Phương pháp cắt giảm của VOC
Đọc bài viết này để tìm hiểu về hai phương pháp khử của VOC (Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi): 1. Phương pháp vật lý và 2. Phương pháp đốt cháy.
Các phương pháp vật lý:
Các phương pháp vật lý là ngưng tụ, hấp thụ và hấp phụ. Các phương pháp này có thể được sử dụng đơn lẻ hoặc theo chuỗi khi có ý định phục hồi VOC vì giá trị thị trường của chúng.
Ngưng tụ:
Quá trình này bao gồm làm mát trực tiếp hoặc gián tiếp một luồng khí có ảnh hưởng có chứa VOC dưới điểm sương của nó. Điều này dẫn đến sự ngưng tụ của một số VOC. Dòng khí được xử lý vẫn sẽ có VOC dư. Nồng độ của các VOC dư sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ đầu vào của chất làm mát.
Bình ngưng được đặt ở thượng nguồn của chất hấp thụ / chất hấp phụ / lò đốt. Mục đích của việc sử dụng thiết bị ngưng tụ có thể là để phục hồi các chất hữu cơ có giá trị hoặc để giảm tải VOC trên (các) đơn vị hạ nguồn. Không cần phải nói rằng một bình ngưng chỉ có thể được sử dụng khi nồng độ VOC trong dòng khí thải tương đối cao. Hiệu quả loại bỏ có thể khoảng 50-90% tùy thuộc vào nồng độ VOC ban đầu và nhiệt độ đầu vào chất làm mát.
Hấp thụ:
Để loại bỏ VOC khỏi dòng khí nói chung, nó được lọc. Với chất lỏng hữu cơ sôi cao (một loại dầu). Việc chà rửa được thực hiện hoặc trong một tháp đóng gói hoặc tháp tấm sàng hoặc buồng phun. Quá trình (hấp thụ) có thể được thực hiện hoặc lặp lại hoặc hiện tại. Thực tế phổ biến là để cọ rửa hiện tại.
Trong quá trình này, VOC được hòa tan trong chất hấp thụ (dung môi). Dòng khí được xử lý có thể được xử lý thêm hoặc thải ra khí quyển tùy thuộc vào hàm lượng VOC còn lại của nó. Nồng độ dư phụ thuộc vào nồng độ VOC ban đầu trong dòng khí ảnh hưởng, độ hòa tan VOC trong dung môi (phụ thuộc vào nhiệt độ) và tỷ lệ khối lượng khí với dung môi.
Từ dung môi chứa VOC, VOC được thu hồi bằng cách tước bằng hơi nước và dung môi không chứa VOC được đưa trở lại thiết bị hấp thụ. Một chất hấp thụ được thiết kế đúng có thể có hiệu suất loại bỏ VOC từ 90% trở lên. Hỗn hợp hơi VOC được làm lạnh và cô đặc. Quá trình này thường không kinh tế nếu nồng độ VOC trong dòng khí có ảnh hưởng nhỏ hơn 200-300 ppm.
Hấp phụ:
Khi một dòng khí chứa VOC được truyền qua một lớp các hạt hấp phụ, giả sử các hạt carbon dạng hạt đã hoạt hóa, các phân tử VOC được giữ lại trên các bề mặt bên ngoài cũng như trên các bề mặt của các hạt vi mô và vĩ mô của các hạt. Trên thực tế sự hấp phụ xảy ra trên một số điểm cụ thể (vị trí hoạt động) của các hạt hấp phụ. Khi hầu hết các vị trí hoạt động của phần lớn các hạt bị chiếm giữ bởi các phân tử VOC, tốc độ hấp phụ trở nên chậm và quá trình này bị gián đoạn.
