Bestrijdingsmethoden van VOC's

Lees dit artikel om meer te weten te komen over de twee bestrijdingsmethoden van VOS (Vluchtige Organische Stoffen): 1. De Fysische Methoden en 2. Verbrandingsgebaseerde Methoden.

De fysieke methoden:

De fysische methoden zijn condensatie, absorptie en adsorptie. Deze methoden kunnen afzonderlijk of in een reeks worden gebruikt wanneer het de bedoeling is de VOS terug te winnen vanwege hun marktwaarde.

condensatie:

Dit proces bestaat uit het direct of indirect koelen van een influentgasstroom met VOS onder het dauwpunt. Dit resulteert in condensatie van enkele van de VOS. De behandelde gasstroom zou nog steeds resterende VOC's hebben. De concentratie van de resterende VOC's zou afhangen van de inlaattemperatuur van het koelmiddel.

Condensors bevinden zich stroomopwaarts van absorbers / adsorbers / verbrandingsovens. Het doel van het gebruik van een condensor kan ofwel waardevolle organische stoffen terugwinnen of de VOS-belasting op de stroomafwaartse eenheid (eenheden) verlagen. Het spreekt voor zich dat een condensor alleen mag worden gebruikt als de concentratie van de VOS in een afgasstroom relatief hoog is. De verwijderingsefficiëntie kan ongeveer 50-90% zijn, afhankelijk van de initiële VOC-concentratie en de inlaattemperatuur van de koelvloeistof.

Absorptie:

Voor het verwijderen van VOS uit een gasstroom wordt het in het algemeen met een hoogkokende organische vloeistof (een olie) geschrobd. Het schrobben wordt gedaan in een gepakte toren of een zeefplaattoren of een sproeikamer. Het proces (absorptie) kan zowel recurrent als contra-actueel worden uitgevoerd. Gebruikelijk is om contra-up scrubben.

Tijdens dit proces worden de VOS opgelost in het absorbens (oplosmiddel). De behandelde gasstroom kan verder worden verwerkt of afgevoerd naar de atmosfeer afhankelijk van het resterende VOS-gehalte ervan. De resterende concentratie is afhankelijk van de initiële VOS-concentratie in de influentgasstroom, de VOS-oplosbaarheid in het oplosmiddel (dat temperatuurafhankelijk is) en de massaverhouding gas-oplosmiddel.

Van het VOC-beladen oplosmiddel wordt VOC gewonnen door strippen met stoom en het VOC-vrije oplosmiddel wordt teruggevoerd naar de absorbeerder. Een goed ontworpen absorbeerder kan een VOS-verwijderingsrendement van 90% of meer hebben. VOC-stoommengsel wordt afgekoeld en gecondenseerd. Dit proces is normaal gesproken niet economisch als de VOC-concentratie in een influentgasstroom minder is dan 200-300 ppm.

adsorptie:

Wanneer een gasstroom met VOS door een bed van adsorptiemiddeldeeltjes wordt geleid, zeg, geactiveerde korrelvormige koolstofdeeltjes, worden de VOC-moleculen op de buitenoppervlakken vastgehouden evenals op de oppervlakken van de micro- en macroporieën van de deeltjes. Eigenlijk vindt adsorptie plaats op enkele specifieke plaatsen (actieve plaatsen) van de adsorbensdeeltjes. Wanneer de meeste van de actieve locaties van de meerderheid van de deeltjes worden ingenomen door de VOC-moleculen, wordt de snelheid van adsorptie langzaam en wordt het proces stopgezet.

Het bed wordt vervolgens geregenereerd, d.w.z. de geadsorbeerde stoffen worden verwijderd door een stroom heet gas of stoom te leiden. De gedesorbeerde stoffen kunnen worden teruggewonnen door condensatie. Het bed wordt opnieuw gebruikt voor adsorptie. Als de geadsorbeerde moleculen sterk worden vastgehouden op de deeltjesoppervlakken, wordt regeneratie uitgevoerd door luchtoxidatie bij een hogere temperatuur waarbij de geadsorbeerde moleculen worden omgezet in CO2 en H20. Sommige delen van de koolstof (adsorbens) deeltjes worden ook geoxideerd tot CO 2 .

De adsorptiecapaciteit van een adsorbens hangt af van het molecuulgewicht van adsorbaat (VOC), het type en de concentratie van VOS, en de draaggastemperatuur, -druk en -vochtigheid. De capaciteit neemt toe met de afname van de temperatuur en de toename van de druk.

Het vermogen wordt negatief beïnvloed als de relatieve vochtigheid (RV) 50% overschrijdt, omdat watermoleculen bij voorkeur worden geadsorbeerd. Een adsorbens zou een hogere capaciteit hebben voor adsorptie van gehalogeneerde en aromatische koolwaterstoffen dan die voor geoxygeneerde verbindingen zoals alcoholen, ketonen en aldehyden. Van de verschillende in de handel verkrijgbare adsorberende granulaire geactiveerde kokosnootschil is houtskool ideaal gebleken voor VOC-adsorptie.

VOS-verwijderingsrendement in een adsorptiesysteem kan rond de 95% liggen. Het hangt echter af van de bedrijfstemperatuur en -druk, de duur van adsorptie en regeneratiecyclus, het type en de concentratie van de VOC-moleculen die in een gasstroom aanwezig zijn.

Theoretisch is er geen bovengrens aan de VOC-inlaatconcentratie; In de praktijk wordt echter 10.000 ppm VOS als de bovenste limiet beschouwd. Voor het hanteren van een gasstroom met een hogere VOC-concentratie moet ofwel een groter bed of een kortere cyclus worden gebruikt en het proces is mogelijk niet economisch.

