طرق التخفيف من المركبات العضوية المتطايرة
اقرأ هذه المقالة للتعرف على طريقتين للتخفيض من المركبات العضوية المتطايرة VOCs (المركبات العضوية المتطايرة): 1. الطرائق الفيزيائية والطرق 2. المستندة إلى الاحتراق.
الطرق المادية:
الطرق المادية هي التكثيف والامتصاص والامتزاز. يمكن استخدام هذه الطرق إما منفردة أو في سلسلة عندما يكون الغرض منها هو استرداد المركبات العضوية المتطايرة بسبب قيمتها السوقية.
تركيز:
تتكون هذه العملية من التبريد المباشر أو غير المباشر لتيار غاز مؤثر يحتوي على المركبات العضوية المتطايرة دون نقطة الندى. وهذا يؤدي إلى تكثف بعض المركبات العضوية المتطايرة. سيظل تيار الغاز المعالج يحتوي على VOCs متبقية. يعتمد تركيز المركبات العضوية المتطايرة المتبقية على درجة حرارة مدخل المبرد.
توجد المكثفات في أعلى المامتصات / الممتزات / المحارق. قد يكون الغرض من استخدام مكثف إما لاستعادة المواد العضوية القيمة أو للحد من الحمل VOC على وحدة (وحدات) المصب. وغني عن القول أن المكثف يمكن أن يستخدم فقط عندما يكون تركيز المركبات العضوية المتطايرة في تيار الغاز الضائع مرتفعًا نسبيًا. قد تكون كفاءة إزالة حوالي 50-90 ٪ اعتمادا على تركيز VOC الأولي ودرجة حرارة مدخل المبرد.
استيعاب:
لإزالة المركبات العضوية المتطايرة من تيار غاز عموما فإنه يتم تنقية. مع السائل العضوي العالي الغليان (النفط). يتم التنظيف إما في برج معبأ أو برج غربال أو غرفة رش. يمكن تنفيذ العملية (الامتصاص) إما بشكل متكرر أو مضاد في الوقت الحالي. الممارسة الشائعة هي تنظيف العداد حاليا.
خلال هذه العملية تحصل على VOCs مذابة في الماصة (المذيب). قد تتم معالجة أو تفريغ تيار الغاز المعالج في الغلاف الجوي بناءً على محتواه من المركبات العضوية المتطايرة المتبقية. يعتمد التركيز المتبقي على تركيز VOC الأولي في تيار الغاز المؤثر ، وقابلية الذوبان VOC في المذيب (الذي يعتمد على درجة الحرارة) والغاز إلى نسبة الكتلة المذيبة.
من المذيب المحمل بالمركبات العضوية المتطايرة VOC يتم استرجاع VOC عن طريق التجريد بالبخار وإعادة المذيب الخالي من المركبات العضوية المتطايرة إلى الماص. قد يمتص الممتص المصمم بشكل صحيح كفاءة إزالة VOC بنسبة 90٪ أو أكثر. يتم تبريد خليط بخار VOC وتكثيفه. هذه العملية ليست اقتصادية عادة إذا كان تركيز المركبات العضوية المتطايرة في تيار غاز مؤثر أقل من 200-300 جزء في المليون.
الامتزاز:
عندما يتم تمرير تيار غاز يحتوي على المركبات العضوية المتطايرة عبر مجموعة من الجسيمات الممتزّة ، على سبيل المثال جسيمات الكربون الحبيبية المنشّطة ، يتم الاحتفاظ بجزيئات VOC على الأسطح الخارجية وكذلك على أسطح المسام الدقيقة والماغوية للجسيمات. يحدث الإمتزاز فعليًا على بعض البقع المحددة (المواقع النشطة) للجزيئات الممتزّة. عندما تشغل جزيئات VOC معظم المواقع النشطة لغالبية الجسيمات ، يصبح معدل الامتزاز بطيئًا ويتم إيقاف العملية.
