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含有溶剂的废气净化方法

2017-11-13 点击数:116
  由于溶剂的挥发性,这种物质不仅在生产中,而且在以后的使用中一直都会给周围环境的空气造成有害的影响。在测定废气时,必须要遵循法规制订者所规定的极限值。
  环境保护是一个动态的过程:例如随着适用于涂层材料和药品生产装置以及浸渍和涂漆装置的31号BimSchV法案的实施,近年来对挥发性有机物质极限值的规定明显地严格了。这项法规将欧盟的1999/13/EG号关于溶剂的规定转变为德国的法律,其目的在于在整个欧洲的范围内将溶剂的排放量减少约20%。是否必须要采用这些浓度极限值,要视溶剂的年消耗量而定。值得注意,但是并不是真正令人吃惊的是这样一种事实,即在BimSchV法案中没有采用欧洲的1:1的数值,而是极限值更加严格了。
  此外,在2002年10月1日新的TA 空气法案开始生效,这项法案普遍适用于需要审批的装置。在此法案中,不仅物质流量,而且浓度的极限值都降低了,一些物质,如二氯甲烷重新划分了等级。对于废气中的有机物质的含量的普遍规定是:浓度不能超过50mg碳/m3,或者物质流量不能超过0.5kg碳/h。对于划分为I级或II级的物质,适用其他的大多是更加严格的数值。那些能够符合至今为止的要求,但不能符合新的要求的装置必须在2007年10月30日之前进行改造,执行这项法规的结果是,许多生产企业必须在环保方面进行新的投资。据估计,光是由于新的TA空气法规的实施,在今后10年内就要增加几十亿欧元的投资。并且环境保护仍然是一个动态的过程。为了给废气净化树立一个标准,欧洲委员会目前正在制订叙述可以获得的减少排放的最好技术(BAT=Best Available Technology)。
  工艺方法选择
  对于溶剂的使用者和生产者来说,当然会提出寻找可以将废气净化到所要求的值的适合的工艺方法。首先必须决定是否需要回收溶剂。在这方面,经济性的考虑会作为基础,要考虑溶剂的价值、溶剂的浓度、废气的体积流量、在一定情况下会出现的混合物的处理费用等等诸多因素。对于只使用甲苯,而且不仅废气中的浓度较高(大于4g/m3),而且废气流量较大(大于10000m3/h)的企业来说,作出决定是很简单的事情。在这种情况下,回收装置的费用可以很快得到偿还。尽管在原则上可以考虑其他适用的回收工艺方法,如冷凝、吸收或隔膜方法,但是活性炭吸附在近年来被认为是最经济且最安全的方法。
  如果回收是不经济的,可以用氧化方法消除有机物质。如果装置是自供热的,即不需要另外增加燃料,就特别适于使用燃烧方法。行之有效的热氧化方法的工作温度要比催化氧化方法的工作温度高,而且对所谓的催化剂的毒性不敏感。最近一段时间,生物方法越来越重要。通过使用一些新研制的设备,如结合生物过滤器和生物洗涤器优点的生物滴流过滤器,可以获得在低浓度的范围内(小于2 g/m3)的经济的燃烧方案。
  吸附回收
  溶剂的吸附回收方法的一个重要的应用领域是化工、石油化工和制药工业。使用的溶剂,例如甲苯、苯、汽油、二氯甲烷和乙醇等一般来说都是有较大价值的,并且有足够高的浓度,可以用相对较低的费用进行回收。含有溶剂的废气在生产装置中被抽出来,在废气过滤和冷却后,溶剂积聚在活性炭的孔隙中,就这样从废气流中分离出来。装置的设计可以达到纯净空气中的溶剂浓度只有几mg/m3。当吸附器充满溶剂后,就用蒸汽通进去,这样溶剂又从活性炭中被驱赶出来。蒸汽和溶剂的混合物被冷却、冷凝并送入一个收集容器。对于不溶于水的溶剂,收集容器的设计使得溶剂和水只是*重力就可以分离(如图1表示)。如果溶剂部分地溶解于水,如醋酸乙酯,则需要对混合物进行蒸馏加工。也还存在另一种可能性,即是将充满溶剂的活性炭不是用水蒸气,而是用加热的惰性气体(氮气)进行还原再生。
