吸附率。不同的碳，不同的过滤风速，不同的风压等。会影响碳层的吸附速率。

实践中，影响炭层吸附速率的因素有:吸附质浓度、风压、温度、活性炭比表面积等。

停留时间确定后，可以根据设计的过滤风速计算活性炭的厚度。

在相同条件下，活性炭层越厚，其去除效率越高。但在实际应用中，为了提高设备的经济性，通常认为活性炭层的厚度不能无限加厚。因此，活性炭层厚度的选择需要根据去除效率和碳本身吸附速率的要求进行有效的设计和计算。可以看出:(1)当碳层的厚度较小时，碳层容易被穿透，并且吸附速率较慢，导致去除效率降低；(2)如果碳层的厚度***，吸附速度快，碳层就不容易被穿透，碳可以长时间使用。

3.催化燃烧过程

3.1工艺原理和适用范围

催化燃烧是利用贵金属催化剂降低废气中有机物的活化能，使有机物在较低温度下(一般在250 ~ 300°C左右，不同组分有机物的催化燃烧温度不同)无焰燃烧。原理是废气通过催化剂时，先吸附在催化剂表面，然后在一定温度下催化燃烧，达到净化的目的。目前常用于有机废气处理的催化剂有蜂窝状钯金属催化剂和铂金属催化剂。催化燃烧方式有电加热和燃气加热，燃烧方式有直接催化燃烧(CO)和再生催化燃烧(RCO)。催化燃烧一般适用于空气体积小、浓度高、温度高的气态有机物，废气中不能含有硫、铅、汞、砷、卤素等会使催化剂中毒的物质。

3.2废气处理设计中的注意事项

(1)能耗:催化燃烧需要在一定温度下进行，低温气体必须加热。风量越***，能耗越***，运行成本越高；因此，在选择这种工艺时，在保证收集效率的前提下，尽可能减少排风量，既能提高废气浓度和废气的单位热值，又能减少风量和能耗；同时要考虑热量回收尾气中的热量。

(2)设备启动预热:设计时，设备预热应是动态预热，而不是静态预热；初始预热阶段使用的气体一般是空气，不是废气，系统达到设计温度后才能切换为废气。

(3)安全性:有机废气一般易燃易爆。虽然高浓度可以回收有机燃烧产生的部分热量，降低能耗，但在处理过程中必须将其浓度控制在爆炸极限以内。一般需要设置防爆板、可燃气体探测器、紧急排空阀、稀释阀、防火阀等。

(4)热量回收方式:在能耗可接受的范围内，对于小风量，一般采用简单管直接换热回收热量；对于超出可接受范围的能耗，一般需要***风量的再生催化燃烧，可以提高热量回收效率。

4.活性炭吸附脱附催化燃烧组合工艺

4.1过程原理

在实际应用中，活性炭吸附和催化燃烧可以单***使用，也可以组合使用。组合使用主要是利用它们的互补***性:活性炭吸附适用于***风量低浓度废气，催化燃烧适用于小风量高浓度废气，活性炭高温吸附的有机物可以脱附J..从另一个角度来看，这种组合工艺可以视为活性炭的现场回收工艺，不仅降低了吸附饱和后活性炭的更换和处置成本，而且避免了因吸附饱和而未能及时更换活性炭而导致的过量排放风险。

4.2设计要点

随着催化燃烧废气处理的应用越来越多，相关技术也日趋成熟。在设计方面，主要包括以下几个要点:一是加热换热和尾气热回收换热的设计；***二，催化剂填料层的设计和催化剂的选择；***三，设备运行控制和安全控制的设计。

4.3设计注意事项

目前气体加热、换热、催化剂填料层的设计可以参考相关资料进行设计计算，但由于各设备厂家之间的市场竞争和技术保密，关键的设计计算无法查阅。现将该系统在实际工程应用中发现的一些问题总结如下。

(1)活性炭加热和催化燃烧室加热控制。采用脱附+催化燃烧时，应先将催化燃烧室的温度升至工作温度，然后将活性炭逐渐加热脱附；然而，一些制造商设计在催化燃烧室的温度没有达到设计温度时脱附活性炭，这导致脱附的废气不能有效地通过催化燃烧室燃烧。

(2)预热催化燃烧室。当催化室预热时，催化室中的空气被静态加热而不是动态加热，这导致一旦废气进入催化燃烧室，催化室的温度迅速下降，从而达不到催化燃烧的温度。

(3)利用催化燃烧的热尾气作为活性炭的脱附气体。催化燃烧尾气温度相对较高，一般在300℃左右。为了降低能耗，一些制造商设计使用处理后的尾气作为脱附热气。活性炭的脱附温度只需80-90℃，尾气必须冷却后才能使用。如果温度不能降低到设计范围，就会有活性炭着火的危险；而且脱附产生的有机废气是高浓度的浓缩废气，与高温气体接触也有爆炸的危险。如果采用燃气加热，燃气燃烧产生的废气和燃气本身所含的一些因素也会对活性炭和催化剂产生不利影响；如果对燃气的使用没有很***的控制，天然气不燃烧直接进入催化装置，一旦点燃就会爆炸，比电加热更有风险。