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詳解VOC廢氣處理技術(shù)氧化法的主要工藝

來源:www.freshplaza.com.cn         發(fā)布時(shí)間:2021-01-26 返回列表
對于有毒、有害,而且不需要回收的VOC,熱氧化法是最適合的處理技術(shù)和方法。氧化法的基本原理:VOC與O2發(fā)生氧化反應(yīng),生成CO2和H2O,化學(xué)方程式如下:
從化學(xué)反應(yīng)方程式上看,該氧化反應(yīng)和化學(xué)上的燃燒過程相類似,但其由于VOC濃度比較低,在化學(xué)反應(yīng)中不會產(chǎn)生肉眼可見的火焰。一般情況下,氧化法通過兩種方法可確保氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行:a) 加熱。使含有VOC的有機(jī)廢氣達(dá)到反應(yīng)溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低,則氧化反應(yīng)可在催化劑表面進(jìn)行。所以,有機(jī)廢氣處理的氧化法分為以下兩種方法:
a) 催化氧化法。現(xiàn)階段,催化氧化法使用的催化劑有兩種,即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等,它們以細(xì)顆粒形式依附在催化劑載體上,而催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩,或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素金屬氧化物,比如MnO2,與粘合劑經(jīng)過一定比例混合,然后制成的催化劑。為有效防止催化劑中毒后喪失催化活性,在處理前必須徹底清除可使催化劑中毒的物質(zhì),比如Pb、Zn和Hg等。如果有機(jī)廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質(zhì)無法清除,則不可使用這種催化氧化法處理VOC;
b) 熱氧化法。熱氧化法當(dāng)前分為三種:熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三種方法的主要區(qū)別在于熱量回收方式。這三種方法均能催化法結(jié)合,降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度。
熱力燃燒式熱氧化器,一般情況下是指氣體焚燒爐。這種氣體焚燒爐由助燃劑、混合區(qū)和燃燒室三部分組成。其中,助燃劑,比如天然氣、石油等,是輔助燃料,在燃燒過程中,焚燒爐內(nèi)產(chǎn)生的熱混合區(qū)可對VOC廢氣預(yù)熱,預(yù)熱后便可為有機(jī)廢氣的處理提供足夠空間、時(shí)間,最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的無害化處理。
在供氧充足條件下,氧化反應(yīng)的反應(yīng)程度——VOC去除率——主要取決于“三T條件”:反應(yīng)溫度(Temperat)、時(shí)間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯(lián)系的,在一定范圍內(nèi),一個(gè)條件的改善可使另外兩個(gè)條件降低。熱力燃燒式熱氧化器的缺點(diǎn)在于:輔助燃料價(jià)格高,導(dǎo)致裝置操作費(fèi)用比較高。
間壁式熱氧化器指的是在熱氧化裝置中,加入間壁式熱交換器,進(jìn)而把燃燒室排出氣體的熱量傳送給氧化裝置進(jìn)口處溫度比較低的氣體,預(yù)熱完成后便可促成氧化反應(yīng)?,F(xiàn)階段,間壁式熱交換器的熱回收率最高可達(dá)85%,因此大幅降低了輔助燃料的消耗。一般情況下,間壁式熱交換器有三種形式:管式、殼式和板式。由于熱氧化溫度必須控制在800 ℃~1 000 ℃范圍內(nèi),因此,間壁式熱交換必須由不銹鋼或合金材料制成。所以間壁式熱交換器的造價(jià)相當(dāng)高,而這也是其缺點(diǎn)所在。此外,材料的熱應(yīng)力也很難消除,這是間壁式熱交換的另外一個(gè)缺點(diǎn)。
蓄熱式熱氧化器,簡稱為RTO,在熱氧化裝置中計(jì)入蓄熱式熱交換器,在完成VOC預(yù)熱后便可進(jìn)行氧化反應(yīng)?,F(xiàn)階段,蓄熱式熱氧化器的熱回收率已經(jīng)達(dá)到了95%,且其占用空間比較小,輔助燃料的消耗也比較少。由于當(dāng)前的蓄熱材料可使用陶瓷填料,其可處理腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。