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0530-6291333菏澤市揮發(fā)性有機化合物廢氣吸附處理方法的幾點注意事項
時間 : 2021-10-22 13:47:38 閱讀 : 105
揮發(fā)性有機化合物廢氣是PM2.5污染的主要原因。揮發(fā)性有機化合物廢氣將成為未來 重點檢查的一部分。目前，企業(yè)大多采用吸附法處理揮發(fā)性有機化合物廢氣。吸附和解吸溫度與解吸物質(zhì)的沸點有關(guān)，解吸溫度越高，解吸效率越高。精科儀器在處理揮發(fā)性有機化合物廢氣時，建議設(shè)定解吸溫度可以減少能源浪費和運行成本。精科儀器也獲得了該技術(shù)的揮發(fā)性有機化合物廢水處理專利。精科儀器介紹了揮發(fā)性有機化合物廢氣處理的工藝流程，包括吸附分支和解吸溫度。在碳基吸附劑處理揮發(fā)性有機化合物的過程中，無論采用低壓蒸汽解吸還是氮氣解吸，解吸介質(zhì)都會被加熱到一定的溫度以解吸被吸附物。當使用水蒸氣解吸時，水蒸氣通常被加熱到100℃。主要利用水的潛熱，不考慮設(shè)備的承壓問題。使用氮氣解吸時，可以選擇加熱溫度，當溫度超過100℃時，不需要考慮設(shè)備的承壓問題。目前，解吸溫度的選擇一般是直截了當?shù)?無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；氮是根據(jù)解吸物質(zhì)的性質(zhì)來確定的。因此，在選擇解吸溫度時經(jīng)常出現(xiàn)誤解1)對于揮發(fā)性有機化合物的解吸溫度，通常認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；2)由于誤解，在不應(yīng)使用高溫解吸時，錯誤地使用了高溫解吸，這不僅達不到理想的效果，而且造成能量浪費。2揮發(fā)性有機化合物的吸附處理揮發(fā)性有機化合物的吸附處理工藝流程如下圖所示。3揮發(fā)性有機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(如氮氣)、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)對吸附劑有更強親和力的物質(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，它同時具有加熱和吹掃功能。4揮發(fā)性有機化合物的解吸溫度、解吸效果和解吸分析4.1揮發(fā)性有機化合物。一些揮發(fā)性有機化合物的解吸溫度和效率可以在工程實踐中觀察到，如下表所示。從上表可以看出:
(1)解吸溫度與物質(zhì)的沸點關(guān)系不大。以三甲基苯為例，其沸點為164.7℃，在100℃使用水蒸氣時，可以很好地解吸(解吸率為97.01%)。對于遠低于其沸點的丙烯酸(沸點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℃時為0.841)、鄰苯二甲酸二丁酯(148.2℃時為0.13)、丙烯酸丁酯(20℃時為0.53)等。雖然沸點比三甲基苯低得多，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無關(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 當溫度降至110℃時，解吸率達到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)通過實驗仔細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其的吸引力，并增加其與表面分離的驅(qū)動力。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)動力以從吸附劑表面“蒸發(fā)”到吸附劑擺動通道中，從而進入氣相主體。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能。吹掃解吸和減壓(真空)解吸都是針對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)動力。驅(qū)動力越大，廢氣分子的解吸速度越快。因此，從這個理論出發(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)，與沸點無關(guān)。(2)當一些低飽和蒸汽壓的物質(zhì)被解吸時，如果溫度過高，解吸速率會降低。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到400 kJ/kmol以上。在物質(zhì)的吸附中，經(jīng)常會有一種現(xiàn)象:當溫度低時，就是物理吸附；如果溫度上升，它可能會轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附[3]。換句話說，當解吸溫度過高時，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。當然，如果你想徹底理解這個問題，你只能在兩種狀態(tài)下對吸附鍵的鍵能進行測定。然而，仍然很難確定吸附鍵的鍵能測定。雖然有些人可以用同步輻射光離子化的方法來測定某些物質(zhì)化學(xué)鍵的鍵能測定，但用這種方法還不能很好地測定吸附鍵的鍵能測定，目前還沒有報道。關(guān)于解吸溫度確定的5點建議(1)對于飽和蒸汽壓為10kPa的物質(zhì)，原則上可以用100℃的蒸汽進行解吸；然而，從節(jié)能的角度來看，建議對于具有較高飽和蒸汽壓和較低沸點(如70℃)的物質(zhì)，如丙酮:沸點56.1℃，飽和蒸汽壓2371.86千帕(100℃)；)；四氫呋喃:沸點66℃，飽和蒸汽壓101.33千帕(66.0℃)；二氯甲烷:沸點39.75℃，飽和蒸汽壓80.00千帕(35℃)等。建議使用較低溫度的氮氣進行脫附，脫附劑不僅可以達到降低的溫度，而且在冷凝脫附的混合氣體時還可以節(jié)約能源，無需使用非常低溫度的冷凝液進行冷凝分離(例如，二氯甲烷需要在7℃下用低溫水冷凝分離)。由于采用氮氣解吸，也節(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，也應(yīng)采用合適的溫度進行解吸，這樣不僅解吸效率高，而且達到節(jié)能的目的。當然，對于各種物質(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)實驗來初步確定，然后進行經(jīng)濟可行性分析，z終確定所選擇的解吸溫度I是否