Giường sau đó được tái sinh, nghĩa là, các chất bị hấp phụ được loại bỏ bằng cách truyền một luồng khí nóng hoặc hơi nước. Các chất được giải hấp có thể được thu hồi bằng cách ngưng tụ. Giường được tái sử dụng cho hoạt động hấp phụ. Nếu các phân tử bị hấp phụ bị giữ mạnh trên bề mặt hạt, quá trình tái sinh được thực hiện bằng quá trình oxy hóa không khí ở nhiệt độ cao hơn, theo đó các phân tử bị hấp phụ được chuyển đổi thành CO 2 và H 2 O. Một số phần của các hạt carbon (chất hấp phụ) cũng bị oxy hóa CO 2 .
Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của chất hấp phụ (VOC), loại và nồng độ của VOC, và nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của chất mang. Công suất tăng khi giảm nhiệt độ và tăng áp suất.
Công suất bị ảnh hưởng bất lợi vì độ ẩm tương đối (RH) vượt quá 50% do các phân tử nước được hấp phụ tốt hơn. Một chất hấp phụ sẽ có khả năng hấp phụ hydrocarbon thơm và halogen cao hơn so với các hợp chất oxy như alcohols, ketone và aldehyd. Trong số các loại than dừa vỏ hạt kích hoạt hấp phụ có sẵn trên thị trường đã được tìm thấy là lý tưởng cho hấp phụ VOC.
Hiệu suất loại bỏ VOC trong một hệ thống hấp phụ có thể khoảng 95%. Tuy nhiên, nó phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất hoạt động, thời gian chu trình hấp phụ và tái sinh, loại và nồng độ của các phân tử VOC có trong dòng khí.
Về mặt lý thuyết không có giới hạn trên đối với nồng độ đầu vào VOC; tuy nhiên, trong thực tế, 10.000 ppm VOC được coi là giới hạn trên. Để xử lý dòng khí có nồng độ VOC cao hơn, phải sử dụng giường lớn hơn hoặc chu kỳ ngắn hơn và quy trình này có thể không kinh tế.
Sự hấp phụ VOC từ dòng khí có nồng độ (VOC) thấp (giả sử, dưới 10 ppm) sẽ gây ra vấn đề, vì việc phục hồi VOC từ dòng giải phóng sẽ khó khăn vì hàm lượng VOC thấp.
Hấp phụ thường không được sử dụng để xử lý các dòng chứa các hợp chất dễ bay hơi, các hợp chất sôi cao, các hợp chất polyme hóa và các dòng khí mang các hạt lỏng và rắn.
Phương pháp đốt cháy:
Các quá trình đốt cháy (oxy hóa) có thể là không xúc tác hoặc xúc tác.
Các quá trình không xúc tác có thể được thực hiện theo các cách sau:
(i) Thiêu đốt trực tiếp,
(ii) oxy hóa phục hồi,
(iii) Quá trình oxy hóa tái sinh,
(iv) Pháo sáng và
(v) Oxy hóa trong nồi hơi hiện có và quá trình gia nhiệt.
Nói chung, các quá trình dựa trên quá trình đốt cháy có hiệu quả loại bỏ VOC cao, khoảng 98%. Các sản phẩm đốt là CO 2 và H 2 O. NO x và SO 2 cũng có thể được sản xuất trong quá trình đốt.
Quá trình đốt cháy không xúc tác:
Các quy trình này thường được vận hành ở nhiệt độ cao hơn, 800-1100 ° C. Hiệu quả phá hủy VOC phụ thuộc vào thời gian lưu trú, nhiễu loạn, trộn và lượng oxy có sẵn trong vùng đốt. Nhiên liệu bổ sung có thể hoặc không thể được yêu cầu tùy thuộc vào giá trị năng lượng của khí nạp VOC.
(i) Thiêu đốt trực tiếp :
Việc đốt trực tiếp được thực hiện trong buồng đốt lót chịu lửa được trang bị đầu đốt nạp nhiên liệu bổ sung. Yêu cầu nhiên liệu bổ sung trong một tình huống nhất định sẽ phụ thuộc vào giá trị năng lượng của khí VOC.
