有機廢氣處理設(shè)備常用工藝及處理效果

 

工業(yè)有機廢氣處理的主要難點是成分復(fù)雜。如果不進行有效處理，直接排放會對大氣環(huán)境造成嚴重污染，因此廢氣處理的重要性不斷凸顯。人們應(yīng)根據(jù)實際需求使用相應(yīng)的廢氣處理設(shè)備，并仔細分析處理效果，從而不斷提高廢氣處理技術(shù)水平。本文詳細介紹了有機廢氣處理中常用的工藝，并對處理效果進行了分析和評價。

 

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。雖然這很大程度上滿足了社會的需求，但是工業(yè)發(fā)展面臨的環(huán)保壓力也越來越大。隨著大氣污染物排放的增加，企業(yè)需要將自身發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相結(jié)合，從根本上提高廢氣處理效率。廢氣處理的能效與工藝選擇密切相關(guān)，不同廢氣的性質(zhì)和濃度差異很大。人們需要從經(jīng)濟性和應(yīng)用屬性方面選擇最佳的廢氣處理工藝，從而進一步提高廢氣處理質(zhì)量。

 

1、冷凝回收處理工藝

 

不同來源的廢氣性質(zhì)和濃度不同，因此工藝選擇逐漸成為廢氣處理的重點和難點。其中，高濃度廢氣多產(chǎn)生于真空濃縮等。不難發(fā)現(xiàn)，廢氣中含有大量有機溶劑，沸點明顯。人們可以選擇低溫冷凝回收處理工藝。事實上，這一過程的能量效率取決于被處理物體的材料特性。當廢氣被置于低溫環(huán)境中時，液體的性質(zhì)會在溫度的作用下發(fā)生變化，廢氣中的大量有機溶劑會在其平衡蒸氣壓降低的過程中被分離出來，這不僅可以合理減少大氣排放，而且可以回收有機溶劑。不難發(fā)現(xiàn)冷凝回收處理工藝工藝項目少、操作簡單、資源消耗低，但廢氣處理效果非常理想，為其在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用帶來了基礎(chǔ)保障。

 

評價冷凝回收處理工藝的應(yīng)用效果，首先需要進行定量分析，一般可以根據(jù)得到的數(shù)值進行計算，進而形成對處理工藝最客觀準確的評價。在測量蒸氣壓時，人們可以以方程為基準，將不同溫度環(huán)境下的溫度值帶入方程。該方程通常涵蓋純液體蒸汽分壓、方程常數(shù)等精制因子，分別設(shè)定廢氣中溶劑的體積分數(shù)和冷凝尾氣的體積分數(shù)。經(jīng)過計算，人們可以得到干基含量，然后根據(jù)工藝流程逐一計算出批準的值，并不斷引入方程來確定廢氣回收率。

 

根據(jù)冷凝回收工藝的計算結(jié)果，人們可以確定其廢氣處理效率。事實上，當有機溶劑的沸點較高時，如果設(shè)定的冷凝溫度一致，處理后的尾氣中溶劑的總量會相對減少，這可以大大提高溶劑的回收效果，而且總量一般會比去年同期增加。有機溶劑溫度不高。如果冷凝溫度設(shè)定在-15℃以下，溶劑基本可以回收，剩下不到10%。不同的物質(zhì)有不同的物理特性，這就使得不同的物質(zhì)對溫度有不同的要求。例如甲醇、乙醇等，在-5℃以下的冷凝環(huán)境下能達到最佳的回收效果。因此，在減少大氣排放的過程中，該過程的能效是顯著的。

 

雖然冷凝回收處理工藝的應(yīng)用階段溶劑回收效率高，但當達到最佳處理溫度時，尾氣中殘留溶劑含量仍與大氣排放標準不同。也就是說，在這樣的環(huán)境下，減少廢氣的直接排放是不符合規(guī)定的，也會造成空氣污染問題。如果繼續(xù)降低冷凝溫度回收溶劑，動力指數(shù)會大大降低，尾氣中的水蒸氣會直接受到低溫的影響，造成結(jié)霜等問題。因此，有必要調(diào)整處理過程的方向和形式，使用干式真空泵回收溶劑，因為干式真空泵排放的廢氣水分較少，與低溫冷凝處理工藝相比具有明顯的優(yōu)勢。

 

目前，廢氣處理工藝的類型是多樣化的。其中，從綜合來看，冷凝回收處理工藝應(yīng)用效果良好，不僅不消耗更多的資源和資金，而且所需設(shè)備少，操作簡單，廢氣處理過程中產(chǎn)生的溶劑也可以回收利用。在治療期間，設(shè)備不需要投入大量資金。在廢氣處理過程中，企業(yè)可以依靠回收的溶劑增加經(jīng)濟收入。發(fā)現(xiàn)該方法對有機含量高的廢氣有理想的處理效果，并能實現(xiàn)大量的溶劑回收。相反，如果廢氣中的有機物含量較少，溶劑回收率會大大降低，廢氣處理的能效也會受其影響，呈下降趨勢。因此，在應(yīng)用冷凝回收處理技術(shù)的早期，應(yīng)測量廢氣中的有機含量，并通過方程計算廢氣的回收率。如果確定廢氣中的有機物含量較少，則不適合應(yīng)用冷凝回收處理技術(shù)。

 

2、水吸收處理工藝

 

