Подготовлено инженерной командой DeFa Опубликовано Обновлено
Быстрый ответ
Не существует универсального «лучшего» промышленного метода очистки ЛОС. Правильная система зависит от фактического потока выхлопных газов: расхода воздуха, концентрации летучих органических соединений и массовой загрузки, химического состава, температуры, влажности, содержания твердых частиц или кислотного тумана, графика работы, ограничений безопасности и предельного уровня выбросов, указанного в разрешении объекта. Термические и каталитические окислители уничтожают летучие органические соединения; их улавливают системы активированного угля и цеолита; конденсаторы восстанавливают подходящие соединения; мокрые скрубберы поглощают растворимые газы; а плазменные или биологические системы могут подходить для отдельных применений с низкой концентрацией или неприятным запахом. Сложный выхлоп обычно нуждается в комплексе очистки, а не в одном устройстве.
Что такое промышленные ЛОС?
«ЛОС» — это нормативная и техническая категория, а не название одного химического вещества. Согласно определению Закона США о чистом воздухе, летучие органические соединения представляют собой соединения углерода, которые участвуют в фотохимических реакциях в атмосфере, за исключением перечисленных веществ с незначительной реакционной способностью. В разных юрисдикциях ЛОС могут определяться и измеряться по-разному, поэтому в проекте следует использовать определение, записанное в применимых правилах или разрешении на эксплуатацию. См.Определение ЛОС, данное Агентством по охране окружающей среды США.
Промышленные выбросы ЛОС могут происходить из-за растворителей, покрытий, чернил, клеев, смол, чистящих средств, обращения с топливом, химических реакций и нагрева пластмасс, масел или других органических материалов. В атмосфере ЛОС могут реагировать с оксидами азота под воздействием солнечного света, образуя приземный озон.Обзор приземного озона Агентства по охране окружающей среды (EPA)среди участников идентифицируются промышленные объекты, химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы и источники горения.
Решение о лечении должно основываться на индивидуальных соединениях, а также на общей концентрации ЛОС. Поток, в котором преобладают восстанавливаемые пары растворителя, ведет себя иначе, чем поток, содержащий галогены, соединения серы, силикон, липкие аэрозоли или колеблющиеся смеси. Эти различия влияют на материалы конструкции, предварительную обработку, противопожарную защиту, пригодность катализатора, срок службы адсорбента и выбор метода мониторинга.
Начните с потока выхлопных газов, а не с каталога оборудования
Полезное предложение начинается с измеренных данных процесса. Одного воздушного потока недостаточно, и единственное измерение концентрации, полученное в период спокойного производства, может привести к недостаточной производительности системы. Примеры репрезентативных рабочих состояний: запуск, нормальное производство, смена продукта, очистка, пиковое использование растворителя и остановка, где это необходимо.
| Вход | Почему это важно | Полезная форма |
|---|---|---|
| Расход воздуха | Устанавливает размер воздуховода, вентилятора и оборудования и сильно влияет на энергопотребление. | Нормальный, минимальный и максимальный м³/ч или ст. фут/мин. |
| концентрация ЛОС | Помогает определить массовую погрузку, уничтожение или восстановление, а также потребность в топливе. | Входной профиль в мг/м³, ppmv или г/Нм³ |
| Химический состав | Определяет адсорбирующую способность, конденсируемость, совместимость катализаторов, коррозию и побочные продукты. | Список соединений, данные Паспорта безопасности и лабораторный анализ |
| Температура и влажность | Влияет на адсорбцию, конденсацию, коррозию, стабильность плазмы и предварительную обработку. | Нормальный диапазон и пиковые условия |
| Со-загрязнители | Пыль, масляный туман, кислотный туман, щелочь, влага и аэрозоли могут повредить основную ступень ЛОС. | Концентрация, размер частиц и характеристики капель |
| График работы | Источники постоянного и прерывистого действия имеют разные потребности в тепле, регенерации и режиме ожидания. | Часы/день, дни/год и пакетный цикл |
| Требуемая розетка | Определяет реальную обязанность по вывозу и план мониторинга. | Разрешенный предел, метод испытаний и период усреднения |
| Ограничения сайта | Пространство, коммунальные услуги, климат, шум и доступ могут исключить подходящие варианты. | Планировка, инженерная мощность и разрешение на техническое обслуживание |
Надежная система ЛОС обычно представляет собой линию очистки.
