催化燃燒法在VOCs治理應用中的安全問題及防范措
催化燃燒法在VOCs治理應用中的安全問題及防范措摘要
? 摘要: 本文針對催化燃燒法處理VOCs的過程中存在的活性炭吸附脫附催化燃燒法中活性碳起火的現(xiàn)象、催化氧化爐爆炸問題、整個催化燃燒治理裝置起火爆炸問題等安全隱患,提出相
?摘要:本文針對催化燃燒法處理VOCs的過程中存在的活性炭吸附—脫附—催化燃燒法中活性碳起火的現(xiàn)象、催化氧化爐爆炸問題、整個催化燃燒治理裝置起火爆炸問題等安全隱患,提出相應解決方案。
VOCs(揮發(fā)性有機化合物) 是指在常壓下沸點在50~260 ℃、常溫下飽和蒸汽壓大于133.32 Pa的有機化合物, 或者在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機液體和固體[1]。VOCs類目復雜,主要包含烯烴、烷烴、醇類、芳香烴、芳烴類、醛類、鹵代烴等,主要產(chǎn)生于制藥、制鞋、石油煉化和噴漆等行業(yè)[2]。某些VOCs對臭氧層有破壞作用,如含氫氯氟烴(HCFCls)和氯氟烴(CFCs);VOCs也是形成霧霾的重要前物,是有毒有害氣體的重要來源,環(huán)保部已將其列為細顆粒物之外大的空氣污染元兇[3]。隨著工業(yè)化進程的加快,VOCs引起的健康與環(huán)境問題引來越來越多的關(guān)注,VOCs的處理也已迫在眉睫。
催化燃燒法在VOCs治理中的重要地位
VOCs治理有較多措施, 其治理方法包括源頭減量、中間控制和末端處理等[4]。目前,我國以末端治理為主。末端治理技術(shù)一般分為破壞性處理和回收性處理。破壞性處理主要包括催化燃燒法和焚燒處理法。回收性處理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分離法等[5]。回收性處理因其技術(shù)手段還不成熟,成本較高,目前沒有大規(guī)模應用。焚燒法是直接將VOCs 通入焚燒爐中,在爐內(nèi)充分燃燒,產(chǎn)生二氧化碳和水[6]。該方法成本較低,運用范圍較廣,技術(shù)線路也比較成熟。催化燃燒法是在廢氣燃燒的時候加入某種催化劑,降低VOCs 的燃點, 使VOCs能夠充分燃燒, 生成二氧化碳和水,實現(xiàn)直排。當前常用催化劑種類有Cu、Fe、Ti等非貴金屬與Pd、Au、Pt等貴金屬兩大類。焚燒處理法和催化燃燒法在VOCs治理中占據(jù)核心地位,因其分解氧化徹底、治理效率高而得到廣泛應用,其中催化燃燒法因無明火、節(jié)能、氧化溫度低而得到廣泛應用。
催化燃燒是一種涉及氣—固兩相的化學反應,其本質(zhì)機理為在有活性氧參與的條件下發(fā)生的深度氧化反應[7]。在反應過程中,加入催化劑可以顯著降低反應所需的活化能,VOCs 富集在催化劑表面,在較低燃燒溫度下發(fā)生無焰燃燒,分解為二氧化碳和水,同時釋放出大量的熱。其化學反應方程式如下:
CnHm+ (n+m/4) O2→n CO2+m/2 H2O +能量,在催化劑的作用下,VOCs 可以在較低溫度下充分燃燒,生成二氧化碳和水,去除率高達90%。催化燃燒法具有能耗低、運行可靠穩(wěn)定、無二次污染等突出優(yōu)點,在歐美國家已得到廣泛推廣應用。在我國,催化燃燒法也是處理VOCs的主要手段,其應用比例約為55%。目前,催化燃燒法已經(jīng)成為處理VOCs的主流。
催化燃燒法的常見安全問題及防范措施
02
催化燃燒法處理VOCs的過程中, 存在如下幾種安全隱患:活性炭吸附—脫附—催化燃燒法中有活性碳起火的現(xiàn)象、催化氧化爐爆炸問題、整個催化燃燒治理裝置起火爆炸問題。
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活性碳起火現(xiàn)象及防范措施
在前期的VOCs富集過程中, 由于活性炭著火點較低而脫附溫度過高,當對吸附飽和的活性炭進行脫附處理時,會由于脫附箱體內(nèi)溫度過高導致活性炭著火。
解決該問題可以從兩個方面著手:一是采用著火點高的活性炭;二是嚴格控制脫附溫度,使其遠低于活性炭著火點。因此可采取如下措施:嚴格控制脫附溫度,選擇質(zhì)量好的脫附溫度傳感器,盡可能在活性炭吸附箱合適位置安裝兩個溫度傳感器;在PLC 編程中加入脫附溫度超溫時停止脫附程序;同時要防患于未然,在活性炭吸附箱上方增加消防水管并連結(jié)煙氣報警及自動噴淋裝置,以防意外失火。
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催化氧化爐爆炸問題及防范措施
在處理高濃度VOCs 時,由于爐內(nèi)含有大量氧氣,當廢氣濃度達到廢氣組份中大部分有機廢氣的爆炸極限時,就會有爆炸的危險。因此,要時刻監(jiān)測爐內(nèi)VOCs 濃度, 在進入催化氧化爐的廢氣管道上安裝濃度稀釋裝置,將高濃度廢氣稀釋到爆炸極限下。同時在催化氧化爐上增加壓力排氣閥,在壓力過高時自動打開閥門進行減壓排氣,以防爐內(nèi)溫度壓力過高引起爆炸(因廢氣在熱氧化過程中迅速釋放大量熱能導致爐內(nèi)熱空氣壓力過大)。
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整個催化燃燒治理裝置起火爆炸及防范措施
整個催化燃燒治理裝置起火爆炸多發(fā)生在只有一套吸附裝置的系統(tǒng)中,因管道壁及設(shè)備內(nèi)聚集大量高濃度有機廢氣顆粒物,管道風閥閉會間隙過大,在脫附催化燃燒過程中沒有停止生產(chǎn), 車間進氣閥不能關(guān)閉,整個管路是全通的,此時脫附催化燃燒極可能在高溫作用下引起整個系統(tǒng)起火爆炸。針對上述情況應該采取如下措施:安裝高質(zhì)量風閥,經(jīng)常檢查漏氣情況,單套吸附的裝置系統(tǒng)中在脫附催化燃燒過程中應停產(chǎn)處理等。
催化燃燒法的整體安全措施
03
使用催化燃燒法應嚴格按工程技術(shù)規(guī)范進行消防措施處理,工程裝置應盡可能地放置在室外,并且按安全生產(chǎn)規(guī)范要求留足安全距離及設(shè)置安全防護欄和相關(guān)顏色,氣流走向,閥門開關(guān)方向,電源標識,操作規(guī)范等安全警示措施。
結(jié)論
04
隨著工業(yè)化與現(xiàn)代化的持續(xù)發(fā)展和不斷提升,VOCs引起的健康與環(huán)境問題將引起越來越多的關(guān)注,VOCs的處理也已迫在眉睫。催化燃燒因其催化效率高、能耗低等優(yōu)點具有更加廣闊的運用前景,并將逐漸成為主要的處理VOCs 的方法之一。但我們在使用催化燃燒法處理VOCs 時,仍要時刻注意可能引發(fā)的安全問題,防微杜漸,從源頭上把危險解決掉。
?來源:互聯(lián)網(wǎng)
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