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RTO之处理VOCs污染物的研究进展介绍

发布时间:2020-11-11 作者:分子筛

   挥发性有机化合物排放的人为来源主要包括固定燃烧源,道路移动源,RTO工业过程源,溶剂源等。随着工业的发展和溶剂产品的广泛使用,溶剂使用来源和道路移动源的比例增加迅速。2013年,环境保护部发布的《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》明确提出了相应的污染防治方法,适用于含有从生产到消费的产品的各种VOCs。其控制技术可分为源控制和终端处理。在最终处理中,吸附法,燃烧法和生物净化法在国内外都很常用。

   对于具有可回收价值的VOC,通常通过吸附再循环;对于没有回收价值的VOC,通常通过燃烧或生物净化进行处理。燃烧方法是指VOCs废气中含有一定量和低热值的废气。它不需要传统的热交换设备进行废热回收,这样可以减小燃烧器的尺寸,并为VOC的清洁和有效燃烧提供了新的途径。

  多孔介质不仅是VOCs废气燃烧的载体,也是热循环的媒介。因此,在选择多孔介质材料时,应考虑热力学性质,以及流动和传热性质。目前常用的多孔介质材料有SiC,RTO资讯Al2O3,ZrO2,莫来石等,其结构多为蜂窝陶瓷,泡沫陶瓷或颗粒填充床。

  通常,VOC的废气成分非常复杂。为了使所有组分的VOC在多孔介质中完全燃烧和分解,使用流动转换技术的往复式多孔介质燃烧技术(CFRC)已经受到广泛关注,即VOCs。气体以一定的循环从多孔介质的两端交替进入,以实现超绝热燃烧。与单向流燃烧相比,该燃烧方法可以更好地利用烟气中的热量,提高预热区的温度,使燃烧更稳定,提高VOCs的去除率。与再生燃烧方法相比,该技术不需要单独的燃烧室,也不需要添加辅助燃料,rto焚烧炉这减小了设备的尺寸并提高了经济性。 DOBREGO等。使用数值模拟来比较DC和往复多孔介质中VOCs的性能。结果表明,往复式多孔介质燃烧可以更好地适应VOCs浓度和流速的变化,提高系统稳定性和VOCs去除率,烟气出口温度降低100~400K。

     直接燃烧法是指将VOC用作燃料或用于在焚烧炉中燃烧的助燃助剂的方法。该方法适用于处理高浓度,高热值,无回收价值的VOCs废气;对于低浓度VOC,废气通常需要在燃烧前吸附和浓缩,或者通过添加辅助燃料来增加燃烧废气的热值。该方法主要受VOC的组成和浓度的限制。李春生分析了电子元件厂产生的VOCs,发现浓度低(800mg/m3),但成分易燃,不含N,S等元素。因此,采用燃烧法混合燃烧法。挥发性有机化合物用氢气排出,然后燃烧形成二氧化碳和水,不会造成二次污染。作为辅助燃料的氢气来自工厂的氨分解炉,这大大降低了直接燃烧方法的运行成本。

  燃烧温度,燃烧室中的停留时间和湍流混合通常被认为是影响VOC分解效率(DRE)的主要因素。燃烧室中的温度通常在700和1000℃之间,因此含碳有机物质可以通过燃烧完全氧化成CO 2。已经发现,当操作温度接近1000℃时,在燃烧产物中容易产生氮氧化物和二恶英,并且一些卤化化合物也转化成相应的氧化物,导致二次污染。另外,保持高温需要非常昂贵的耐火材料,并且当VOC具有低的废气浓度时,还需要提供辅助燃料以提供热量以维持燃烧,这增加了处理VOC的成本。

  VOC在燃烧室中保留的时间通常为0.3至1秒。该时间基于它们的DRE,然后根据燃烧室的体积与VOCs气体流速之间的关系计算。当停留时间过长时,燃烧产生的热量不能保持气体继续燃烧,容易引起熄火;当停留时间太短时,VOCs气体不会完全燃烧和分解。例如,自燃温度为562.2°C的苯在732.8°C的燃烧室中停留1秒,其DRE为99.99%,可以认为是完全燃烧和分解的;乙烷,甲苯和氯乙烯在此温度附近具有相同的DRE。为达到此效果,甲烷需要将燃烧温度提高到840.6°C。因此,处理不同的VOC组合物需要不同的燃烧温度和停留时间。

