휘발성 유기 화합물 (VOCs)에 대한 흡착 및 회수 기술의 발전
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휘발성 유기 화합물 (VOCs)은 독성이 강할뿐만 아니라 중국의 지역 대기 오염에 영향을 미치는 중요한 선구자 및 참가자입니다. 따라서 휘발성 유기 화합물 (VOCs)의 관리가 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 흡착은 현재 VOC를 회수하는 데 가장 널리 사용되고 가장 성숙 된 방법입니다. 공통 흡착제, 흡착제 재생 기술, 흡착 장치, 주요 흡착 기술 및 흡착 관련 복합 처리 기술이 도입되었습니다. 휘발성 유기 화합물 (VOCs)의 처리에서 흡착제 회수 기술의 문제점과 개발 동향이 논의된다.
최근 몇 년 동안 중국의 많은 지역에서 대규모 스모그 날씨가 발생했으며 오존, 미립자 물질 (PM : Particulate matter) 및 산성비로 특징 지어지는 지역적 대기 복합 오염의 문제가 점차 눈에 띄게 나타났습니다. 오존과 2 차 유기 입자의 중요한 전구체 인 휘발성 유기 화합물 (VOCs)은 대기 화학 반응 과정에서 매우 중요한 역할을합니다. 동시에 대부분의 휘발성 유기 화합물은 매우 자극적이며 독성이 있습니다. 벤젠이 발암 물질의 첫 번째 부류로 분류되면 n- 헥산, 헵탄 및 옥탄이 사람의 중추 신경계에 영향을 미칩니다.
2010 년 5 월에 국무원 총국은 VOC 오염 방지 및 관리를 처음으로 국가 차원에서 강화하기위한 요구 사항을 공식적으로 제안했습니다. VOCs, SO, NO 및 미립자 물질은 대기 환경의 질을 향상시키는 주요 오염원으로 함께 나열되었습니다. 2012 년 12 월 말에 발표 된 중국의 첫 번째 종합 대기 오염 방지 및 통제 계획 인 "주요 지역의 대기 오염 방지 및 통제를위한 제 12 차 5 개년 계획"에는 VOC 배출 프로젝트 건설 요건의 개선, 핵심 산업 거버넌스 , VOCs 오염 방지 및 제어 시스템 개선 등이있다.
생산 공정에서 대체 제품의 사용, 개선 된 공정 및 장비 교체가 VOC 발생 및 배출을 줄이기위한 선호되는 방법입니다. 그러나 일부 공정 및 생산의 경우 클리너 생산에 대한 길은 여전히 매우 길다. 단기간에 최종 통제 기술은 여전히 필수적입니다. 현재 VOC의 거버넌스 기술에는 주로 재활용 및 폐기 방법이 포함됩니다. 환경 친화적이든 경제적이든 리사이클링은 승격 될 가치가있는 VOCs 거버넌스 기술입니다.
VOCs의 재활용 기술에는 흡착, 응축, 흡착, 막 분리 등이 포함됩니다. 그 중에서도 흡착 방법은 간단하고 적용 범위가 넓으며 정화 효율이 높습니다. 그것은 전통적인 VOCs 처리 기술이며 가장 널리 사용되는 치료 기술입니다. Xi Jinjun 등은 많은 산업 VOC 처리 기술 프로젝트를 조사하여 흡착 기술이 중국에서 가장 높은 시장 점유율 (38 %)을 얻은 것으로 나타났습니다. 적합한 휘발성 유기 화합물의 경우, 흡착 기술은 경제적이고 청결한 생산 개념입니다. 따라서, 그것은 널리 국내외에서 사용됩니다.
1. 흡착 처리 기술
흡착법은 다양한 고체 흡착제를 사용하여 배기 가스 내의 오염 물질을 흡착 및 정화하는 방법이다. 일반적으로 흡착은 물리적 흡착과 화학 흡착으로 구분되며, VOC의 정제는 주로 물리적 흡착에 의해 수행됩니다. 흡착법은 저농도 및 대량의 유기 폐가스 처리에 적합하며 주로 지방 및 방향족 탄화수소, 대부분의 염소 함유 용매, 일반 알코올, 일부 케톤 및 에스테르의 흡착 및 회수에 사용됩니다. 흡착 방법의 핵심 기술은 흡착제, 흡착 설비 및 공정, 재생 매체, 후 처리 공정 등을 결정하는 것입니다.
1.1 일반적으로 사용되는 흡착제
현재, VOC의 정제에 일반적으로 사용되는 흡착제는 무기 및 유기 흡착제이다. 무기 흡착제는 주로 활성탄 (입상 활성탄, 벌집 형 활성탄 및 활성 탄소 섬유 포함), 분 자체 (입상 분 자체, 분 자체 성형 포함)를 주로 사용합니다. 벌크 벌집 및 분 자체 코팅재), 제올라이트, 과립 형 실리카겔, 활성 알루미나, 다공성 점토 광석 등이 있으며, 유기 흡착제는 주로 고분자 흡착 수지를 지칭한다.