Промышленные выхлопы редко представляют собой чистую смесь воздуха и растворителя. Газ может содержать избыточное распыление, капли масла, конденсирующуюся смолу, пыль, кислотный туман или водяной пар. Отправка этой смеси непосредственно в основное устройство VOC может загрязнить теплообменник, отравить катализатор, насытить углерод, вызвать коррозию электродов или создать небезопасные отложения.
- Сокращение и локализация выбросов в источнике.Прежде чем увеличивать размер последующей системы, проверьте сырье, крышки, уплотнения, методы очистки и корпус.
- Захватите выхлоп.Используйте кожух или колпак, который удерживает шлейф, не втягивая ненужный воздух из помещения в воздуховод.
- Подготовьте газ.Удалите пыль, масляный туман, капли или аэрозоли кислоты и отрегулируйте температуру или влажность, когда этого требует основное устройство.
- Восстановите или уничтожьте ЛОС.Примените метод, выбранный на основе измеренных данных потока.
- Отполируйте при необходимости.Вторичный этап может справиться с остаточным запахом, мелким туманом или короткими пиками концентрации.
- Контролируйте процесс.Отслеживайте параметры, которые показывают, работают ли сбор и обработка между формальными стековыми тестами.
Промышленные методы очистки ЛОС
1. Регенеративное термическое окисление (РТО).
Термический окислитель повышает температуру выхлопных газов до температуры, при которой органические соединения окисляются до углекислого газа и воды. Температура, время пребывания и смешивание являются основными факторами проектирования. RTO попеременно пропускает горячий и холодный газ через керамическую среду для рекуперации тепла, сокращая необходимое вспомогательное топливо по сравнению с нерегенеративным термическим окислителем.Рекомендации EPA по термическому окислителюописывает как регенеративную, так и рекуперативную рекуперацию тепла.
RTO обычно рассматривается для непрерывных массовых нагрузок летучих органических соединений от среднего до высокого и смешанных органических потоков, когда рекуперация нецелесообразна. Он становится менее привлекательным, когда выхлопные газы чрезвычайно разбавлены, имеют непостоянный характер или загрязнены соединениями, которые могут создавать коррозийные продукты сгорания или отложения. Предварительная обработка, выбор материалов и проверка безопасности процесса имеют важное значение.
См. DeFaрегенеративное термоокислительное оборудованиедля обзора уровня продукта. Выполнение проекта должно быть подтверждено фактическим газовым анализом и письменными проектными условиями.
2. Каталитическое окисление
В каталитических окислителях используется катализатор для ускорения окисления, что позволяет работать при более низкой температуре, чем при обычном термическом окислении. Это может снизить потребность в топливе, если выхлопные газы совместимы с катализатором. Компромиссом является чувствительность: эффективность катализатора зависит от видов ЛОС, рабочей температуры и присутствия маскирующих или отравляющих веществ.Рекомендации EPA по каталитическому окислителюрекомендует отслеживать концентрацию ЛОС на выходе, температуру на входе в слой катализатора и активность катализатора.
Каталитическое окисление лучше всего оценивать, когда состав газа предсказуем и предварительная обработка позволяет удержать пыль, масло, тяжелые металлы, серу, галогены или другие материалы, дезактивирующие катализатор, вдали от слоя. Проверка совместимости катализатора более надежна, чем выбор системы из общего диапазона концентраций ЛОС.
3. Адсорбция активированным углем.
Адсорбция переносит молекулы ЛОС из газа на твердую поверхность. Активированный уголь является наиболее распространенным адсорбентом, хотя можно использовать цеолиты и другие среды. Углеродные системы часто практичны для небольших массовых нагрузок, прерывистых процессов, полировки запахов или применений, где использование термического оборудования трудно оправдать.