ثم يتم إعادة توليد السرير ، أي أن المواد الممتزعة يتم إزالتها عن طريق تمرير تيار من الغاز الساخن أو البخار. يمكن استعادة المواد الماصة عن طريق التكثيف. يتم إعادة استخدام السرير لعملية الامتزاز. إذا كانت الجزيئات الممتزّة ممسوكة بقوة على أسطح الجسيمات ، فإن التجدد يتم بواسطة أكسدة الهواء عند درجة حرارة أعلى حيث يتم تحويل الجزيئات الممتزعة إلى CO 2 و H 2 O. كما تتأكسد بعض أجزاء من جزيئات الكربون (الممتزات). ثاني أكسيد الكربون.
وتعتمد قدرة الامتصاص لمادة الامتصاص على الوزن الجزيئي للمادة الممتصة (VOC) ، ونوع وتركيز المركبات العضوية المتطايرة ، ودرجة حرارة غاز الناقل ، والضغط والرطوبة. زيادة السعة مع انخفاض درجة الحرارة وزيادة الضغط.
تتأثر السعة بشكل سلبي لأن الرطوبة النسبية (RH) تزيد عن 50٪ حيث تمتز جزيئات الماء بشكل تفضيلي. سيكون للامتصاص قدرة أكبر على امتصاص الهيدرو كربونات المهلجنة والعطرية من تلك الخاصة بالمركبات المؤكسجة مثل الكحولات والكيتونات والألدهيدات. وقد وجد أن فحم جوز الهند المنشط المحبب تجارياً مختلف عن الفحم هو مثالي لإمتصاص المركبات العضوية المتطايرة.
قد تكون كفاءة إزالة VOC في نظام الامتزاز حوالي 95 ٪. ومع ذلك ، فإنه يعتمد على درجة حرارة التشغيل والضغط ودرجة الامتزاز ومدة دورة التجديد ونوع وتركيز جزيئات VOC الموجودة في تيار الغاز.
نظريًا ، لا يوجد حد أعلى لتركيز مدخل VOC ؛ ومع ذلك ، ففي الممارسة يتم أخذ 10000 جزء في المليون من VOC كحد أقصى. لمعالجة تيار غاز ذي تركيز أعلى للـ VOC ، يجب استخدام سرير أكبر أو دورة أقصر وقد لا تكون العملية اقتصادية.
إن امتصاص المركبات العضوية المتطايرة (VOC) من تيار غاز يحتوي على تركيز منخفض (VOC) (على سبيل المثال ، أقل من 10 جزء في المليون) من شأنه أن يشكل مشكلة ، حيث سيكون من الصعب استرداد المركبات العضوية المتطايرة من التيار المستحلب بسبب محتواها المنخفض من المركبات العضوية المتطايرة.
لا يستخدم الإمتصاص بشكل شائع لمعالجة تيارات تحتوي على مركبات متطايرة بدرجة عالية ، ومركبات غليان عالية ، ومركبات قابلة للتلميع ، وتيارات غازية تحمل جزيئات سائلة وجسيمات صلبة.
طرق الاحتراق
قد تكون عمليات الاحتراق (الأكسدة) إما غير حفزية أو حفازة.
يمكن تنفيذ العمليات غير الحفزية بالطرق التالية:
(ط) الترميد المباشر ،
(ثانيا) أكسدة التعافي ،
(3) الأكسدة التجددية ،
(4) مشاعل ، و
(5) الأكسدة في الغلايات الموجودة وأجهزة التسخين.
بشكل عام ، فإن العمليات القائمة على الاحتراق لها كفاءة عالية في إزالة VOC ، على سبيل المثال ، حوالي 98٪. منتجات الاحتراق هي CO 2 ، و H2 O. NO x و SO 2 يمكن أيضا أن تنتج أثناء الاحتراق.
عمليات الاحتراق غير التحفيزي:
يتم تشغيل هذه العمليات بشكل عام عند درجة حرارة أعلى ، 800-1100 درجة مئوية. تعتمد كفاءة تدمير المركبات العضوية المتطايرة (VOC) على وقت الإقامة ، والاضطراب ، والاختلاط ، وتوافر الأوكسجين في منطقة الاحتراق. قد يكون أو لا يكون الوقود الإضافي مطلوبًا اعتمادًا على القيمة الحرارية للغاز المحمل بالمركبات العضوية المتطايرة.
(ط) الحرق المباشر :
ويتم الترميد المباشر في حريق مبطّن حراري مزود بموقد إضافي بالوقود. تعتمد متطلبات الوقود التكميلي في حالة معينة على القيمة الحرارية للغاز المحمل بالمركبات العضوية المتطايرة.
