voc废气治理废气处理
voc废气治理废气处理,VOC治理在喷淋塔上采用旋流板除雾的误区
喷淋塔是VOC治理中的一种常用设备。在常规的喷淋塔中废气从塔底进入喷淋塔中从下往上流动，而吸收剂/吸附剂溶液通过喷离散成小颗粒后自上向下流动，气液两相逆向而行，同时为了增加气液两相的传热、传质通常在喷淋塔中还装有填料。经过净化后的废气从塔顶流出，吸附剂/吸收剂溶液在重力和浮力的共同作用下向下流动并汇集在塔底。
由于喷淋塔制造简单、价格便宜，因此被广泛地应在各种VOC治理工程中。但由于其处理效率有限，因此通常只能作为预处理手段，为了达到排放标准，下游通常还需要配置活性炭吸附、UV光解、低温等离子、沸石转轮等系统，这些系统都对废气的湿度都有一定的要求。
voc废气治理废气处理
而喷淋塔为了达到一定的去除效率，液气比不能太低，所以经过喷淋塔的废气不仅是湿饱和的，而且还会带有显性液体颗粒。 为了尽可能减少废气对液滴颗粒的夹带，通常喷淋塔都设有除雾器，主要的类型有旋流板、折板、丝网除雾器等。
其中旋流板除雾有的比较多。喷淋塔中采用旋流板来除雾是借鉴自旋流板塔的除雾功能。旋流板塔是浙江大学化工系谭天恩教授在上个世纪七十年代发明的。塔板叶片如固定的风车叶片，气流通过叶片时会产生高速旋转和离心运动，从而达到除尘/除雾的效果。
下图是CFD模拟的流动动画。
voc废气治理废气处理
voc废气治理废气处理
本文将从流动的角度来讨论一下喷淋塔采用旋流板除雾的一些误区。
误区一：内向板和外向板的选择
旋流板塔有两个功能一个是类似于喷淋塔的吸收/反应功能（即传热传质），另一个就是除尘/除雾功能。旋流板也分为两种：一种是内向板，一种是外向板。内向板适用于吸收/反应功能，而外向板适用于除尘/除雾。
下图左侧为内向板，右侧为外向板。
voc废气治理废气处理
图1—内向板和外向板的实物照片
作者分别对单层的内向板和外向板做了CFD模拟。分别截取了中心截面的速度矢量图，展示如下。
voc废气治理废气处理
图2-内向板和外向板中心截面速度矢量图
（为了让大家能清楚地看到流动的方向，作者在矢量图上加了红色箭头，两侧是对称的，方便起见只标了一侧。） 从图中可以看到，经过内向板后气体先向内旋转，之后在离心力的作用下才逐步向外运动，气体的运动轨迹较长。
而气体经过外向板后直接向外运动将液体或者固体颗粒甩向壁板。因此外向板更适用于除雾、除尘。（文章开头处的动画中的旋流板就是外向板）但遗憾的是在喷淋塔中大多数都采用了内向板来除雾，因此并没有发挥出旋流板的最大功效。
误区二：出口形状
由于喷淋塔内速度较低，而出口管道速度一般在10m/s左右，因此出口要做变径。下面我们以外向板为例看一下出口变径形状对流场的影响。
voc废气治理废气处理
图3—中心截面速度
上图左侧仅模拟了单层外向旋流板，右侧模拟了旋流板和出口变径段。两张图均为中心截面的速度云图。从图中可以看出当仅有旋流板的时候废气经过旋流板后由于旋转和离心力的作用使得大多数的废气都集中在塔壁附近；而增加出口变径后由于出口的挤压效应，高速区从塔壁迁移到了中心，因此削弱了除尘、除雾功能。
这是否意味着出口就不能变径了？也不是。只是如果要提高除尘/除雾效果，变径段的形状要进行优化设计。
误区三：旋流板+丝网除雾的结合
前文提到由于大多数下游设备对废气的湿度有一定的要求，因而很多工程中喷淋塔的除雾、除尘还是比较重要的。这时大家就会想到采用多重除雾结合的方式来提高除雾、除尘效率。