Каждый адсорбент имеет конечную емкость. Когда пласт приближается к прорыву, носитель необходимо заменить или регенерировать. Высокая влажность, повышенная температура, несовместимые соединения, пыль и пики концентрации могут сократить интервал обслуживания. Агентство по охране окружающей среды определяет концентрацию ЛОС на выходе, температуру слоя, расход газа, концентрацию на входе, влажность и перепад давления в качестве важных показателей дляадсорбер с активированным углем.
ДеФаоборудование для ящиков с активированным углемможет рассматриваться как автономное устройство с низкой нагрузкой или как этап полировки в многоступенчатой системе. Для целевых соединений следует указать тип среды, глубину слоя, время пребывания и план замены.
4. Концентрация цеолита
Цеолитовый ротор или концентратор переносит летучие органические соединения из большого разбавленного потока выхлопных газов в меньший и более концентрированный поток десорбции. Концентрированный поток затем направляется в окислитель или другое рекуперационное устройство. Такое расположение может сделать обработку выхлопных газов с высоким потоком воздуха и низкой концентрацией более экономичной, поскольку устройство окончательного уничтожения обрабатывает меньший общий объем газа.
Концентрация цеолита не является универсальным начальным этапом. Высококипящие соединения, липкие аэрозоли, пыль и несовместимые химические вещества могут загрязнить или повредить ротор. Температура десорбции, коэффициент концентрации, цель удаления и последующий окислитель должны быть спроектированы как одна система.
5. Утилизация конденсата и растворителя.
Конденсат охлаждает или сжимает газовый поток, так что подходящие пары становятся жидкими. Он наиболее привлекателен для относительно концентрированных потоков, содержащих извлекаемые соединения с благоприятными характеристиками конденсации. Восстановление может сократить потери сырья, но извлеченная жидкость по-прежнему нуждается в безопасном хранении, оценке качества и планировании повторного использования или утилизации.
За конденсатором часто следует адсорбция или окисление, поскольку он сам по себе не может достичь низкой концентрации на выходе. Переменный состав, водяной пар и риски замерзания или загрязнения должны быть включены в проект.
6. Влажная очистка и мокрое электростатическое осаждение.
Мокрый скруббер приводит выхлопные газы в контакт с жидкостью. Он хорошо подходит для растворимых газов, кислотных или щелочных загрязнений, а также для некоторых комбинированных задач по работе с газами и частицами. Это не является автоматически эффективным методом уничтожения плохо растворимых органических соединений. Химический состав очищающих жидкостей, контакт газа с жидкостью, перепад давления, pH, продувка и очистка сточных вод — все это имеет значение. Агентство по охране окружающей средыруководство по мокрому скрубберуопределяет расход жидкости, перепад давления и состояние жидкости как ключевые рабочие показатели.
Влажное электростатическое осаждение может удалить мелкие капли, масляный туман и кислотный аэрозоль, которые в противном случае загрязнили бы адсорбер, катализатор или термическую ступень. Для смешанных выхлопов кислоты и ЛОС этап предварительной обработки может представлять собой скруббер и стадию контроля тумана, а не окончательное растворение ЛОС. ДеФатрехкислотная система очистки отходящих газовиллюстрирует этот тип многоэтапного подхода.
7. Низкотемпературная плазма.
Плазменные системы используют электрический разряд для генерации энергичных электронов и реактивных частиц. Их можно рассматривать для отдельных потоков с низкой концентрацией, запахом или переменными потоками, где полезно компактное устройство с быстрым откликом. Результаты сильно зависят от химического состава газа, влажности, времени пребывания, плотности энергии, состояния электродов и контроля побочных продуктов на выходе.
Перед использованием плазмы в качестве основного метода контроля сложной смеси ЛОС рекомендуется провести тестирование на возможность обработки. Предварительная обработка особенно важна, когда поток содержит масляный туман, влагу или частицы, которые могут загрязнить выпускную секцию. См. ДеФамодуль плазменной дезодорациидля концепции доступного оборудования.
