Unter Ausnutzung der großen spezifischen Oberfläche und der hohen Adsorptionskapazität von Aktivkohle ist die Adsorptionsbehandlung von organischen Abgasen mit niedriger-bis-Konzentration eine äußerst wirksame Behandlungsmethode. Schadstoffe im organischen Abgas werden in der Aktivkohle adsorbiert und sauberes Gas wird abgeführt, wodurch eine Reinigung erreicht wird.
Dieses Verfahren kombiniert auf organische Weise eine Adsorptionskonzentrationseinheit und eine thermische Oxidationseinheit. Es eignet sich hauptsächlich für organische Abgase mit geringen Konzentrationen, die nicht für direkte Verbrennung, katalytische Verbrennung oder Adsorptionsrückgewinnungsmethoden geeignet sind, insbesondere für großvolumige Behandlungsanwendungen, bei denen zufriedenstellende wirtschaftliche und soziale Vorteile erzielt werden können. Nach der Adsorptionsreinigung und Desorption wird das organische Abgas in einen Strom mit kleinem Volumen und hoher Konzentration umgewandelt, der dann einer thermischen Oxidationsbehandlung unterzogen wird und die bei der Verbrennung organischer Stoffe freigesetzte Wärme effektiv genutzt wird.
Anwendungsgebiete: organische chemische Industrie, Pharmazeutik, Farbenherstellung, Oberflächenbeschichtung, Erdöl, Verpackung und Druck usw.
Der Prozess nutzt eine Kombination aus Aktivkohleadsorption, Heißluftdesorption und katalytischer Verbrennung zur Reinigung organischer Abgase und läuft in drei Arbeitsschritten ab:
Erstens nutzt der Arbeitsprozess die multiporöse Struktur, die enorme Oberflächenspannung und die große Adsorptionskapazität von Aktivkohle, um organische Lösungsmittel im Abgas zu adsorbieren, wodurch eine Reinigungseffizienz von über 95 % erreicht und so das ausgestoßene Abgas gereinigt wird.
Zweitens stoppt die Adsorption aufgrund der begrenzten Adsorptionskapazität von Aktivkohle nach einer Adsorptionsperiode, wenn die Aktivkohle ihre Sättigung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt ist die organische Substanz in der Aktivkohle konzentriert. Nachdem die Aktivkohle gesättigt ist, werden die an der Aktivkohle adsorbierten organischen Lösungsmittel mithilfe eines Heißluftstroms in einem bestimmten Konzentrationsverhältnis desorbiert und dem katalytischen Verbrennungsbett zugeführt.
Drittens wird das hochkonzentrierte organische Abgas, das in das katalytische Verbrennungsbett gelangt, weiter erhitzt und dann unter der Wirkung eines Katalysators oxidiert und zersetzt, wodurch es in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt wird. Die bei der Zersetzung freigesetzte Wärme wird von einem Hochleistungswärmetauscher zurückgewonnen und zum Erhitzen des hochkonzentrierten organischen Abgases verwendet, das in das katalytische Verbrennungsbett eintritt.
Bei der Adsorptionskonzentration-katalytischen Verbrennungsmethode verwendet die Anlage mehrere Gaswege für den kontinuierlichen Betrieb, und mehrere Adsorptionsbetten können abwechselnd verwendet werden. Nachdem die drei Arbeitsprozesse nach einer bestimmten Betriebsdauer ihr Selbst-Gleichgewicht erreicht haben, benötigen die Desorptions- und katalytischen Zersetzungsprozesse keine externe Energie zum Erhitzen. 1) Vor-Vorbehandlungsstufe
In der Vorbehandlungsstufe wird ein Sprühwaschturm mit gepacktem Bett verwendet. Die Waschflüssigkeit wird ausgewählt, um saure Gase mit einer alkalischen Lösung zu neutralisieren, oder es wird ein Trockenfilter verwendet, um Staubpartikel herauszufiltern.
2) Aktivkohleadsorptionsstufe
Nach der Vorbehandlung wird das Abgas zur Adsorptionsbehandlung in den Aktivkohle-Adsorptions-/Desorptionsturm eingeleitet. Organische Gase werden durch Mikroporen an der Oberfläche der Aktivkohle adsorbiert, wodurch organische Substanzen aus dem Abgas entfernt werden und der Effekt einer Gasreinigung erzielt wird.
