تحقیق و استفاده از تجهیزات تصفیه گازهای خروجی مبتنی بر کربن فعال و احتراق کاتالیتیک برای رنگ آمیزی

در فرآیند تولید رنگ اسپری و رنگ پخت و پز برای برخی از محصولات، مقدار زیادی از انتشار گازهای خروجی فرآیند وجود خواهد داشت.که تهدیدی قابل توجهی برای محیط زیست طبیعی و سلامت اپراتورها ایجاد می کنند.به طور خاص، فرآیندهایی مانند رنگ آمیزی و پخت و پز نیاز به استفاده از مقادیر زیادی از ترکیبات فرار مانند بنزن، تولوئن، اتیل بنزن،و استات اتیل به عنوان حلال و رقیق کننده های پوششاین حلال های آلی در هنگام اسپری روی سطح قطعه کار جذب نمی شوند، بلکه به طور کامل به هوا تبخیر می شوند و به گاز زباله آلی تبدیل می شوند.این گازهای خروجی دارای ویژگی هایی مانند نقطه جوش پایین و فروریز شدن آسان در دمای اتاق هستند، که تاثیر قابل توجهی بر محیط اطراف و سلامت اپراتورها دارند.

محتوای ترکیبات آلی فرار در هوا در برخی از شهرهای بزرگ در چین چندین برابر بیشتر از شهرهای ایالات متحده است.و گازهای آلاینده ی ارگانیک تولید شده از تولید صنعتی تبدیل به عامل اصلی آلودگی هوا در شهرهای چین شده استهنگامی که این گازهای تبخیر می شوند، بوی های تحریک کننده ای تولید می کنند که یک تهدید بزرگ برای سلامت اپراتورها است.و آسیب به اندام های داخلی و سیستم عصبی بدن انسان هنگامی که در مقادیر زیادی جذب می شودبنابراین، در فعالیت های تولید صنعتی، علاوه بر اتخاذ اقدامات حفاظت لازم،همچنین لازم است تا حد ممکن از انتشار گازهای زائد آلی اجتناب شود و گازهای زائد آلی به طور جامع جمع آوری و تصفیه شوند..

1 اصول اساسی

این طرح از کربن فعال شکل عسل به عنوان یک جذب کننده استفاده می کند و هدف تصفیه هوا را با جذب، تصفیه، جذب مجدد، بازسازی،و غلظت ترکیبات آلی فرار (VOC)حجم بالای هوا و غلظت پایین گاز زباله های ارگانیک توسط کربن فعال شکل عسل جذب می شوند تا به هدف تصفیه هوا برسد.پس از اشباع جذب کربن فعال، کربن فعال توسط دزورپشن هوای گرم بازسازی می شود. ماده ارگانیک متمرکز به دست آمده توسط دزورپشن به بستر احتراق کاتالیستی برای احتراق کاتالیستی ارسال می شود.و ماده آلی داخلی به CO2 و H2O بی ضرر اکسید می شود.پس از احتراق گاز خروجی داغ توسط یک مبادله گرما گرم می شود تا هوا سرد تولید شود.گاز خنک شده تا حدودی تخلیه می شود و تا حدودی برای ترشح و بازسازی کربن فعال عسل استفاده می شود.تمام تجهیزات شامل فیلترهای اولیه، بستر های جذب، بستر های احتراق کاتالیزمی و فن ها است.

در مقایسه با سایر روش های تصفیه گازهای آلی دیگر، این روش یک روش تصفیه جامع است که از مزایای روش های دیگر استفاده می کند.و مزایای قابل توجهی در درمان حجم بالای هوا و غلظت پایین گازهای آلی دارد..

