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          有機廢氣處理中常用的工藝及處理效果分析

          瀏覽: 發表時間:2019-01-10 21:28:35

               處理高濃度有機溶媒廢氣,低溫冷凝是一種有效的方法,該方法具有設備投資少、動力消耗低、操作簡單、回收效率高等優點,減排的同時還能回收數量可觀的溶媒,綜合效益好。水吸收法在處理低沸點、易溶于水的有機廢氣時具有一定優勢,但是在吸收過程中會產生二次污染物——廢水。分析以上有機廢氣處理工藝后,人們不難發現,其處理能效明顯與預期目標難以相符,針對低濃度廢氣可以應用吸附處理工藝進行再次處理,確保處理后的廢氣指標能夠達到排放標準。

          1冷凝回收處理工藝

                不同來源的廢氣的性質和濃度存在差異,因此,工藝選擇逐漸成為廢氣處理中的重點及難點。其中,高濃度廢氣大多在真空濃縮等環節產生,通過對該類廢氣進行研究不難發現,廢氣中含有大量有機溶媒,具有較為明顯的沸點。人們可以選擇低溫冷凝回收處理工藝,實際上,該工藝能效作用的發揮依托處理對象的物質性質。將廢氣置于低溫環境中,液體屬性就能在溫度作用下發生改變,在其平衡蒸氣壓下降的過程中,廢氣中的有機溶媒會大量分離出來,這樣不僅能夠合理縮減大氣排放量,更能回收利用有機溶媒。人們不難發現,冷凝回收處理工藝在實際應用階段流程化項目較少,操作簡單,耗費的資源普遍不高,但是廢氣處理效果十分理想,這就為其在工業生產中的廣泛應用帶來了基礎保障。對冷凝回收處理工藝的應用效果進行評價,首先需要進行定量分析,一般情況下可以根據獲得的數值進行計算,然后就能對處理工藝形成最客觀、精準的評價。在衡量蒸氣壓時,人們可以以方程式為基準,在溫度不同的環境下,可以將溫度數值帶入方程式中。此方程式中通常涵蓋純液體蒸汽分壓、方程式常數等細化要素,分別對廢氣中溶媒的體積分數、冷凝后尾氣中的體積分數進行設定。計算后,人們就能獲得干基含量,再根據工藝處理流程對核定數值進行一一計算,不斷帶入方程式,就能確定廢氣回收率。根據冷凝回收處理工藝的計算結果,人們就能確定其廢氣處理效率。實際上,在有機溶媒沸點高的情況下,如果設定冷凝溫度是一致的,那么經過處理的尾氣中溶媒總量就會相對下降,這就能夠大大提高溶媒回收效果,其總量與同比相較普遍增高。有機溶媒對溫度的要求并不高,如果將冷凝溫度設定在-15℃以下,溶媒基本都能被回收,僅剩不到10%。不同物質的物理特性存在差異,這就使得不同物質對溫度的要求大不相同,例如,甲醇、乙醇等,在-5℃以下的冷凝環境下就能達到更佳回收效果。因此,在減少大氣排放的過程中,該工藝的能效作用顯著。雖然在冷凝回收處理工藝應用階段,溶媒回收效率較高,但是在達到更佳處理溫度時,尾氣中所剩的溶媒含量仍舊與大氣排放標準存在一定差異。也就是說,在此種環境下,降廢氣直接排放是不符合規定的,也會造成大氣污染問題。如果采取繼續降低冷凝溫度的方法來回收溶媒,會導致動力指標大大削減,尾氣中的水蒸氣也會受到低溫直接影響,出現結霜等問題。這就需要調整處理工藝的方向及形式,應用干式真空泵對溶媒進行回收,因為干式真空泵排出的廢氣中水分較少,與低溫冷凝處理工藝對比,其優勢作用為明顯。

                  現階段,廢氣處理工藝中涵蓋的工藝類型具有一定的多樣化特點。其中,冷凝回收處理工藝從綜合方面來看,應用效果較好,不僅不會耗費較多資源和資金,所需設備也較少,操作簡單,在對廢氣進行處理時產生的溶媒也能夠回收利用。處理期間,設備運行不需要投入大量資金,在廢氣處理過程中,企業可以依托回收后的溶媒增加經濟收入。研究發現,該方法對有機物含量高的廢氣處理效果較為理想,能夠實現對溶媒的大量回收,廢氣處理效果較為理想。相對地,如果廢氣的有機物含量較少,溶媒回收量就會大大縮減,而廢氣處理能效也會受其影響,呈現下降趨勢,因此,在應用冷凝回收處理工藝的前期階段,應當對廢氣中有機物含量進行衡量,通過方程式對廢氣回收率進行計算,如果確定廢氣中有機物含量較少,就并不適宜應用冷凝回收處理工藝。