(2) الأكسدة العلاجية :
في وحدات الأكسدة الاستشفائية ، يتم تسخين غاز المحامل VOC الوارد من خلال تبادل الحرارة بشكل غير مباشر مع غاز المداخن الصادر قبل أن يتم تغذية الغاز القادم إلى الحارق. قد يكون استرداد الحرارة من غاز المداخن ما بين 40-70٪ ، ونتيجة لذلك فإن متطلبات الوقود التكميلي ستكون أقل.
(3) الأكسدة التجددية:
تحتوي وحدة الأكسدة المتجددة على غرفة احتراق وسريرين معبأين يحتويان على خرزات من السيراميك أو مواد أخرى. عندما يمر تيار يحتوي على VOC واردة من خلال سرير ساخن ، يتم تسخينه بينما يبرد السرير. بعد ذلك يدخل تيار غرفة الاحتراق ويخضع لردود فعل الاحتراق.
يتدفق غاز المداخن من الحارق من خلال السرير الثاني ويسخن التعبئة أثناء تبريده. يتم تشغيل الأسرة المرزومة بطريقة دورية ، أي يتم عكس تدفق العملية على فترات منتظمة. إن استرداد الحرارة في هذه الوحدة مرتفع للغاية ، وبالتالي لن يكون هناك حاجة إلى وقود أو كمية صغيرة نسبيا من الوقود الإضافي. هذه الوحدات ليست مناسبة لجميع أنواع الغازات المحملة VOC.
(4) مشاعل:
تستخدم التوهجات بشكل أساسي كجهاز أمان لحرق الغازات الناتجة خلال عمليات التقلب دون استخدام أي وقود إضافي. إنها مناسبة للغازات ذات معدل التدفق العالي ذات القيمة الحرارية أكثر من 2600 kcal / Nm 3 . لا يمكن استرداد الحرارة من منتجات الاحتراق الناتجة ولا يمكن ضمان الاحتراق الكامل للمركبات العضوية المتطايرة.
(5) الأكسدة في الغلايات الموجودة وأجهزة التسخين:
يمكن استخدام الغلايات الموجودة أو سخانات المعالجة لحرق مجاري الغاز المحملة بالوقود المشبع بالوقود. المزايا لا توجد نفقات رأسمالية ولا متطلبات وقود إضافية. ولن تكون هذه الوحدات قادرة على الاهتمام بالتغيرات الكبيرة في معدل تدفق غاز النفايات وقيمته الحرارية. في هذه الأنواع من معدات حرق غازات النفايات ، والتي من المحتمل أن تنتج مركبات أكالة ، ينبغي تجنبها. سوف يتأثر أداء هذه المعدات إذا كانت القيمة الحرارية للغازات الضالة أقل من 1300 كيلو كالوري / نانومتر 3 .
عملية الاحتراق الحفاز:
يمكن تنفيذ الأكسدة التحفيزية لغازات النفايات المحملة بالمركبات العضوية المتطايرة عند درجة حرارة أقل ، على سبيل المثال ، 400-500 درجة مئوية باستخدام كمية أقل من الوقود الإضافي. عادة ما يتم تسخين (غاز النفايات) المؤثر مسبقًا إلى حوالي 260-480 درجة مئوية قبل تغذية نفسه في غرفة المحفز.
يمكن أن تكون كفاءة تدمير VOC في نطاق 95-98٪ اعتمادًا على تركيبة وتركيز المركبات العضوية المتطايرة ، ونوع المحفز وخصائصه ، ودرجة حرارة التشغيل ، وتركيز الأكسجين وسرعة الفضاء. يؤثر وجود الجزيئات السائلة والصلبة والمركبات البلمرة على كفاءة التدمير.
تستخدم أكاسيد البلاتين أو النحاس أو الكروم بصفة عامة كمحفز. هذه تتعرض للتسمم بالرصاص والزرنيخ والزئبق والكبريت والهالوجين. عند ارتفاع تركيز المركبات العضوية المتطايرة ، يمكن أن ترتفع درجة حرارة سرير المحفز إلى 550-600 درجة مئوية أو أكثر حيث يمكن إيقاف تنشيط المحفز.