其中有很多会采用旋流板除雾+丝网除雾结合的方式。但是从模拟的结果看实际上1+1≠2。我们以内向板为基础来比较一下增加丝网除雾器前后的区别。
voc废气治理废气处理
图4-中心截面速度矢量图
上图左边是没有丝网除雾器的速度矢量图，在上文中已经分析过了废气经过旋流板后先向内旋转之后在离心力的作用下向外运动，将液滴/固体颗粒甩向壁面。而增加丝网除雾器后废气的流向被改变了。
因为丝网除雾器作用相当于多孔介质，有消旋和均流作用。而旋流板之所以能除尘/除雾靠的就是旋转和旋转引起的离心力。一旦旋转被消除了或者减弱了，那么离心力就减小了，除尘/除雾的效果就降低了，此时除雾除尘的功能更多是依靠丝网除雾器。
误区四：旋流板的设计参数
旋流板要达到一定的除尘/除雾效率是要满足一定设计参数，其中空塔速度、仰角、盲板尺寸对除尘/除雾效率影响很大。在喷淋塔中空塔速度相对较低，而旋流板塔的空塔流速要略高，所以当喷淋塔采用旋流板除尘/除雾是相比旋流板塔的除尘/除雾效果是要打折扣的。
另外叶片的仰角也很重要，如下图所示的这种大仰角的叶片，其只徒有旋流板的外形，除尘/除雾的效率是很低的，因为气体旋转不够，不能产生足够的离心力。
本文从旋流板类型（内向板/外向板）、出口形状、旋流板与丝网除雾组合的角度分析了喷淋塔采用旋流板除雾、除尘存在的误区。
实际上旋流板塔的设计有一套的完整的计算方法的。下之后的文章我们将介绍完整的旋流板塔计算，并采用CFD模拟来验证多层旋流板塔除尘、除雾的效果。
废气治理设备环保设备
废气治理设备环保设备，含VOC废气的回收净化工艺
摘要:针对目前国内VOC废气净化的现状,以吸附、冷凝回收原理为基础,采用集成了加热器和冷却器功能的新型吸附床及纤维活性炭,通过实验研究及实践应用,确定了纤维炭吸附+热力脱附+冷凝回收处理工艺。该工艺应用于高浓度、小风量的VOC 废气处理,具有较好的经济效益和环境效益。
1前言
含VOC (Volatile organic compounds , 挥发性有机物) 废气的污染防治问题逐渐受到重视,引进国外治理设备存在投资大、运行成本高的问题,国内传统工艺存在技术落后、运行不稳定、效率低的问题,因此亟待研究开发新的治理工艺。
本工艺以吸附、冷凝回收原理为基础,采用集成加热器和冷却器功能的新型吸附床纤维活性炭,在净化废气的同时,回收了大量的VOC 溶剂,使环保投入产生了较好的经济效益和环境效益。在此以某精细化工厂尾气处理工程为例,介绍该工艺。
废气治理设备环保设备
2.1尾气状况
该厂生产医药中间体,尾气为反应釜卸料时的排气及进料前的洗气,共有18 个反应釜不同时段间歇排气, 平均废气量约2 000 m3Ph , 其中甲苯浓度16.6 gPNm3 ,四氢呋喃(THF) 浓度为23.6 gPNm3 ,其余为空气、N2 (洗气用N2 ) 及微量氯乙烯,排气温度为常温。
2.2工艺流程图(见图1)
废气治理设备环保设备
由于反应釜排气为间歇排气,特设气体缓冲罐使尾气均匀进入纤维活性炭吸附床。设两台吸附床,一台处于降温吸附过程,另一台处于加热脱附过程中,两台吸附床通过电动阀门自动转换作用。吸附过程启动设于固定炭层间的冷却器,以吸收吸附热、降低床层温度,尾气经吸附后,净化气体由排气风机进入烟囱排放。脱附过程,开启固定炭层间的加热器及循环风机,使系统全面加热,随着活性炭温度提高,VOC逐渐解析出来,循环气体中VOC 浓度也不断提高。吸附床排出的气体先经预冷却器降温,再经冷凝器使VOC 冷凝回收下来,之后气体经加热器升温回到吸附床加热解析活性炭,脱附过程不引入新风,脱附浓缩比较高。
