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0530-6291333菏澤市揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣吸附處理方法的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
時(shí)間 : 2021-10-22 13:47:38 閱讀 : 90
揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣是PM2.5污染的主要原因。揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣將成為未來 重點(diǎn)檢查的一部分。目前，企業(yè)大多采用吸附法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物廢氣。吸附和解吸溫度與解吸物質(zhì)的沸點(diǎn)有關(guān)，解吸溫度越高，解吸效率越高。精科儀器在處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物廢氣時(shí)，建議設(shè)定解吸溫度可以減少能源浪費(fèi)和運(yùn)行成本。精科儀器也獲得了該技術(shù)的揮發(fā)性有機(jī)化合物廢水處理專利。精科儀器介紹了揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣處理的工藝流程，包括吸附分支和解吸溫度。在碳基吸附劑處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物的過程中，無(wú)論采用低壓蒸汽解吸還是氮?dú)饨馕馕橘|(zhì)都會(huì)被加熱到一定的溫度以解吸被吸附物。當(dāng)使用水蒸氣解吸時(shí)，水蒸氣通常被加熱到100℃。主要利用水的潛熱，不考慮設(shè)備的承壓?jiǎn)栴}。使用氮?dú)饨馕鼤r(shí)，可以選擇加熱溫度，當(dāng)溫度超過100℃時(shí)，不需要考慮設(shè)備的承壓?jiǎn)栴}。目前，解吸溫度的選擇一般是直截了當(dāng)?shù)?無(wú)論解吸的是什么物質(zhì)，水蒸氣溫度一般都設(shè)定在 或稍高一點(diǎn)；氮是根據(jù)解吸物質(zhì)的性質(zhì)來確定的。因此，在選擇解吸溫度時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)誤解1)對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)化合物的解吸溫度，通常認(rèn)為要從吸附劑上解吸這些物質(zhì)，解吸溫度必須高于該物質(zhì)的沸點(diǎn)；2)由于誤解，在不應(yīng)使用高溫解吸時(shí)，錯(cuò)誤地使用了高溫解吸，這不僅達(dá)不到理想的效果，而且造成能量浪費(fèi)。2揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物的吸附處理工藝流程如下圖所示。3揮發(fā)性有機(jī)化合物處理的一般解吸方法3.1升溫解吸(Temperature risk destruction)是一種升高溫度，使吸附質(zhì)分子從固體吸附劑中逸出并解吸的方法，稱為升溫解吸。加熱解吸采用水蒸氣、熱惰性氣體(如氮?dú)?、熱煙氣或感應(yīng)加熱。3.2減壓解吸減壓解吸，也稱為排空解吸，是一種解吸方法，其中降低飽和吸附劑周圍的壓力允許其上的吸附質(zhì)逸出。減壓后，氣相中吸附質(zhì)的分壓為降低，平衡吸附量為降低，使吸附質(zhì)脫附。3.3置換解吸是指在解吸條件下，用比原吸附質(zhì)對(duì)吸附劑有更強(qiáng)親和力的物質(zhì)代替原吸附質(zhì)的方法，稱為置換解吸。3.4吹掃和解吸用未被吸附劑吸附的氣體(如惰性氣體)吹掃床，以解吸被吸附物，這稱為吹掃和解吸。在實(shí)際應(yīng)用中，它通常是幾種解吸方法的組合，例如蒸汽解吸，它同時(shí)具有加熱和吹掃功能。4揮發(fā)性有機(jī)化合物的解吸溫度、解吸效果和解吸分析4.1揮發(fā)性有機(jī)化合物。一些揮發(fā)性有機(jī)化合物的解吸溫度和效率可以在工程實(shí)踐中觀察到，如下表所示。從上表可以看出:
(1)解吸溫度與物質(zhì)的沸點(diǎn)關(guān)系不大。以三甲基苯為例，其沸點(diǎn)為164.7℃，在100℃使用水蒸氣時(shí)，可以很好地解吸(解吸率為97.01%)。對(duì)于遠(yuǎn)低于其沸點(diǎn)的丙烯酸(沸點(diǎn)141℃)，用 水蒸氣解吸完全沒有影響。
(2)從上表中的各種物質(zhì)來看，所有飽和蒸汽壓在10.0千帕以上的物質(zhì)都可以用 水蒸氣很好地解吸。而飽和蒸汽壓較低的物質(zhì)，如苯乙烯(25℃時(shí)為0.841)、鄰苯二甲酸二丁酯(148.2℃時(shí)為0.13)、丙烯酸丁酯(20℃時(shí)為0.53)等。雖然沸點(diǎn)比三甲基苯低得多，但由于飽和蒸汽壓低，它們不能用 水蒸氣解吸?？梢缘贸鼋Y(jié)論，物質(zhì)的解吸溫度基本上與其沸點(diǎn)無(wú)關(guān)，但與其飽和蒸汽壓密切相關(guān)。
(3)有些物質(zhì)由于飽和程度低而難以解吸 當(dāng)溫度降至110℃時(shí)，解吸率達(dá)到99.20%的峰值。因此，溫度越高，解吸越徹底，解吸溫度越高，解吸效率越低。在這種情況下，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)仔細(xì)選擇合適的解吸溫度，以獲得z佳解吸效率。
4.2分析(1)解吸溫度和飽和蒸汽壓之間的關(guān)系]。就脫附原理而言，吸附質(zhì)從吸附表面脫附的根本原因是吸附質(zhì)分子必須克服吸附表面對(duì)其的吸引力，并增加其與表面分離的驅(qū)動(dòng)力。換句話說，為了從吸附劑表面解吸被吸附物分子，有必要給予其能量或驅(qū)動(dòng)力以從吸附劑表面“蒸發(fā)”到吸附劑擺動(dòng)通道中，從而進(jìn)入氣相主體。在常用的解吸方法中，加熱解吸是為了提供能量來增加分子的動(dòng)能。吹掃解吸和減壓(真空)解吸都是針對(duì)吸附劑降低的孔道中廢氣分子的分壓，即蒸汽壓，以引起廢氣的濃度差，從而為廢氣分子從吸附劑表面轉(zhuǎn)移到氣相提供驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)力越大，廢氣分子的解吸速度越快。因此，從這個(gè)理論出發(fā)，不難理解吸附質(zhì)的解吸溫度與其飽和蒸汽壓直接相關(guān)，與沸點(diǎn)無(wú)關(guān)。(2)當(dāng)一些低飽和蒸汽壓的物質(zhì)被解吸時(shí)，如果溫度過高，解吸速率會(huì)降低。從吸附的分類來看，它可以分為物理吸附和化學(xué)吸附。在物理吸附中，形成的鍵能僅在范德瓦爾斯力(van der Waals force)的范圍內(nèi)，即z大值僅為約80 kJ/kmol，而化學(xué)吸附的吸附鍵能可達(dá)到400 kJ/kmol以上。在物質(zhì)的吸附中，經(jīng)常會(huì)有一種現(xiàn)象:當(dāng)溫度低時(shí)，就是物理吸附；如果溫度上升，它可能會(huì)轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附[3]。換句話說，當(dāng)解吸溫度過高時(shí)，現(xiàn)有的物理吸附狀態(tài)可能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附狀態(tài)，從而吸附鍵的鍵能大大增加，因此解吸不容易。這就是為什么溫度太高，但物質(zhì)的解吸率下降。當(dāng)然，如果你想徹底理解這個(gè)問題，你只能在兩種狀態(tài)下對(duì)吸附鍵的鍵能進(jìn)行測(cè)定。然而，仍然很難確定吸附鍵的鍵能測(cè)定。雖然有些人可以用同步輻射光離子化的方法來測(cè)定某些物質(zhì)化學(xué)鍵的鍵能測(cè)定，但用這種方法還不能很好地測(cè)定吸附鍵的鍵能測(cè)定，目前還沒有報(bào)道。