8. Биологическая очистка
Биофильтры и системы биодождя используют микроорганизмы для разложения биоразлагаемых загрязнителей. Они могут обеспечивать низкую рабочую энергию для устойчивого запаха низкой концентрации или органических нагрузок, но биология нуждается в стабильной среде. Необходимо контролировать температуру, влажность, pH, питательные вещества, время контакта с пустым слоем и токсические ударные нагрузки.
Биологическую очистку обычно оценивают для сточных вод, пищевой промышленности, органических отходов и других источников запаха. Он менее пригоден для резких высоких нагрузок или соединений, которые плохо биоразлагаемы или токсичны для биомассы. DeFa поставляетБашня биологической дезодорации из ПП и воздуховоддля коррозионностойких применений для борьбы с запахом.
Сравнение методов очистки ЛОС
| Метод | Часто рассматривается для | Основное преимущество | Важное ограничение | Ключевые эксплуатационные проверки |
|---|---|---|---|---|
| РТО | Непрерывные смешанные потоки ЛОС со значительной массовой загрузкой | Уничтожает широкий спектр совместимых органических веществ и восстанавливает тепло. | Топливо, безопасность, коррозионные побочные продукты, отложения и сильный поток воздуха. | Температура камеры, летучие органические соединения на выходе, расход, давление топлива, CO и O₂ |
| Каталитический окислитель | Предсказуемые, чистые потоки ЛОС | Более низкая температура окисления | Отравление катализатора, маскировка и замена | Температура на входе/выходе слоя, активность, падение давления и выбросы летучих органических соединений |
| Активированный уголь | Меньшие массовые нагрузки, прерывистые источники и полировка | Простой захват без камеры сгорания | Прорыв, влага, риск возгорания и обращение с отработанными материалами | Выход ЛОС, температура слоя, влажность и перепад давления |
| Цеолитовый концентратор | Большой поток воздуха с разбавленными совместимыми ЛОС | Уменьшает объем газа, подаваемого в конечное устройство. | Загрязнение ротора и совместимость компаундов | Температура адсорбции/десорбции, давление и эффективность удаления |
| Конденсат | Концентрированные, регенерируемые пары растворителя | Возможное восстановление продукта | Может потребоваться этап полировки; вода и смешанные растворители усложняют восстановление | Температура на входе/выходе, давление, скорость конденсата и количество летучих органических соединений на выходе. |
| Мокрый скруббер | Растворимые газы, кислотные/щелочные компоненты и выбранная предварительная обработка | Справляется с коррозийными растворимыми загрязнителями и может охлаждать газ. | Сточные воды, отложения и слабое улавливание малорастворимых ЛОС | Расход жидкости, падение давления, pH, подпитка и продувка |
| Плазма | Отдельные потоки с низкой концентрацией или запахом | Компактный и отзывчивый | Химические характеристики и возможные побочные продукты | Проверка мощности, состояния электродов, влажности, содержания летучих органических соединений и побочных продуктов на выходе. |
| Биологический | Устойчивый биоразлагаемый запах и содержание летучих органических соединений | Низкая энергия, когда биология стабильна | След, климат, ударные нагрузки и управление биомассой | Влажность, pH, температура, перепад давления и концентрация на выходе |
Как оценить массовое содержание ЛОС и необходимое удаление
Концентрацию и поток воздуха следует оценивать вместе. Разбавленный поток все еще может содержать большую массу летучих органических соединений при сильном потоке воздуха.
Массовая загрузка ЛОС (кг/ч) = расход воздуха (м³/ч) × концентрация (мг/м³) ÷ 1 000 000
Пример: поток выхлопных газов 20 000 м³/ч при концентрации 300 мг/м³ несет расчетную нагрузку ЛОС в 6 кг/ч. Если разрешенный выпуск составляет 30 мг/м³ и условия на входе и выходе взяты из одной и той же основы, минимальное удаление на основе концентрации составляет 90%. Этот простой пример не заменяет проектный расчет: нормализация газа, поправка на содержание кислорода, эффективность улавливания, пики концентрации, неопределенность измерения, характеристики и доступность оборудования — все это может изменить требуемый режим работы.