가장 무기 무기 흡착제는 활성탄입니다. 과립 형 활성탄과 비교할 때, 허니 콤 활성탄은 낮은 층 저항성의 장점을 가지고 있습니다. 현재, 중국에서 대량 및 저농도의 VOC를 처리하기위한 흡착제는 주로 허니컴 활성탄으로 구성된다. 활성 탄소 섬유는 큰 비 표면적, 풍부한 미세 기공 및 균일 한 분포, 빠른 흡수 및 탈착 률, 높은 흡착 효율 및 용이 한 재생의 이점을 갖는다. 활성 탄소 재료는 유기 용매와 같은 비극성 물질에 대해 매우 우수한 흡착능을 갖는다. 반대로 물과 같은 극성 물질의 경우 흡착력이 좋지 않아 편리하게 수증기로 재생할 수 있습니다.
제올라이트 및 분 자체의 주성분은 모든 알루미 노 실리케이트이며, 이는 열 안정성이 좋으며 고온 가스 흐름을 사용할 때 재생하기에 안전합니다. 상이한 유형의 분 자체는 VOC에 대한 상이한 흡착 효과를 가지므로, 분 자체는 VOC의 제거 효과를 향상시키기 위해 화학적으로 변형 및 개질 될 수있다.
1.2 흡착제 재생
VOC의 처리에 일반적으로 사용되는 흡착제 재생 방법은 저압 증기 치환 재생, 고온 가스 퍼지 재생 및 감압 또는 진공 탈착 재생이다. 저압 증기 배출 재생, 고 가스 스트림 퍼지 재생은 저비점의 탄화수소 및 방향족 유기 화합물의 탈착에 적합합니다.
현재, 마이크로파 탈착, 전기 코크스 탈착, 용매 치환 및 초음파 재생과 같은 새로운 에너지 절약형 흡착제 재생 기술이 개발되었다. 이러한 새로운 탈착 기술은 우수한 에너지 절감 효과와 높은 효율을 가지지 만 연구 단계에 있으며 실용적인 응용 프로그램이 거의 없습니다.
1.3 일반적으로 사용되는 흡착 장치
유기 폐가스 처리 분야에서 통상적으로 사용되는 흡착 장치는 고정층, 이동 층, 유동층 및 제올라이트 허니컴 휠 흡착 장치 및 가장 일반적으로 사용되는 고정층을 포함한다. 제올라이트 허니컴 휠 흡착 장치는 로터 흡착제로도 알려진 유기 폐기물 가스 정제 분야에서 비교적 새로 개발 된 회전 흡착 시스템이다. 배기 가스는 흡착제를 함유하는 회 전자 및 대부분의 회전 층을 통해 반경 방향 또는 축 방향으로 정제 될 수있다. 회 전자 흡착 장치의 장점은 장치가 작고 조작이 편리하고 압력이 낮으며 대 유량의 배기 가스를 저농도의 정화 가스로 연속적으로 처리 할 수 있으며 탈착 된 가스는 고농축 낮은 유속 및 일반적인 농축 비율에 도달 할 수있다. 1 ~ 15 회.
1.4 주요 흡착 공정
1.4.1 고정층 흡착, 수증기 보충, 재생, 응축 회수 공정
이 공정은 일반적으로 과립 활성탄, 활성 탄소 섬유 또는 제올라이트를 흡착제로 사용하며 주로 저농도의 유기 폐가스에서 용매를 회수합니다. 고정층에서 흡착제의 흡착이 포화되면, 고온의 수증기가 통과하여 흡착 된 유기물이 수증기와 함께 흡착 층을 빠져 나오게 한 후, 수증기 혼합물을 응축기로 냉각시켜 응축시킨다 액체로.
1.4.2 고정층 흡착 - 진공 탈착 재생 흡수 회복 과정
일반적으로 흡착제로서 중형 세공이 잘 발달 된 입상 활성탄을 사용하고 흡착제를 감압하기 위해 진공을 사용하며, 진공 펌프에 의해 추출되는 배기 가스의 극도로 높은 농도는 보통 저 휘발성 유기 용매에 의해 흡수된다. 이 공정은 고농축 유기 폐가스의 회수에 적합하다.
1.4.3 제올라이트 러너 흡착 및 농축 공정
현재 중국의 유기성 폐가스 공해에서 농도가 낮고 공기량이 많은 휘발성 유기 화합물의 농도가 상당 부분 차지합니다. 따라서 흡착 및 농축 기술은 저농도 폐가스를 처리하는 가장 경제적이고 효과적인 기술 방법입니다. 최근 몇 년 사이에 중국은 일본에서 많은 수의 제올라이트 휠 흡착 및 농축 장치를 도입했으며 업계의 많은 회사들이이 기술을 적극적으로 개발 및 적용하고 있습니다. 고정층 흡착 농축 기술과 비교할 때, 제올라이트 회전 흡착 및 농축 기술은 흡착제로 제올라이트 제올라이트를 사용하고, 고온 탈착을 사용할 수 있으며, 높은 재생 효율, 우수한 안전 성능 및 다양한 처리를위한 적합한 VOC를 제공합니다. 저항이 작고, 흡착제의 이용률이 높으며, 운전 비용이 낮고, 배기 가스 내의 유기 오염물의 농도가 안정하며, 제어가 편리하다. 구조가 콤팩트 해지고, 장치의 체적 및 점유 면적이 작다.
