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广东某新材料科技有限公司废气来源是车间生产主要成分为环己烷,设计废气量:1000m³/h;废气浓度:≤17500mg/m³;废气成分是:氮气、环己烷等有机物;废气温度:50-60°C;排放规律:连续排放;排放时间:24h/300d;
排放要求:检测项目NMHC,浓度限值为80mg/m3
VOCs废气处理方法介绍
含VOCs废气的治理,优先选择成本低、能耗少、无二次污染的处理方法。同时,尽量实现资源的循环利用,或利用废气的余热。下面对几种主要VOCs废气处理方法进行简单介绍。
冷凝法:
冷凝法就是将工业生产产生的废气直接进行冷却,使废气中的VOCs达到过饱和状态而冷凝成液态,从而实现分离回收,并使废气达到排放标准。当有机废气浓度高、温度低、风量小时,可采用冷凝法进行净化处理。冷凝法一般应用于制药、石化行业。对于沸点较低的物质,冷凝很难实现达标排放,通常还会在冷凝后再加装一级或多级其他VOCs工业废气处理设备,以实现达标排放。
吸收法:
吸收法就是将废气通入吸收液中进行吸收净化。吸收液饱和后进行加热解吸、冷凝回收等处理。吸收法通常在低浓度、低温度、大风量且有廉价吸收剂可选择的情况采用。但由于吸收法需要配备加热解吸回收装置,投资往往较大。
直接燃烧法:
直接燃烧法就是利用燃气等辅助能源对废气进行高温燃烧(600-900℃),促使废气中的VOCs氧化转化成二氧化碳和水等无害物质。该方法操作简单,适用于温度高、浓度高、风量小、废气组成和风量稳定的废气,但该方法对设备和安全技术要求较高,且易产生二次污染。
催化燃烧法:
催化燃烧法就是将采用催化剂将废气中的VOCs在相对较低温度下(300-500℃)氧化转变成无害的二氧化碳和水。该方法适用于温度高、浓度高、风量小、废气组成和风量稳定的废气,但是该方法采用的催化剂价格昂贵,容易受S、N、Si、Cl等物质毒害而快速失活。
吸附法:
吸附法指采用具有丰富孔隙结构的固体材料作为吸附剂,通过吸附废气中的VOCs来实现废气净化。该方法设备简单、投资低,但吸附剂的吸附容量有限,需要定期进行再生或者更换吸附剂。吸附剂再生过程会产生小风量、高浓度的VOCs废气,通常需要结合冷凝法或者燃烧法进行进一步的处理。吸附+回收法、吸附+催化燃烧法是目前市场上应用最为广泛的VOCs处理方法。目前市场上主要的吸附剂有活性炭、分子筛和吸附树脂。
冷凝回收工程环己烷VOCs废气治理工艺选择
本项目废气主要成分为环己烷。风量适中,成分简单,浓度较高。适合用冷凝回收。
行业采用的常用工艺路线一般以吸附法为主要的工艺路线,是优选后的选择。
结合上述情况,针对该废气治理工程项目的废气,广东翌骏环保建议采用“冷凝除雾+树脂吸附+水蒸气脱附+冷凝回收”的组合工艺进行处理。
冷凝回收工程环己烷VOCs废气治理工艺流程描述
本工艺系统主要由表冷器除雾器,大孔树脂吸附罐,冷凝器,离心风机,以及相关配套管道阀门等。系统采用PLC自动控制系统,连续24小时运行。
车间废气先进入网除雾凝结器进行除雾。降低废气的温度与湿度,能有效提高大孔吸附树脂对废气的吸附效果。废气再通过大孔吸附树脂罐,VOCs 组分被大孔吸附树脂捕集,吸附后的废气可以直接达标排放。当大孔吸附树脂达到饱和或准饱和状态时,通入水蒸汽进行脱附再生,吸附在大孔吸附树脂上的有机溶剂被蒸汽吹脱出来形成混合蒸汽,再进入冷凝系统进行冷凝,冷凝下来的混合液进入油水分离器,实现溶剂的回收。