Удаление на основе концентрации (%) = (концентрация на входе − концентрация на выходе) ÷ концентрация на входе × 100
Устройство контроля не может удалять выбросы, которые оно никогда не улавливает. Поэтому проекту необходимы как эффективность захвата, так и эффективность устройства. Также требуется проверка безопасности процесса, охватывающая воспламеняемость, источники возгорания, статический контроль, блокировки, принципы аварийного байпаса и аномальные производственные условия. Не применяйте стандартный окислитель или адсорбционную конструкцию к горючей смеси без квалифицированной техники безопасности.
Что определяет стоимость очистки промышленных ЛОС?
Опубликованные цифры «цены за поток воздуха» обычно вводят в заблуждение, поскольку две системы с одинаковыми м³/ч могут иметь совершенно разные материалы, защитное оборудование, тепловую мощность и массовую нагрузку загрязняющих веществ. Агентство по охране окружающей среды США поддерживаетРуководство по затратам на борьбу с загрязнением воздухавключая углеродные адсорберы, окислители, скрубберы и сопутствующее оборудование. Для предложения поставщика по-прежнему требуются данные по конкретному проекту.
Факторы капитальных затрат
- Максимальный воздушный поток и диапазон регулирования
- Массовая загрузка ЛОС и требуемая концентрация на выходе
- Количество этапов предварительной обработки и полировки
- Нержавеющая сталь, ПП, стеклопластик или другая устойчивая к коррозии конструкция.
- Требования к рекуперации тепла, рекуперации растворителей и резервированию
- Взрывозащита, обнаружение пожара, изоляция и защитная блокировка
- Воздуховоды, трубы, фундаменты, электромонтажные работы и доступ к установке
- Контрольно-измерительные приборы, регистрация данных и мониторинг выбросов
Факторы операционных затрат
- Природный газ, электричество, пар, охлаждающая вода или сжатый воздух
- Активированный уголь, катализатор, химикаты, фильтры и биологические среды.
- Обращение со сточными водами, отработанным адсорбентом, конденсатом и опасными отходами
- Падение давления вентилятора и годовые часы работы
- Очистка, калибровка, проверки и незапланированные простои
- Ценность, извлекаемая из растворителя или используемого отходящего тепла
Сравнивайте альтернативы по общей стоимости владения, а не только по цене покупки. Карбоновая система с низким уровнем капиталовложений может стать дорогостоящей, если массовая загрузка приводит к частой замене. Окислитель с более высокими капитальными затратами также может быть нерентабельным, если разбавленный поток требует постоянного вспомогательного топлива. Самый дешевый и надежный вариант — это тот, который соответствует измеренному процессу и графику производства.
Мониторинг и соблюдение требований являются частью проекта
Предельное значение выбросов является лишь частью соблюдения требований. Предприятию также могут потребоваться определенные методы испытаний, рабочие диапазоны, проверки, ведение учета и отчетности. В Соединенных Штатах требования могут быть обусловлены федеральными правилами, правилами штата или местными правилами, а также разрешением объекта. Агентство по охране окружающей среды отмечает, что мониторинг со стационарным источником используется как для демонстрации соответствия, так и для выявления проблем с устройствами управления, чтобы операторы могли принять корректирующие меры. См.Часто задаваемые вопросы по мониторингу выбросов EPA.