3工艺要点
3.1吸附、脱附性能参数确定
目前活性炭产品中,以纤维活性炭性能最佳,蜂窝活性炭次之,而颗粒活性炭再次。本工艺采用纤维活性炭为吸附剂,由于吸附剂的吸附、脱附性能是确定本工艺的关键因素,而厂家提供的有关参数存在不详、失实问题。因此针对类似工况作纤维活性炭性能的实验室研究,结果见图2。
废气治理设备环保设备
试验条件:甲苯浓度3 000 ×10 - 5 ,温度20 ℃,炭层高0.1 m。本工艺取有效吸附周期15 min ,吸附量质量分数为40 % ,吸附温度≤40 ℃,有效脱附周期15 min ,脱附率90 % ,脱附温度150 ℃。
3.2吸附床设计
为获得理想的吸附和脱附效率,要求吸附床升温、降温速度快,床内空气、N2 残余量小,脱附循环气体VOC 浓度提升快。吸附床设多层吸附层,层与层之间设有冷却器及加热器,采用翼式板式金属换热器换热效率较高,可以迅速地升温或降温;换热器特制为模块状,体积小、重量轻,活性炭设筛网托架,金属耗量少,安装紧揍,吸附床内部剩余空间小,使脱附时VOC 浓度很快提升。
3.3冷凝效率
为达到较高的冷凝回收率,除提高脱附气体VOC浓度(即提升浓缩比) 外,应选取较低的冷凝温度,以降低VOC 饱和蒸汽分压,提高回收率。本工艺控制冷凝温度为- 5 ℃,甲苯回收率≥90 % ,THF 回收率≥85 %。为减少冷冻水用量、降低运行成本,设两级冷却、冷凝,先用循环冷却水使脱附气体冷却至40 ℃以下, 再用- 5 ～ - 10 ℃的冷冻水使气体降温至- 5 ℃,大部分VOC 得以冷凝回收。
4 运行效果
该设备已运行近一年,运行效果见表1。
废气治理设备环保设备
5效益分析
(1) 设备投资:138 万元(不含蒸汽锅炉)。
(2) 运行费用见表2 (每年生产200 d ,24 h 连续运转)。
(3) 回收装置投入运行10 个月累计回收甲苯108 t ,四氢呋喃136 t ,回收液体直接回用作生产原料,节约生产成本约135 万元。预计每年经济效益可达162 万元。
(4) 每年可减少排放128 t 甲苯、163 t 四氢呋喃蒸汽对大气的污染。
6结论与问题
(1) 高浓度VOC 废气采用纤维活性炭吸附、热力脱附、冷凝回收的处理工艺是可行的,它具有显著的经济效益和环境效益。
(2) 集成了冷却器和加热器功能的吸附床能在短时间内对活性炭进行升温或降温,使吸附、脱附速度提高,效率增大。
(3) 纤维活性炭具有吸附、脱附动力学性能好、效率高的特点,适用于本工艺要求在短时间不断切换吸附、脱附过程的吸附装置。
(4) 冷凝温度和加热速度是脱附效率、回收效率的重要保证。
(5) 本工艺适用于高浓度(1 ×10- 3以上) 、小风量(10 000 m3Ph以下) 的VOC 废气治理,对低浓度、大风量的VOC 废气处理存在投资大、运行成本高、收益小的缺点。
(6) 本工艺的安全性能应充分重视,除应采用防爆设备等措施外,应设法使脱附的VOC 废气浓度控制在爆炸限以外。
|voc废气治理废气处理
voc废气治理废气处理 喷淋塔 废气处理 废气治理设备环保设备 活性炭吸附 活性碳 澳门哪咤庙 空气污染 藏语 除雾器