Adsorptie van VOS uit een gasstroom met een lage (VOC) concentratie (zeg minder dan 10 ppm) zou een probleem vormen, omdat het herstel van VOC uit de gedesorbeerde stroom moeilijk zou zijn vanwege het lage VOS-gehalte ervan.

Adsorptie wordt gewoonlijk niet toegepast voor de behandeling van stromen die zeer vluchtige verbindingen bevatten, hoogkokende verbindingen, polymeriseerbare verbindingen en gasstromen die vloeibare en vaste deeltjes dragen.

Op verbranding gebaseerde methoden:

De verbrandings- (oxidatie) processen kunnen niet-katalytisch of katalytisch zijn.

De niet-katalytische processen kunnen op de volgende manieren worden uitgevoerd:

(i) directe verbranding,

(ii) Recuperatieve oxidatie,

(iii) Regeneratieve oxidatie,

(iv) Fakkels, en

(v) Oxidatie in bestaande boilers en procesverwarmers.

In het algemeen hebben op verbranding gebaseerde processen een hoog VOS-verwijderingsrendement, bijvoorbeeld ongeveer 98%. De verbrandingsproducten zijn CO 2 en H 2 O. NO x en SO 2 kunnen ook worden geproduceerd tijdens verbranding.

Niet-katalytische verbrandingsprocessen:

Deze werkwijzen worden in het algemeen bedreven bij een hogere temperatuur, 800-1100 ° C. De efficiëntie van de VOC-vernietiging hangt af van de verblijftijd, turbulentie, menging en beschikbaarheid van zuurstof in de verbrandingszone. Afhankelijk van de calorische waarde van een met VOS geladen gas kan aanvullende brandstof al dan niet vereist zijn.

(i) Directe verbranding :

Directe verbranding wordt uitgevoerd in een vuurvast beklede verbrandingsoven voorzien van een extra brander met brandstoftoevoer. De aanvullende brandstofbehoefte in een gegeven situatie zou afhangen van de calorische waarde van het met VOS beladen gas.

(ii) Recuperatieve oxidatie :

In recuperatieve oxidatie-eenheden wordt het binnenkomende VOC-houdende gas voorverwarmd door indirect warmte uit te wisselen met het uitgaande rookgas voordat het binnenkomende gas in een combustor wordt gevoerd. De warmteterugwinning uit rookgas kan tussen 40-70% zijn, waardoor de extra brandstofbehoefte lager zou zijn.

(iii) Regeneratieve oxidatie:

Een regeneratieve oxidatie-eenheid heeft een verbrandingskamer en twee gepakte bedden die kralen van keramiek of andere materialen bevatten. Wanneer een binnenkomende VOC-bevattende stroom door een heet bed stroomt, wordt deze verwarmd terwijl het bed afkoelt. De stroom komt vervolgens de verbrandingskamer binnen en ondergaat verbrandingsreacties.

Het rookgas van de verbrander zou door het tweede bed stromen en de pakking verwarmen terwijl deze zelf wordt gekoeld. De gepakte bedden worden op een cyclische manier bediend, dat wil zeggen dat de processtroom met regelmatige tussenpozen wordt omgekeerd. De warmteterugwinning in een dergelijke eenheid is zeer hoog, bijgevolg zou ofwel geen brandstof of een relatief kleine hoeveelheid van een aanvullende brandstof vereist zijn. Deze units zijn niet geschikt voor alle typen VOC-gassen.

(iv) Flares:

Fakkels worden in principe gebruikt als een veiligheidsinrichting om afgasgassen die tijdens processtoringen zijn geproduceerd te verbranden zonder gebruik te maken van enige aanvullende brandstof. Het is geschikt voor afvalgas met een hoge stroomsnelheid met een calorische waarde van meer dan 2600 kcal / Nm 3 . Warmte kan niet worden teruggewonnen uit de resulterende verbrandingsproducten en volledige verbranding van VOS kan niet worden gegarandeerd.

(v) Oxidatie in bestaande ketels en procesverwarmers:

Bestaande ketels of procesverwarmers kunnen worden gebruikt om VOS-beladen gasstromen te verbranden. De voordelen zijn geen kapitaaluitgaven en geen aanvullende brandstofbehoefte. Dergelijke eenheden zouden niet in staat zijn om te zorgen voor grote variaties in afvalgasstroomsnelheid en de calorische waarde ervan. Bij dit soort apparatuur moet verbranding van afvalgassen, die waarschijnlijk corrosieve verbindingen produceren, worden vermeden. De prestaties van dergelijke apparatuur zouden worden beïnvloed als de calorische waarde van het verbrandingsgas lager is dan 1300 kcal / Nm 3 .

Catalytic Combustion Process:

Katalytische oxidatie van VOS-beladen afvalgassen kan worden uitgevoerd bij een lagere temperatuur, zeg, 400-500 ° C met behulp van een kleinere hoeveelheid aanvullende brandstof. Het influent (afvalgas) wordt normaal voorverwarmd tot ongeveer 260-480 ° C voordat dit in een katalysatorkamer wordt gevoerd.

De VOC-vernietigingsefficiëntie kan in het bereik van 95-98% liggen, afhankelijk van VOC-samenstelling en -concentratie, katalysatortype en -kenmerken, bedrijfstemperatuur, zuurstofconcentratie en ruimtesnelheid. Aanwezigheid van vloeibare en vaste deeltjes en gepolymeriseerde verbindingen beïnvloeden de vernietigingsdoelmatigheid.

Oxiden van platina, koper of chroom worden in het algemeen als katalysator gebruikt. Deze worden vergiftigd door lood, arseen, kwik, zwavel en halogeen. Bij een hoge VOC-concentratie kan de temperatuur van het katalysatorbed stijgen tot 550-600 ° C of hoger, waardoor de katalysator kan worden gedeactiveerd.