  由Donau Carbon 公司(以前的鲁奇活性炭公司Lurgi Aktivkohle)主要参与研制的并且在低压工业中成功地进行应用的这种工艺方法的一种较新的形式是所谓的循环空气工艺方法。用这种方法的回收装置的废气只有一小部分排放掉。绝大部分则被送到压力机。这一点是可能的,因为通过一个预处理装置使空气达到了所需要的湿度和温度。在这两种情况下,离开吸附装置的废气中的溶剂浓度都差不多,但是排放到环境中的体积流量却大大减少,溶剂的排放同样大大减少。
  废气的生物净化
  Biovox工艺方法是生物滴流概念的进一步发展,一种具有很大表面积的惰性载体材料促使气相和水相的密切接触。同时通过反应器中的专用的内件及改进的废气输送可以实现过滤器能力的最佳化。Biovox工艺是在废气的直流和循环水中进行操作的(如图2表示)。溶剂被微生物分解并且变为无害的最终产品,如二氧化碳、水和生物物质等(新陈代谢)。流出的水在反应器内部循环,以把污染的气体的溶剂转变为可溶的形式。通过喷嘴将水和营养物质一起喷到生物薄膜上。由于对生产条件和废气条件变化的快速的适应能力及对于有害物质峰值的不敏感性,即使在空气量变化、浓度变化和更换溶剂混合物时也可以实现安全可*的操作。酸性气体或重金属会妨害微生物的生长。对许多种溶剂都具有操作经验。这种工艺方法的一个特点是,除了可以从废气中脱除水溶性的物质之外,同时也可以脱除难于溶于水的物质,如甲苯、二甲苯、汽油或复杂的有害物质混合物。
  再生式燃烧
  热再生式燃烧装置在700~900℃的温度范围工作,一般来说是3或5个炉室的结构。经验表明,体积流量在10000标准m3/h以上的热再生式燃烧装置(RTO)可以经济地进行操作。燃烧室本身安排在炉室上方。安装在那里的烧咀用于启动和供给增加的能源,如果气体混合物(由于溶剂量少)而不能自热式地点火或燃烧的话。在启动之后RTO的各个炉室变换地发挥各种不同的作用(如图3所示)。有冷的热载体的炉室供给热的纯净气体,热载体本身加热并使纯净气体在进入烟囱之前冷却。有热的热载体的炉室通入有害气体,它本身加热到燃烧温度,而使热载体冷却。第三个炉室通过用纯净气体冲洗而做好准备。通过控制时间和阀门总是将有害或纯净气体供给另一个炉室,这样由于有机物的燃烧而产生的热能(通过热载体)得到最佳的利用。其目标是:不需要添加燃料(取决于有害气体的溶剂浓度)而实现燃烧。如果有热量过剩,则可以用来生产蒸汽。装置周围可能产生的废液可以通过启动烧咀或附加烧咀来烧掉。如果在有害气体中含有氯或硫之类的化合物,那么就可能需要采取进一步的净化步骤。
  结论
  对于上述的工艺方法可以总结性地说:一般说来,对于每一种情况都要具体地分析研究,以便能够选择最适用的废气净化方法。最终不仅取决于工艺技术的基础数据,而且取决于用户的具体要求。关于这样装置的地点、设备的费用以及回收溶剂的收益等等问题要进行综合性的总体考虑。在这方面最好寻找一个有经验的承建装置的工程公司作为伙伴。由于实行了新的法规,有不少事情要做。据估计,仅是由于执行新的TA空气法案,就有50000~55000个装置受到影响。
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