部分廢氣的物理性質(zhì)使其能夠與水混合，因此可以采用水吸收法處理廢氣。在水吸收處理工藝的實際應(yīng)用階段，物理和化學(xué)吸收是發(fā)揮該工藝能效的關(guān)鍵。如果廢氣中的有機物性質(zhì)穩(wěn)定，不易改變，可以通過物理吸收的方法對廢氣進行處理。一般來說，水中可以溶解的有機物有很多種，人們在實際應(yīng)用中需要根據(jù)它們的特性來判斷。水吸收法的應(yīng)用主要依靠氣體吸收的雙膜理論。事實上，相應(yīng)的氣膜和液膜在氣相側(cè)和液相側(cè)都被覆蓋。廢氣處理時，有機物的吸收必然會產(chǎn)生相應(yīng)的阻力，膜是形成阻力的主要物質(zhì)。當氣體通過兩層膜吸收傳輸時，液相的主體會被逐一吸收，這個階段也會產(chǎn)生最大吸收值。當蒸汽和液體一致時，人們可以根據(jù)恒定值測量吸附用水量。

 

在水吸收過程的應(yīng)用階段，輸入不同的類別后會產(chǎn)生相應(yīng)的值，人們可以使用不同的公式逐一計算后確定最佳的吸收標準。一般情況下，當溫度保持在9℃時，高可溶性有機物被吸收，人們應(yīng)測量出水濃度，以確保工藝應(yīng)用中涵蓋的所有指標都能達到預(yù)期標準，從而有效提高廢氣處理效率。通過對比實際處理能效，可以發(fā)現(xiàn)水吸收法的處理效果明顯高于冷凝回收工藝，有機溶劑濃度也有所降低。因此，在9℃的水吸收環(huán)境中，水溶性有機物在水吸收處理過程中更容易被吸收，該過程的能效明顯強于冷凝回收處理過程。

 

當有機廢氣濃度一致時，吸收劑的溫度與介質(zhì)在水中的平衡程度直接相關(guān)。簡單來說，吸收劑溫度低，介質(zhì)在水中的平衡濃度高，會合理減少吸收劑的使用量；吸收劑溫度高，水中介質(zhì)平衡會降低，導(dǎo)致吸收劑消耗量增加。比如在25℃以下的溫度環(huán)境中，如果處理后的有機廢氣達到排放標準，就會在水中形成相應(yīng)的穩(wěn)定平衡濃度，以相應(yīng)的標準為核心進行測量。水吸收有機物時，只能吸收標準部分的有機物，剩余的水需要再生或直接排放。

 

事實上，在水吸收處理過程的應(yīng)用階段，液相環(huán)境中氣體的濃度不能與相平衡一致，水吸收處理過程的能效低于預(yù)期目標。因此，在處理有機廢氣時，如果僅以水吸收法為主體，雖然排放的廢氣可以達到排放標準，但會消耗更多的水資源。在技術(shù)水平上，其應(yīng)用效果較好，但在綜合技術(shù)上，其能效稍遜一籌。在水溶質(zhì)環(huán)境中，水吸收法更適合處理有機廢氣，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，水吸收法的能效明顯強于冷凝回收工藝。但這并不意味著其他高沸點有機廢氣可以通過水吸收法高效分解，其處理能效相比冷凝回收工藝會有所減弱。如果只采用這種方法進行廢氣處理，雖然處理效果可以達到排放標準，但能耗一般較大，需要結(jié)合實際情況應(yīng)用協(xié)調(diào)的處理工藝。

 

3、吸附處理過程

 

吸附可以分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要是范德華引力引起的，所以選擇性差。液化氣體越容易被吸附，物理吸附過程類似于氣體的液化，吸附熱在數(shù)值上類似于冷凝熱，可以認為是氣體在吸附劑表面的冷凝。物理吸附很容易脫附，通過改變操作壓力或溫度就可以脫附被吸附的物質(zhì)。化學(xué)吸附是指被吸附物質(zhì)在吸附劑表面形成化學(xué)鍵，吸附選擇性強。吸附熱相當于化學(xué)反應(yīng)熱，但脫附困難。在廢氣處理過程中，人們主要使用物理吸附。

 

廢氣通過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，尾氣通過風機高空排放。當吸附劑接近飽和時，引入水蒸氣或其他熱源氣體進行脫附。由于吸附劑的富集，脫附氣中的有機物含量比處理前廢氣中的有機物濃度大幅度增加，因此具有一定的回收價值。脫附氣體可由冷凝器冷凝，然后進入分層罐。如果有機物不溶于水，如甲苯等。收集油層；如果溶于水，如乙醇，會進入溶劑回收塔進一步回收。脫附氣體也可以通過催化燃燒床(鈀或鉑催化)燃燒產(chǎn)生無毒廢氣，燃燒過程中產(chǎn)生的熱量加熱熱空氣進行脫附。目前制藥行業(yè)常用的活性炭和碳纖維吸附劑對常見有機溶劑的吸附量為100~400g/kg，吸附量比較大。如果設(shè)計合理，吸附后尾氣中有機物含量可控制在100mg/m3以下，可達到排放標準。

 

4、結(jié)論

 

低溫冷凝是處理高濃度有機溶劑廢氣的有效方法。該方法具有設(shè)備投資少、能耗低、操作簡單、回收率高等優(yōu)點。它還可以在減少排放的同時回收相當數(shù)量的溶劑，具有良好的綜合效益。水吸收法處理低沸點、易溶于水的有機廢氣有一定的優(yōu)勢，但在吸收過程中會產(chǎn)生二次污染物——廢水。通過對上述有機廢氣處理工藝的分析，不難發(fā)現(xiàn)其處理能效明顯難以達到預(yù)期目標。對于低濃度廢氣，可采用吸附處理工藝進行二次處理，確保處理后的廢氣指標達到排放標準。