1.4.4 흡착 - 응축 결합 과정
흡착 - 농축 - 응축 회수 공정은 일반적으로 저농도, 대량, 고 회수 VOC의 정제에 사용됩니다. 현재, 고정층 또는 제올라이트 주자는 주로 산업에서 흡착 장치로 사용된다. 흡착제의 흡착이 포화 상태에 도달 한 후, 유기 폐가 스 및 사용 된 흡착제 특성에 따라 수증기 또는 고온 가스 스트림이 탈착되도록 선택되고, 또한 진공 탈착 재생이 수행 될 수 있고, 탈착 된 고온 및 고압 가스 스트림은, 농축 혼합 수증기는 응축 회수를 위해 응축기로 보내진다. .
Lu Shuhua et al. 집적 된 유기 폐가스 회수의 전통적인 응축 및 흡착 과정은 사전 냉각, 응축, 흡착 및 분리가 동일한 흐름 채널로 통합 된 4 가지 프로세스를 통합하고 유기 배출 가스 통로 및 냉매가 포함 된 새로운 유형의 판 구조 코어를 설계합니다. 채널은 판금으로 삼각형의 핀으로 분리되어 있습니다. 흡착제는 유기 폐가스 통로의 핀들 사이에 채워지고 냉매는 금속판의 다른면상의 통로를 통해 유동한다. 유기 폐가스는 흡착제에 의해 흡착되는 동안 냉매의 반대 방향으로 흡착되어, 흡착제의 온도 상승을 감소시키고 흡착제의 수명을 연장시킨다. 응축 흡착 후의 저온 배기 가스는 예비 냉각 장치의 상부의 심재로 유도되어 2 차 에너지 이용 및 에너지 이용 효율을 향상시킨다. 장치는 상부와 하부로 나누어 져 있으며 장치를 쉽게 분해하고 흡착제를 교체 할 수 있도록 플랜지 처리되어 있습니다. 이 장치는 유기 폐가스 회수율이 높고 공간 점유가 적으며 제조원가가 저렴하고 산업 유기 폐기물 가스를 재활용하는 데 적합합니다.
2. 결론
(1) 자원 활용의 관점에서, 재활용 기술은 VOC를 관리하는 효과적인 방법이다. US EPA는 활성 탄소 흡착이 VOC를 제거하는 데 사용할 수있는 최고의 기술이며 흡착 방법도 중국에서 가장 널리 사용되고 성숙 된 기술이라고 지적했습니다. 특히, 활성 탄소 고정층 흡착 및 온도 변화 기술은 중국의 기존 경제에 적합합니다. techinque 수준입니다.
(2) 휘발성 유기 화합물 (VOCs)의 조성, 구성 및 성질의 복잡성으로 인해 단일 처리 기술로 배기 가스 배출 문제, 높은 운영 비용 및 기업 및 화학 단지의 경제적 효율성 문제를 해결하지 못하는 경우가 대부분이다. . 흡착 - 흡착, 응축 - 흡착, 흡착 - 막 분리 등과 같은 다양한 공정 통합을 기반으로하는 결합 된 방법은 VOC의 제거율을 향상시키고 비용을 절감하며 2 차 오염을 줄입니다.
(3) 촉매 산화와 같은보다 우수한 흡착 성능을 가진 흡착제를 개발하거나 특정 요건을 충족 시키며, 흡착제의 표면 개질을위한 실용적이며 실현 가능한 방법을 찾는다. 흡착 및 탈착시 VOCs의 열 및 매스 커플 링 전달 메커니즘을 탐구하고, VOCs의 열전달을 분석한다. 흡착 탈착 공정에 영향을 미치는 요인에 대한 연구를 강화하고, 흡착 효율을 향상 시키며, 흡착제의 수명을 연장시킨다. VOCs의 상 변화 및 흡착 탈착 공정을 정확하게 예측하고, VOCs 회수 공정 예측 방법 및 회수 장치 설계 방법을 수립한다. 흡착 효율을위한 정화 장비. 이러한 문제는 더 많은 연구와 토론이 필요합니다.
(4) 현재 일반적인 흡착 - 응축 결합 공정에서의 흡착 및 응축은 동일한 공정의 두 가지 독립적 인 공정인데, 약 결합인데 두 개의 응축 및 흡착 장치를 연결하기 만하면 넓은 영역 장비의 불충분 한 에너지 사용과 높은 비용. 동일한 채널에서 응축 및 흡착 커플 링을 동시에 수행하면 공정을 단축하고 흡착제의 수명을 연장하며 에너지 효율과 VOCs 회수 효율을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 Shenren의 흡착 및 응축 결합 과정과 거동에 대한 체계적인 연구는 중요한 과학적 중요성과 공학적 적용 가치가있는 전통적인 의미의 흡착 및 응축 기술의 한계를 벗어날 것으로 예상됩니다.