طراحی فرآیند برای دو درمان

2.1 پیش پردازش

برای گازهای آلاینده آلی، مردم باید ابتدا اسپری آب را انجام دهند تا ناخالصی ها و مواد آلی محلول در داخل گازهای آلاینده را حذف کنند.گاز حاوی مقدار زیادی رطوبت و مقدار کمی گرد و غبار استبرای جلوگیری از تاثیر رطوبت و گرد و غبار بر عملکرد موثر بستر جذب کربن فعال، مردم باید از فیلترهای با کارایی بالا برای فیلتر کردن در طول درمان استفاده کنند.

2.2 عمل جذب

گاز زباله های آلی که از قبل درمان شده اند تحت تأثیر یک فن به بستر جذب وارد می شوند و به طور مساوی بر روی سطح کربن فعال توزیع می شوند.بر اساس نیروهای ون در والز بین مولکول ها، کربن فعال گاز ضایعات آلی را در سطح جذب می کند. این فرآیند زمان کمتری می برد، اما هرچه زمان بیشتر باشد، جذب دقیق تر است.هیچ واکنش شیمیایی قابل توجهی بین این دو وجود ندارد، در حالی که گاز زباله های آلی به اثر تصفیه بالا دست می یابد. پس از تصفیه، گاز خروجی تمیز می تواند با استانداردهای انتشار آلاینده های مربوطه هوا مطابقت داشته باشد.با عمل فنهر سیستم تصفیه گازهای خروجی دارای بستر جذب در سطوح مختلف است.با دو مجموعه برای جذب و یک مجموعه برای جذبسه مجموعه تجهیزات می توانند به طور متناوب کار کنند.

2.3 دزورپشن و احتراق کاتالیتیک

معادله واکنش خاص این است:

پس از آن که جذب کربن فعال به اشباع رسیده است، به بستر desorption تغییر دهید، که نیاز به گرمای اضافی دارد. دستگاه گرمایش در داخل بستر اکسیداسیون کاتالیتیک نصب شده است.و کاتالیزور همزمان هنگام روشن شدن از قبل گرم می شود.پس از آن که بستر اکسیداسیون کاتالیتیک به دمای تنظیم شده برسد، هوا گرم به بستر دزورپشن وارد می شود.و گازهای زائد آلی تحت اثر گرم کردن کاملاً از سطح کربن فعال جدا می شوند..

گاز زباله ارگانیک با غلظت بالا تحت فشار خارجی وارد بستر اکسیداسیون می شود و از طریق عمل کاتالیستی فلز پلاتین سوزانده و به H2O و CO2 تجزیه می شود.گازهای زائد از طریق این عمل تصفیه می شوند.ویژگی های این فرآیند احتراق دمای پایین، سریع و بدون شعله است و مقدار زیادی گرما تولید می کند.مردم می توانند از کربن فعال در بازیافت و اکسیداسیون سوخت گازهای زائد ارگانیک استفاده کنند، در نتیجه مصرف انرژی کاهش می یابد.

هنگامی که غلظت گازهای زائد آلی بالا باشد، گرمای بیش از حد تولید شده توسط احتراق می تواند منجر به افزایش دمای بستر اکسیداسیون کاتالیتیک شود.که به نوبه خود بر ایمنی کل سیستم تصفیه گازهای زائد تاثیر می گذارد.بنابراین، سیستم طراحی شده در این مقاله شامل یک دستگاه مکمل هوای سرد است، که می تواند هوا تازه را برای کاهش دمای واکنش و اطمینان از ایمنی عملکرد سیستم وارد کند.

2.4 تصفیه فاضلاب

پس از پیش تربیتی با اسپری آب، فاضلاب حاوی ناخالصی ها و مواد آلی برای رسوب به مخزن تصفیه فاضلاب کارگاه اسپری رنگ وارد می شوند.حذف ذرات بزرگ آلودگی هاآب های فاضلاب حاوی مواد آلی دارای اسیدیت ضعیف هستند.برای انجام واکنش های خنثی سازی و تنظیم اسیدیت و قلیایی آن، مقدار کمی از سودی کاستیک باید اضافه شود.پس از تصفیه کامل، آب فاضلاب می تواند بازیافت و استفاده مجدد در ماژول قبل از درمان آب اسپری شود و اساساً تخلیه فاضلاب از واحد تصفیه فاضلاب وجود ندارد.محصولات تجزیه و تحلیل سانتریفیوژال فاضلاب و رسوب باقیمانده رنگ تولید شده توسط رسوب به عنوان زباله های خطرناک در نظر گرفته می شود.بر اساس الزامات ملی مربوطه برای مدیریت زباله های خطرناک، واحدهای تصفیه زباله های خطرناک واجد شرایط باید برای انجام عملیات تصفیه ایمن به کار گرفته شوند.