關(guān)于解吸溫度確定的5點(diǎn)建議(1)對(duì)于飽和蒸汽壓為10kPa的物質(zhì)，原則上可以用100℃的蒸汽進(jìn)行解吸；然而，從節(jié)能的角度來看，建議對(duì)于具有較高飽和蒸汽壓和較低沸點(diǎn)(如70℃)的物質(zhì)，如丙酮:沸點(diǎn)56.1℃，飽和蒸汽壓2371.86千帕(100℃)；)；四氫呋喃:沸點(diǎn)66℃，飽和蒸汽壓101.33千帕(66.0℃)；二氯甲烷:沸點(diǎn)39.75℃，飽和蒸汽壓80.00千帕(35℃)等。建議使用較低溫度的氮?dú)膺M(jìn)行脫附，脫附劑不僅可以達(dá)到降低的溫度，而且在冷凝脫附的混合氣體時(shí)還可以節(jié)約能源，無(wú)需使用非常低溫度的冷凝液進(jìn)行冷凝分離(例如，二氯甲烷需要在7℃下用低溫水冷凝分離)。由于采用氮?dú)饨馕补?jié)省了冷凝水處理的問題。(2)低飽和蒸汽壓物質(zhì)采用高溫解吸時(shí)，也應(yīng)采用合適的溫度進(jìn)行解吸，這樣不僅解吸效率高，而且達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)然，對(duì)于各種物質(zhì)的解吸溫度的選擇，目前還沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)可以查詢，需要反復(fù)實(shí)驗(yàn)來初步確定，然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析，z終確定所選擇的解吸溫度I是否
(1)解吸溫度與物質(zhì)的沸點(diǎn)關(guān)系不大。以三甲基苯為例，其沸點(diǎn)為164.7℃，在100℃使用水蒸氣時(shí)，可以很好地解吸(解吸率為97.01%)。對(duì)于遠(yuǎn)低于其沸點(diǎn)的丙烯酸(沸點(diǎn)141℃)，用 水蒸氣解吸完全沒有影響。
(2)從上表中的各種物質(zhì)來看，所有飽和蒸汽壓在10.0千帕以上的物質(zhì)都可以用 水蒸氣很好地解吸。而飽和蒸汽壓較低的物質(zhì)，如苯乙烯(25℃時(shí)為0.841)、鄰苯二甲酸二丁酯(148.2℃時(shí)為0.13)、丙烯酸丁酯(20℃時(shí)為0.53)等。雖然沸點(diǎn)比三甲基苯低得多，但由于飽和蒸汽壓低，它們不能用 水蒸氣解吸?？梢缘贸鼋Y(jié)論，物質(zhì)的解吸溫度基本上與其沸點(diǎn)無(wú)關(guān)，但與其飽和蒸汽壓密切相關(guān)。
(3)有些物質(zhì)由于飽和程度低而難以解吸 當(dāng)溫度降至110℃時(shí)，解吸率達(dá)到99.20%的峰值。因此，溫度越高，解吸越徹底，解吸溫度越高，解吸效率越低。在這種情況下，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)仔細(xì)選擇合適的解吸溫度，以獲得z佳解吸效率。
4.2分析(1)解吸溫度和飽和蒸汽壓之間的關(guān)系]。就脫附原理而言，吸附質(zhì)從吸附表面脫附的根本原因是吸附質(zhì)分子必須克服吸附表面對(duì)其的吸引力，并增加其與表面分離的驅(qū)動(dòng)力。換句話說，為了從吸附劑表面解吸被吸附物分子，有必要給予其能量或驅(qū)動(dòng)力以從吸附劑表面“蒸發(fā)”到吸附劑擺動(dòng)通道中，從而進(jìn)入氣相主體。在常用的解吸方法中，加熱解吸是為了提供能量來增加分子的動(dòng)能。吹掃解吸和減壓(真空)解吸都是針對(duì)吸附劑降低的孔道中廢氣分子的分壓，即蒸汽壓，以引起廢氣的濃度差，從而為廢氣分子從吸附劑表面轉(zhuǎn)移到氣相提供驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)力越大，廢氣分子的解吸速度越快。因此，從這個(gè)理論出發(fā)，不難理解吸附質(zhì)的解吸溫度與其飽和蒸汽壓直接相關(guān)，與沸點(diǎn)無(wú)關(guān)。