Не думайте, что номинальный процент удаления, указанный производителем, гарантирует соответствие требованиям на каждом объекте. Перед покупкой согласуйте условия на входе, предел на выходе, метод испытаний, период усреднения, рабочий диапазон, исключенные соединения, целевой уровень доступности и последствия ненормальных условий. Если требуется стороннее тестирование стека, включите в механическую конструкцию отверстия для отбора проб, платформы доступа и безопасный доступ для тестирования.
| Устройство | Общие показатели эффективности |
|---|---|
| Термический окислитель | Температура камеры сгорания, летучие органические соединения на выходе, расход газа, давление вспомогательного топлива, CO и O₂. |
| Каталитический окислитель | Температура катализатора на входе/выходе, активность, перепад давления и выбросы летучих органических соединений. |
| Угольный адсорбер | ЛОС на выходе, температура слоя, влажность на входе, расход газа, перепад давления и состояние регенерации/замены. |
| Мокрый скруббер | Расход жидкости, перепад давления, pH или концентрация жидкости, подпитка и продувка |
Типичные установки по очистке ЛОС по отраслям
Приведенные ниже примеры являются отправной точкой. Последний поезд должен быть подтвержден на основе репрезентативной выборки и разрешения объекта.
Покрытие, покраска и печать
Избыточное распыление или чернильный аэрозоль необходимо удалить перед использованием угольного слоя, цеолитового ротора или окислителя. Разбавленные потоки с высоким потоком воздуха могут оправдать концентрацию перед окислением, тогда как периодические источники меньшего размера могут подходить для адсорбции. Смену растворителя и циклы очистки следует включать в профиль пиковой нагрузки.
Фотоэлектрическое производство
В процессах нагрева и ламинирования могут образовываться смешанные органические пары с меняющейся нагрузкой. В зависимости от состава и расхода воздуха в поезде могут сочетаться сбор, фильтрация или охлаждение, концентрирование и окисление. Ознакомьтесь с руководством DeFa, чтобыфотоэлектрическая очистка органических органических отходови соответствиефотоэлектрическое оборудование для очистки ЛОС.
Термическая обработка и закалка
Выхлопные газы для тушения могут содержать масляный туман, дым, твердые частицы, конденсирующиеся органические вещества и запах. Удаление масла и частиц обычно происходит до основного этапа очистки ЛОС. См. подробную информациюпроцесс закалки выхлопных газови ДеФаоборудование для очистки отходящих газов закалки.
Химические, фармацевтические и смешанные кислотные процессы
Смена партий, агрессивные газы и каталитические яды делают видообразование особенно важным. Конденсация позволяет восстановить подходящие растворители; скрубберы могут удалять совместимые кислотные или щелочные газы; устранение тумана защищает оборудование, расположенное ниже по потоку; а адсорбция или окисление могут устранить оставшуюся органическую нагрузку. Прочтите руководство по применению длятрехкислотная система очистки отходящих газов.
Переработка и переработка пластика
Состав выхлопных газов меняется в зависимости от полимера, присадок, загрязнений и температуры. Дым и липкие конденсаты могут быстро загрязнять адсорбенты или катализаторы, поэтому ценны репрезентативные анализы и предварительные испытания. Избегайте проектирования только на основе «общего количества ЛОС», когда исходное сырье варьируется.
Контрольный список запросов предложений по промышленной очистке ЛОС
При запросе технического предложения предоставьте следующую информацию:
- Описание процесса и источник выхлопов
- Нормальный, минимальный и максимальный поток воздуха
- Список соединений ЛОС и профиль концентрации
- Условия температуры, влажности, кислорода и давления
- Пыль, масляный туман, кислотный туман, капли воды или другие сопутствующие загрязнители.
- Часы работы, серийный цикл и ожидаемое расширение производства
- Требуемая концентрация на выходе, цель удаления и метод испытания
- Доступное топливо, электричество, пар, вода и сжатый воздух.
- Планировка площадки, условия установки и доступ для обслуживания
- Местные требования к безопасности, разрешениям, мониторингу и резервированию
Нужна концепция очистки выхлопных газов?
Поставки экологического оборудования DeFaоборудование для очистки промышленных газов, системы RTO, адсорбционное оборудование, плазменные модули, скрубберы и интеллектуальное управление. Отправьте данные о расходе воздуха, составе газа, концентрации, температуре и требуемом пределе выхода на инженерную проверку.