این طرح دارای مزایای متعددی است. اول، از یک کربن فعال جدید و کارآمد با ساختار بستر جذب پایدار و معقول استفاده می شود، که اثر جذب را به شدت بهبود می بخشد. دوم،احتراق کاتالیستی با استفاده از فلز پلاتین برای تجزیه گازهای زائد آلی به H2O و CO2 غیر سمی و بی ضرر انجام می شود.، به دست آوردن تصفیه کارآمد و کامل؛ دوباره، فرآیند احتراق دارای دمای پایین تر و ایمن است. گرما تولید شده در طول فرآیند احتراق می تواند بازیافت شود،در نتیجه از دست دادن گرما کمتر و کاهش قابل توجهی در مصرف انرژیدر نهایت، طراحی و نصب تجهیزات سیستم اقدامات مختلفی را برای از بین بردن خطرات ایمنی، با کار ساده و استفاده و مدیریت آسان در آینده اتخاذ می کند.

3روش های کار برای هر ماژول جزء

3.1 فیلتر مه رنگ

گاز های خروجی رنگ آمیزی به طور عمده بر روی میز کار رنگ آمیزی که در آن قطعه کار اعمال می شود ظاهر می شود. بسیاری از رنگ های پرتاب هوا با فشار بالا بر روی قطعه کار باقی می مانند.در حالی که برخی دیگر با گازهای خروجی تخلیه می شوند و به مه رنگ تبدیل می شونداین اسپری های رنگ دارای مقدار کم گرد و غبار و ذرات کوچک هستند، که اکثر آنها دارای قطر کمتر از 10 میلی متر هستند. اگر درمان نشود، به سرعت میکروپور های کربن فعال را مسدود می کند.باعث از دست دادن عملکرد اصلی آن می شود.بنابراین، گاز خروجی رنگ باید ابتدا تحت درمان فیلتراسیون خشن قرار گیرد.

3.2 انتخاب و تنظیم پارامترهای جذب کننده

کربن فعال دارای مزیت های سطح بزرگ، ظرفیت جذب قوی و هزینه پایین است. در حال حاضر یک جذب کننده رایج برای آلودگی VOC است.جایگزینی کربن فعال در قالب پودر، دشوار است.فیبر کربن فعال شامل ساختارهای میکرو کریستالی منظم است که دارای ظرفیت جذب بزرگ و مستعد جدا شدن هستند، که منجر به هزینه های بالا می شود.کربن فعال شکل عسل، سرعت باد بالا و مقاومت کم دارد.، و می تواند برای جذب گازهای خروجی با غلظت پایین با حجم هوای زیاد استفاده شود. این مقاله کربن فعال شکل عسل را انتخاب می کند،و ساختار بستر جذب یک حالت مونتاژ سبک کشویی را اتخاذ می کند، که برای پر کردن و جدا کردن در طول استفاده مناسب است.

3.3 طراحی احتراق کاتالیستی

3.3.1 مبادله گرما

ساختار مبادله گرما نسبتا پیچیده است. برای کاهش هزینه های تولید و تسهیل نصب بعدی،این ماده یک مبادله گرما نسبتا ساده ثابت لوله صفحه ای را اتخاذ می کند، با گاز سرد که از طریق پوسته و گاز داغ که از طریق طرف لوله جریان دارد.