  再生热氧化器(RTO)的主体结构包括燃烧室,再生器和切换阀。 RTO系统可以是单室(再生器),双室或多室系统。使用双室RTO系统。原理是燃烧后产生的高温余热储存在再生器中,VOCs废气通过转换阀由燃烧室前面的再生器预热,并在少量的燃烧下进行燃烧。辅助燃料。系统原理如图2所示。与直接燃烧法相比,再生热燃烧法具有更高的热效率(95%)和加工效率(99%),可以处理大量,中低浓度的VOCs。系统的物理特性(材料类型,填充形式,再生器的几何形状等)和操作参数(进气速率,换向周期,气体成分和浓度等)通常被认为是去除效率(DRE) VOCs和热回收效率(TRE)具有很大的影响。

  典型的储热材料包括陶瓷,堇青石,高铝等。目前,陶瓷通常用作再生器。填充形式分为随机类型和结构类型。目前,结构填充床,即再生器,通常用于工业中。它由矩形陶瓷材料块组成,每块陶瓷材料包含一个蜂窝单元,然后将其整齐地堆叠在再生器中。这是因为结构化填充床具有较高的堆积密度和比表面积,并且VOCs通过期间的压力损失小,因此VOC的热回收效率和气体处理量大大提高。

  再生器部分的几何形状通常由VOC的流速决定。系统换向周期对VOC的加工效率也有一定的影响。通常的换向周期为0.5到2秒。在稳定状态下,系统效率主要受流量和切换周期的影响。切换周期越长,燃烧温度越高。燃烧室直径越长,轴向温度分布曲线越平坦。燃烧室外壁的隔热层的厚度也会影响燃烧温度,但当它增加到一定值时,这种效果就会消失。

  将VOCs废气完全氧化成CO2和H2O的过程。燃烧方法可以处理不同浓度的VOC,去除率高达95%。燃烧产生的热量也可用于废热利用,不易造成二次污染。它广泛用于工业VOC的加工。

  挥发性有机化合物气体的浓度对燃烧有重要影响,高浓度的挥发性有机化合物必须在燃烧前与空气充分混合。该研究发现,当挥发性有机化合物浓度超过其爆炸下限(LEL)的25%时,可能存在爆炸危险。然而,当VOC的浓度太低时,需要更高的燃烧温度,这增加了工艺气体的成本。通常基于不同浓度和组分的VOC来选择合适的空气混合比。

  燃烧后余热的使用也是当今研究的热点:一种方法是通过收集再生器的废热来预热进入燃烧室的VOC。该方法可使废热利用率达到95%,提高经济效益。该方法逐渐发展为再生燃烧方法;另一种方法是通过热交换器将热量传递给其他设备以供使用。贾海亮等人提出利用印刷企业直接组合的组合,利用烟气余热加热制冷机组的稀释溴化锂溶液,降低企业的能耗。

  目前,国内外催化燃烧VOCs的热点主要集中在不同催化剂的选择上,制备出活性高,稳定性好,毒性强,寿命长的催化剂。催化剂可根据其活性组分分为三类,即贵金属催化剂,非贵金属催化剂和复合金属氧化物催化剂。

  与催化燃烧和RTO相比,RCO具有更高的热效率和环境和经济效益。经过多年的发展,该技术已相对成熟和商业化,广泛应用于印刷,包装,化工,制药等行业的VOCs。处理。

  燃烧除去挥发性有机化合物已在国内外取得了一定的成果,但仍有许多问题有待解决。

     (1)对于催化燃烧方法,VOCs废气可在较低温度下进行燃烧反应,提高了系统安全性和处理效率;但同时,由于催化剂的存在,要求VOC的组成高。当它含有灰尘,水蒸气和S和Cl等元素时,可能会导致催化剂堵塞,中毒和失活。结合实际应用工艺条件和催化燃烧机理,制备高活性,低价格,高毒性,长寿命的催化剂仍是未来研究的重点。同时,水蒸气对催化燃烧过程的影响更加复杂,其影响机制还需要进一步研究。此外,国内外学者大多使用单组分或双组分气体进行催化燃烧VOCs测试。

 (2)对于非催化燃烧方法,可以处理不同浓度和组成的VOC,特别是当废气中含有易被催化剂中毒的气体时,非催化燃烧方法是更好的选择。然而,非催化燃烧方法通常需要较高的燃烧温度。虽然高温有利于VOC的去除,但它也有一些不良后果:如直接燃烧,过高的燃烧温度会导致烟气中的二次污染;对于再生热燃烧方法,燃烧温度太高,这可能导致诸如切换阀之类的精密部件的损坏。然而,具有应用前景的多孔介质燃烧方法也可能在连续的高温条件下引起材料烧结。造成这种现象的原因是燃烧挥发性有机化合物产生的热量不能及时通过多孔介质材料传递,因此是否可以将冷却水管埋在多孔介质材料中以提取部分热量以保持热量平衡并避免过高的温度。此外,多孔介质主要由不参与燃烧的惰性材料制成。




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文章来源:中国吸附剂网

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