(1)解吸溫度與物質(zhì)的沸點關(guān)系不大。以三甲基苯為例，其沸點為164.7℃，在100℃使用水蒸氣時，可以很好地解吸(解吸率為97.01%)。對于遠低于其沸點的丙烯酸(沸點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℃時為0.841)、鄰苯二甲酸二丁酯(148.2℃時為0.13)、丙烯酸丁酯(20℃時為0.53)等。雖然沸點比三甲基苯低得多，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無關(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 當溫度降至110℃時，解吸率達到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)通過實驗仔細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其的吸引力，并增加其與表面分離的驅(qū)動力。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)動力以從吸附劑表面“蒸發(fā)”到吸附劑擺動通道中，從而進入氣相主體。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能。吹掃解吸和減壓(真空)解吸都是針對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)動力。驅(qū)動力越大，廢氣分子的解吸速度越快。因此，從這個理論出發(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)，與沸點無關(guān)。(2)當一些低飽和蒸汽壓的物質(zhì)被解吸時，如果溫度過高，解吸速率會降低。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到400 kJ/kmol以上。在物質(zhì)的吸附中，經(jīng)常會有一種現(xiàn)象:當溫度低時，就是物理吸附；如果溫度上升，它可能會轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附[3]。換句話說，當解吸溫度過高時，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。當然，如果你想徹底理解這個問題，你只能在兩種狀態(tài)下對吸附鍵的鍵能進行測定。然而，仍然很難確定吸附鍵的鍵能測定。雖然有些人可以用同步輻射光離子化的方法來測定某些物質(zhì)化學(xué)鍵的鍵能測定，但用這種方法還不能很好地測定吸附鍵的鍵能測定，目前還沒有報道。關(guān)于解吸溫度確定的5點建議(1)對于飽和蒸汽壓為10kPa的物質(zhì)，原則上可以用100℃的蒸汽進行解吸；然而，從節(jié)能的角度來看，建議對于具有較高飽和蒸汽壓和較低沸點(如70℃)的物質(zhì)，如丙酮:沸點56.1℃，飽和蒸汽壓2371.86千帕(100℃)；)；四氫呋喃:沸點66℃，飽和蒸汽壓101.33千帕(66.0℃)；二氯甲烷:沸點39.75℃，飽和蒸汽壓80.00千帕(35℃)等。建議使用較低溫度的氮氣進行脫附，脫附劑不僅可以達到降低的溫度，而且在冷凝脫附的混合氣體時還可以節(jié)約能源，無需使用非常低溫度的冷凝液進行冷凝分離(例如，二氯甲烷需要在7℃下用低溫水冷凝分離)。由于采用氮氣解吸，也節(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，也應(yīng)采用合適的溫度進行解吸，這樣不僅解吸效率高，而且達到節(jié)能的目的。當然，對于各種物質(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)實驗來初步確定，然后進行經(jīng)濟可行性分析，z終確定所選擇的解吸溫度I是否
揮發(fā)性有機化合物廢氣處理進行解吸處理時，揮發(fā)性物質(zhì)與其沸點無關(guān)。z相關(guān)的是蒸發(fā)時的壓力沸點。從節(jié)能的角度來看，對于低沸點、高飽和蒸汽壓的揮發(fā)性有機化合物，建議使用低溫(如100℃)氮氣進行脫附，這樣不僅可以節(jié)省脫附過程中的能量，還可以達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，在處理揮發(fā)性有機化合物廢氣時，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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標題：菏澤市揮發(fā)性有機化合物廢氣吸附處理方法的幾點注意事項
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