3.3.2 اتاق گرمایش الکتریکی

در این طرح، اتاق گرمایش تنها گرمایی مورد نیاز برای گرم کردن گاز را در هنگام راه اندازی فراهم می کند. پس از احتراق کاتالیستی بنزن، مقدار زیادی از گرم کردن می تواند مورد استفاده قرار گیرد،بنابراین قدرت حرارتی مورد نیاز نسبتا کم است.می توان آن را با برق گرم کرد بدون نیاز به گرم کردن اضافی گاز طبیعی یا گاز پترولیوم مایع.

3.3.3 درمان ماژول عایق

دمای داخل تجهیزات احتراق کاتالیتیک بسیار بالاتر از دمای اتاق است و برای جلوگیری از آسیب به کارگران باید درمان عایق بندی اضافه شود.پنبه ای که برای عایق استفاده می شود از فیلت فیبر سیلیکات آلومینیوم ساخته شده است، طراحی شده بر اساس دمای بالا 400 ° C در اتاق احتراق. ضخامت پنبه عایق 64 میلی متر است.

3.4 طراحی گیرنده شعله

یک گیرنده شعله از بسیاری از کانال ها یا شکاف های کوچک تشکیل شده است و هنگامی که شعله وارد این کانال های کوچک می شود، بسیاری از جریان های شعله کوچک تشکیل می شوند.به دلیل منطقه انتقال گرما بزرگ کانال ها یا منافذ، دمای شعله پس از تبادل گرما از طریق دیواره های کانال کاهش می یابد و شعله هنگامی که به درجه خاصی می رسد خاموش می شود.گیرنده های شعله دستگاه هایی هستند که برای جلوگیری از گسترش شعله های ناشی از تبخیر گازهای سوزان یا مایعات قابل اشتعال استفاده می شوند.در رآکتورهای احتراق کاتالیستی VOC، وجود جرقه ها می تواند شعله های گاز را تحریک کند و باعث احتراق کل شبکه لوله کشی شود. بنابراین نقش گیرنده های شعله مهم است..اندازه پوسته آتش گیر به طور مستقیم با مقاومت مایع مرتبط است و قطر پوسته معمولاً حدود 4 برابر قطر خط لوله مورد استفاده در کنار آن است.اينه، D=4d. این محصول مطابق با مشخصات طراحی شده است، با استفاده از دو سر باز و بسته از یک شعله باز برای روشن شدن. این طرح یک روش احتراق بدون شعله را اتخاذ می کند. اگر D=4d استفاده شود،مهار کننده شعله خیلی بزرگهبر اساس نیازهای عملیاتی واقعی، ارزش داده طراحی شده در این مقاله D = 2d است و زاویه 60o است.با قطر لوله 500mm × 200mm و زاویه پخش 60oارتفاع نصف جلو پوسته به عنوان 250 × sin60o = 433mm گرفته می شود.

4 نتیجه گیری

این طرح روش احتراق کاتالیستیک جذب را برای درمان گاز خروجی رنگ اسپری استفاده می کند. ابتدا یک فیلتر برای حذف مه رنگ استفاده می شود. سپس، از طریق کنترل سیستم،یک بستر جذب کربن فعال به شکل شوره عسل برای جذب مداوم آن استفاده می شود.، و در عین حال، کربن فعال اشباع شده از بین می رود. با استفاده از 80 درصد هوا گرم،گاز زباله های ارگانیک با حجم هوا بالا و غلظت پایین به گاز زباله های ارگانیک با حجم هوا پایین و غلظت بالا متمرکز می شود.در عین حال، اتاق احتراق کاتالیتیک برای تبدیل گاز ارگانیک به CO2 و H2O استفاده می شود، در حالی که احتراق پایدار خود را حفظ می کند.عمل ثابت کرده است که این روش درمان مزایای بهره وری بالا از تصفیه را دارد، هیچ آلودگی ثانویه و هزینه های عملیاتی پایین در مقایسه با فرآیند سنتی.