水蒸气脱附过后的大孔树脂再经过风机吹扫预冷并吹扫吸附器及管道内残留有机相,然后喷淋降温,喷淋水至前段排放至废水储罐,后段收集至循环水罐用于下次喷淋使用。降温喷淋完成后,经吹扫风机吹扫游离水后备用,吹扫气排放至前端继续吸附。
树脂吸附系统设计
流程说明:
本案设置3个吸附罐,2吸1脱,串联吸附,自动切换。
废气通过吸附装置后,VOCs组分被树脂罐上的大孔树脂材料捕集,当大孔树脂吸附达到饱和状态时,通入水蒸汽进行脱附再生,吸附在大孔树脂上的有机溶剂被蒸汽吹脱出来形成混合蒸汽,再进入冷凝系统。脱附过后的大孔树脂再通过冷却风的烘干、冷却后再进入吸附工序,依次循环,保证废气的稳定达标。
树脂吸附系统工艺设计
本案设置三个树脂吸附罐,两用一备的串联运用模式。
废气通过吸附装置后,VOCs组分被固定床上的大孔树脂材料捕集,当大孔树脂吸附达到饱和状态时,通入水蒸汽进行脱附再生,吸附在大孔树脂上的有机溶剂被蒸汽吹脱出来形成混合蒸汽,再进入冷凝系统。脱附过后的大孔树脂再通过冷却风的烘干、冷却后再进入吸附工序,依次循环 ,保证废气的稳定达标。
设计思路及优势:
运行模式:采用两罐串联吸附的运行模式,得益于大孔树脂的运行阻力低,两罐串联形式增加吸附过程气流的通过距离,在同样的停留时间下,达到更加的吸附效果。
该工艺段整体撬装设计,可实现在现场快速部署。
设计思路及优势:
罐体优势:内部我们采用多种均风方式,保证气体能均匀进风,减少气路短路的产生。主要方式为:
1)多孔进风,由于罐体较大且风量少,因此进风管道我们根据管道阻力分别设置多个不同的进风口,保证风布满罐体;
2)进风方向朝下,由于管道风速过快,为防止管道出来的废气喷射出来,冲击吸附床,进风方向朝下,沿着底部将动压转换成静压均匀的往吸附床进风。
3)吸附床底部设有均风网,让风更均匀进入吸附床。
冷凝回收及干燥系统设计:
流程说明:
本案脱附冷凝装置设置三种运行工况。
脱附冷凝工况:当吸附树脂罐吸附饱和后,系统关闭该树脂罐的废气进出气阀门;蒸汽经过树脂罐将树脂中的VOC脱附处理,混合蒸汽进入一级冷凝换热器E0301(循环水)、二级冷凝换热器E0302(冷冻水)、除雾器、脱附风机后,大部分有机蒸汽液化为冷凝水排到业主方废液收集设备。不凝气通过阀门控制,返回一级水吸收塔后,再次进入树脂吸附树脂罐进行吸附。
热风干燥工况:脱附完成后,停止通入蒸汽。脱附风机运行,蒸汽加热换热器E0303通入蒸汽,树脂罐、两级冷凝器、以及蒸汽加热换热器行程内循环,通过冷凝器除湿、加热器提高干燥温度,达到快速干燥的目的。
冷却工况:关闭蒸汽加热器E0303的蒸汽阀门。利用两级冷凝器的冷量以及内循环对系统进行冷却,达到冷却吸附材料的目的。
冷凝液分离系统设计
流程说明:
脱附冷凝下来的冷凝液,经过废水管道,排入到油水分离罐,在罐子里进行降温与静置油水分离。油水分离罐里设有降温盘管,能使冷凝液进一步降温。分离罐配备压力传感器,检测罐体内压力。罐体内压力超过设定值时,排气阀打开,使不凝气自动排放返回至喷淋塔及吸附系统进行重新处理。
分离罐也配置有液位计,当分离罐内的冷凝液到达设定液位,排水自动以及排水泵自动打开,将溶剂和水分别送入业主方相应的暂存罐。
设计思路及优势:
该工艺采用罐内盘管降温,使冷凝液温度保持在一个较低温度,减少不凝气的产生;
该工艺采用压力联锁和液位联锁保护,使分离罐能自动操作以及确保不凝气不外排。
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