(ii) Oxy hóa phục hồi :
Trong các đơn vị oxy hóa thu hồi, khí mang VOC đến được làm nóng trước bằng cách trao đổi nhiệt gián tiếp với khí thải đi ra trước khi khí đi vào được đốt vào buồng đốt. Độ thu hồi nhiệt từ khí thải có thể nằm trong khoảng 40-70%, do đó, nhu cầu nhiên liệu bổ sung sẽ ít hơn.
(iii) Oxy hóa tái sinh:
Một đơn vị oxy hóa tái sinh có một buồng đốt và hai giường đóng gói có chứa hạt gốm sứ hoặc các vật liệu khác. Khi một luồng chứa VOC đến đi qua một chiếc giường nóng, nó sẽ bị đốt nóng trong khi chiếc giường nguội đi. Dòng tiếp theo đi vào buồng đốt và trải qua các phản ứng đốt cháy.
Khí thải từ buồng đốt sẽ chảy qua giường thứ hai và làm nóng bao bì trong khi tự làm mát. Các giường đóng gói được vận hành theo cách tuần hoàn, nghĩa là dòng quy trình được đảo ngược theo chu kỳ đều đặn. Độ thu hồi nhiệt trong một đơn vị như vậy là rất cao, do đó không cần nhiên liệu hoặc một lượng tương đối nhỏ của nhiên liệu bổ sung. Các đơn vị này không phù hợp với tất cả các loại khí tải VOC.
(iv) Pháo sáng:
Pháo sáng về cơ bản được sử dụng như một thiết bị an toàn để đốt khí thải được tạo ra trong quá trình đảo lộn mà không sử dụng bất kỳ nhiên liệu bổ sung nào. Nó phù hợp với khí thải tốc độ dòng chảy cao có giá trị năng lượng lớn hơn 2600 kcal / Nm 3 . Không thể thu hồi nhiệt từ các sản phẩm đốt kết quả và không thể đảm bảo đốt cháy hoàn toàn VOC.
(v) Sự oxy hóa trong nồi hơi và lò gia nhiệt hiện có:
Lò hơi hiện có hoặc máy gia nhiệt quy trình có thể được sử dụng để đốt cháy các luồng khí chứa đầy VOC. Những lợi thế là không có chi phí vốn và không có yêu cầu nhiên liệu bổ sung. Các đơn vị như vậy sẽ không thể quan tâm đến sự thay đổi lớn về tốc độ dòng khí thải và giá trị nhiệt lượng của nó. Trong các loại thiết bị đốt cháy khí thải, có khả năng tạo ra các hợp chất ăn mòn, nên tránh. Hiệu suất của các thiết bị như vậy sẽ bị ảnh hưởng nếu giá trị nhiệt lượng khí thải nhỏ hơn 1300 kcal / Nm 3 .
Quá trình đốt cháy xúc tác:
Quá trình oxy hóa xúc tác của khí thải có chứa VOC có thể được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn, giả sử, 400- 500 ° C sử dụng một lượng nhiên liệu bổ sung ít hơn. Chất ảnh hưởng (khí thải) thường được làm nóng trước đến khoảng 260-480 ° C trước khi cho cùng vào buồng xúc tác.
Hiệu suất phá hủy VOC có thể nằm trong khoảng 95-98% tùy thuộc vào thành phần và nồng độ VOC, loại xúc tác và đặc tính, nhiệt độ hoạt động, nồng độ oxy và tốc độ không gian. Sự hiện diện của các hạt lỏng và rắn và các hợp chất polyme hóa ảnh hưởng đến hiệu quả phá hủy.
Các oxit của bạch kim, đồng hoặc crôm thường được sử dụng làm chất xúc tác. Những thứ này bị nhiễm độc bởi chì, asen, thủy ngân, lưu huỳnh và halogen. Ở nồng độ VOC cao, nhiệt độ lớp xúc tác có thể tăng lên tới 550-600 ° C hoặc nhiều hơn theo đó chất xúc tác có thể bị vô hiệu hóa.