(2)當(dāng)一些低飽和蒸汽壓的物質(zhì)被解吸時(shí)，如果溫度過高，解吸速率會(huì)降低。從吸附的分類來看，它可以分為物理吸附和化學(xué)吸附。在物理吸附中，形成的鍵能僅在范德瓦爾斯力(van der Waals force)的范圍內(nèi)，即z大值僅為約80 kJ/kmol，而化學(xué)吸附的吸附鍵能可達(dá)到400 kJ/kmol以上。在物質(zhì)的吸附中，經(jīng)常會(huì)有一種現(xiàn)象:當(dāng)溫度低時(shí)，就是物理吸附；如果溫度上升，它可能會(huì)轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附[3]。換句話說，當(dāng)解吸溫度過高時(shí)，現(xiàn)有的物理吸附狀態(tài)可能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附狀態(tài)，從而吸附鍵的鍵能大大增加，因此解吸不容易。這就是為什么溫度太高，但物質(zhì)的解吸率下降。當(dāng)然，如果你想徹底理解這個(gè)問題，你只能在兩種狀態(tài)下對(duì)吸附鍵的鍵能進(jìn)行測(cè)定。然而，仍然很難確定吸附鍵的鍵能測(cè)定。雖然有些人可以用同步輻射光離子化的方法來測(cè)定某些物質(zhì)化學(xué)鍵的鍵能測(cè)定，但用這種方法還不能很好地測(cè)定吸附鍵的鍵能測(cè)定，目前還沒有報(bào)道。關(guān)于解吸溫度確定的5點(diǎn)建議(1)對(duì)于飽和蒸汽壓為10kPa的物質(zhì)，原則上可以用100℃的蒸汽進(jìn)行解吸；然而，從節(jié)能的角度來看，建議對(duì)于具有較高飽和蒸汽壓和較低沸點(diǎn)(如70℃)的物質(zhì)，如丙酮:沸點(diǎn)56.1℃，飽和蒸汽壓2371.86千帕(100℃)；)；四氫呋喃:沸點(diǎn)66℃，飽和蒸汽壓101.33千帕(66.0℃)；二氯甲烷:沸點(diǎn)39.75℃，飽和蒸汽壓80.00千帕(35℃)等。建議使用較低溫度的氮?dú)膺M(jìn)行脫附，脫附劑不僅可以達(dá)到降低的溫度，而且在冷凝脫附的混合氣體時(shí)還可以節(jié)約能源，無(wú)需使用非常低溫度的冷凝液進(jìn)行冷凝分離(例如，二氯甲烷需要在7℃下用低溫水冷凝分離)。由于采用氮?dú)饨馕补?jié)省了冷凝水處理的問題。(2)低飽和蒸汽壓物質(zhì)采用高溫解吸時(shí)，也應(yīng)采用合適的溫度進(jìn)行解吸，這樣不僅解吸效率高，而且達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)然，對(duì)于各種物質(zhì)的解吸溫度的選擇，目前還沒有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)可以查詢，需要反復(fù)實(shí)驗(yàn)來初步確定，然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析，z終確定所選擇的解吸溫度I是否
揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣處理進(jìn)行解吸處理時(shí)，揮發(fā)性物質(zhì)與其沸點(diǎn)無(wú)關(guān)。z相關(guān)的是蒸發(fā)時(shí)的壓力沸點(diǎn)。從節(jié)能的角度來看，對(duì)于低沸點(diǎn)、高飽和蒸汽壓的揮發(fā)性有機(jī)化合物，建議使用低溫(如100℃)氮?dú)膺M(jìn)行脫附，這樣不僅可以節(jié)省脫附過程中的能量，還可以達(dá)到冷凝分離過程中的節(jié)能目的，還可以節(jié)約污水處理的成本。精科儀器目前，在處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物廢氣時(shí)，所獲得的特殊廢氣處理技術(shù)可以有效解決與廢氣處理相關(guān)的能源問題。
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