3) Aktivkohle-Desorptionsstufe
Wenn das Adsorptionsbett gesättigt ist, werden die Desorptions- und Adsorptionsventile umgeschaltet und der Desorptionsventilator wird gestartet, um das gesättigte Adsorptionsbett zu desorbieren. Die Frischluft zur Desorption wird zunächst durch einen Wärmetauscher und eine elektrische Heizkammer am Frischlufteinlass erhitzt, wodurch die Frischluft auf etwa 120 Grad erhitzt wird, bevor sie in das Aktivkohlebett gelangt. Beim Erhitzen verdampft das von der Aktivkohle adsorbierte Lösungsmittel.
4) Katalytische Verbrennungsstufe
Das aus der Aktivkohle desorbierte Abgas weist eine geringe Strömungsgeschwindigkeit und eine hohe Konzentration auf. Es wird von einem Ventilator zu einem Wärmetauscher geleitet und gelangt dann in einen Vorwärmer. Unter der Heizwirkung der elektrischen Heizung wird die Gastemperatur auf etwa 200 {7}}300 Grad erhöht, bevor sie in das katalytische Verbrennungsbett eintritt. Dabei verbrennt das organische Abgas unter Einwirkung des Katalysators flammenlos, oxidiert zu CO2 und H2O und setzt gleichzeitig viel Wärmeenergie frei. Wenn die Gastemperatur weiter ansteigt, heizt dieses Hochtemperaturgas das unbehandelte organische Gas durch den Wärmetauscher vor der katalytischen Brennkammer vor. Das aus dem Wärmetauscher austretende Gas strömt dann am Frischlufteinlass durch den Wärmetauscher, um die Frischluft zur Desorption zu erwärmen. Nachdem die beiden Wärmetauscher normal funktionieren, kann die elektrische Heizausrüstung gestoppt werden, um Energie zu sparen. Abschließend wird das Gas über einen Schornstein in die Atmosphäre abgegeben. Das Abgas, das organische Bestandteile mit den Siedepunkten Toluol (110,6 Grad) und Xylol (138-144 Grad) enthält, wird zur Desorption zu einem Adsorptionsbett geleitet. Das hochkonzentrierte organische Abgas (das 10–20-fach konzentriert werden kann) wird dann in einem Wärmetauscher zum Vorwärmen mit dem heißen Abgas aus der Verbrennung wärmegetauscht, bevor es in die Brennkammer geleitet wird. In der Brennkammer werden die organischen Verbindungen nach Erreichen der Zündtemperatur oxidiert und durch einen Katalysator in unschädliches CO2 und H2O zerlegt. Das Verbrennungsabgas wird, nachdem es durch Wärmeaustausch mit dem desorbierten Gas auf 180–200 Grad abgekühlt wurde, zur Desorption verwendet. Das überschüssige Abgas wird über den Abgaskamin abgeführt.
Zur Adsorptions- und Desorptionsregeneration werden mehrere Adsorptionsbetten im Wechsel eingesetzt, wobei für den kontinuierlichen Betrieb zwischen Adsorption und Desorption umgeschaltet wird (die Arbeitszeit kann an die Produktionssituation des Unternehmens angepasst werden). Dieses Projekt ist für eine Abgaskonzentration von 100 ppm ausgelegt und die konzentrierte organische Abgaskonzentration kann über 5000 mg/m³ erreichen. Nachdem der Brenner gestartet und durch elektrische Heizung auf die Zündtemperatur erhitzt wurde, kann die Selbstverbrennung aufrechterhalten werden.
Am Gaseinlass ist ein direkter Auslassanschluss vorgesehen, der über ein elektrisches Ventil gesteuert wird. Wenn das Gerät nicht in Betrieb ist, bleibt die Direktauslassöffnung geöffnet. Bei einer Fehlfunktion des Lüfters des Adsorptionsgeräts öffnet sich das Direktauslassventil automatisch zur Wartung. Die katalytische Reinigung dient der Desorption und Regeneration. Sowohl am Einlass als auch am Auslass des Geräts sind Flammendurchschlagsicherungen installiert, und das gesamte System wird von einer SPS gesteuert.