          2水吸收處理工藝

                 部分廢氣的物理性質使得其能夠與水融合,該種廢氣就可以應用水吸收法進行處理。在水吸收處理工藝實際應用階段,物理及化學吸收是其工藝能效發揮的關鍵點,如果廢氣中有機物質的性質較為穩定,不易發生性質變化,就可以應用物理吸收方式對廢氣進行處理。一般情況下,能夠與水相溶的有機物質存在較多類型,人們在實際應用中需要結合物質特性進行判斷。水吸收法的應用主要依托于氣體吸收的雙膜理論,實際上,在氣相側和液相側的兩個范疇中都涵蓋與之對應的氣膜及液膜。在對廢氣進行處理時,吸收有機物質必然會產生相應阻力,而膜就是形成阻力的主要物質,當氣體被吸收并經由兩個膜傳遞后,液相主體就會被逐一吸收,這一階段也會產生最大吸收值,當汽液一致后,人們根據恒定數值就能衡量吸附用水量。在水吸收工藝應用階段,進入不同范疇后都會產生相應數值,在利用不同的公式對其進行逐一、完善的計算后,人們就可以確定吸收標準。一般情況下,在溫度保持9℃時,針對可溶性較強的有機物質進行吸收,人們應當衡量水排放濃度,保證工藝應用中涵蓋的各項指標都能達到預期標準,以有效提高廢氣處理效率。通過對實際處理能效進行對比可以發現,以相同規格的有機廢氣為主體,水吸收法的處理效果明顯高于冷凝回收處理工藝,有機溶媒的濃度也有所下降。因此,在9℃水吸收環境下,易溶有機物在水吸收處理工藝中更加便于吸收,相對地,該工藝的能效作用明顯強于冷凝回收處理工藝。在有機廢氣排放濃度一致的情況下,吸收劑溫度與介質在水中的平衡度存在直接聯系。簡單地說,如果吸收劑溫度低,介質在水中的平衡度濃度就高,使得吸收劑應用量合理縮減;如果吸收劑溫度高,介質在水中體現的平衡度就會下降,這會導致吸收劑耗用量增加。例如,在25℃以下的溫度環境中,如果完成處理的有機廢氣符合排放標準,其在水中就會形成相應穩定的平衡濃度,以相應標準為核心對其進行衡量,當水對有機物進行吸收時,只能吸取標準部分的有機物,而剩余的水就需要進行再生處理或直接排放。實際上,在水吸收處理工藝應用階段,氣體在液相環境中的濃度并不能與相平衡時保持一致,水吸收處理工藝的能效作用要比預期目標低。因此,在對有機廢氣進行處理時,如果僅以水吸收方法為主體,雖然排出的廢氣能夠達到排放標準,卻會耗費較多水資源。以技術水準來說,其應用效果良好,但是綜合技術來看,其能效作用稍顯遜色。在水溶質環境下,水吸收法更加適用于處理有機廢氣,尤其是沸點低、水溶性強的有機廢氣,無論是有機物回收還是有機物濃度,水吸收法的能效作用都明顯強于冷凝回收工藝。但是,這并不代表其他沸點高的有機廢氣也能在水吸收法中得到高效分解,其處理能效與冷凝回收工藝相比應用優勢也會有所弱化。如果廢氣處理只應用這一種方法,雖然處理效果能夠達到排放標準,但是能源消耗量普遍較大,這就需要結合實際情況應用與之協調的處理工藝。

          3吸附處理工藝

                 吸附作用分為物理吸附和化學吸附兩種。物理吸附主要是由范德華引力而引起的,因此選擇性差。越易液化的氣體越容易被吸附,物理吸附過程與氣體的液化相似,吸附熱在數值上也與冷凝熱相近,可以看作氣體在吸附劑表面的凝聚。物理吸附可以很方便地脫附,通過改變操作的壓力或者溫度,從而將被吸附的物質脫附下來?;瘜W吸附是指被吸附的物質在吸附劑表面形成化學鍵,吸附作用選擇性強,吸附熱與化學反應熱相當,但是脫附困難。在廢氣處理工藝中,人們主要利用物理吸附作用。廢氣經阻火器和氣流分布器進入吸附床,廢氣中的有機成分被吸附劑吸附,尾氣經風機高空排放。當吸附劑接近飽和后,通入水蒸氣或其他熱源氣脫附,由于吸附劑的富集作用,脫附氣中有機物含量比處理前廢氣中有機物的濃度大幅度提高,因此具有一定的回收價值。脫附氣可經過冷凝器冷凝后進入分層罐,如果有機物不溶于水,如甲苯等則冋收油層;若溶于水,如乙醇等則去溶媒回收塔進一步回收處理。脫附氣也可以經過催化燃燒床(鈀或者鉑催化)燃燒生成無毒的廢氣排放,燃燒過程產生的熱量加熱解吸用熱空氣。目前,常用的活性炭和碳纖維吸附劑對常見的制藥行業有機溶媒的吸附容量在100~400g/kg,吸附容量比較大,如果設計合理,吸附后尾氣中有機物的含量可以控制在100mg/m3以下,可以實現達標排放。



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