廢棄塑料回收利用過(guò)程的廢氣處理方案設(shè)計(jì)

廢棄塑料回收利用過(guò)程的廢氣處理方案設(shè)計(jì)-廢氣處理【摘要】簡(jiǎn)要介紹了廢棄塑料的處理方法：掩埋、焚燒和回收再利用。其中，回收再利用不僅經(jīng)濟(jì)而且環(huán)保。但回收利用過(guò)程不可避免地涉及到高溫、壓縮及裂解工藝流程，這些過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生有毒氣體和煙塵。重點(diǎn)分析了廢棄塑料在高溫壓縮過(guò)程產(chǎn)生的廢氣成分，并針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一套兼具新穎性和實(shí)用性的廢氣處理設(shè)備。

【關(guān)鍵詞】廢舊塑料；回收再利用，有毒廢氣；煙塵；處理設(shè)備

1、前言

隨著塑料需求量的不斷提高，廢棄塑料也逐漸增加，塑料垃圾的處理問(wèn)題是目前環(huán)境處理中的一大難點(diǎn)。目前，廢棄塑料處理主要采用三種方法：掩埋、焚燒和回收再利用[1，2]。掩埋處理是一種既快速又省事的方法，但塑料是一種難以生物降解的垃圾，大量的塑料垃圾掩埋會(huì)使得地下資源超出自身負(fù)荷，并污染地下水源，再者垃圾掩埋對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)也是一種嚴(yán)重阻礙。焚燒處理也是一種較為方便快捷的辦法，但焚燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙和有毒氣體，會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染。顯然，對(duì)廢棄朔料進(jìn)行回收再利用是一種既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的做法，它包括物理法和化學(xué)法。物理法就是通過(guò)機(jī)械把廢棄塑料進(jìn)行加工粉碎后重新用到工業(yè)以及建筑業(yè)等零部件上[3]?；瘜W(xué)法包括熔融再生、熱裂解及能量回收等?；瘜W(xué)法是朔料回收利用的新方向，主要包括塑料的油化技術(shù)、焦化技術(shù)及制造芳香族化合物。塑料的單體原料大部分源于石油，石油是不可再生能源，把塑料進(jìn)行油化處理既可以保護(hù)環(huán)境又可達(dá)到節(jié)油的目的。但是，無(wú)論是熔融再生、熱裂解、能量回收或是焚燒，這些方法都離不開(kāi)高溫處理，均會(huì)產(chǎn)生大量的有毒有害氣體和煙塵，這些有害物質(zhì)若直接排放到大氣中，會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染。我們重點(diǎn)分析了廢棄塑料在高溫或燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣成分，并針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一套兼具新穎性和實(shí)用性的廢氣及煙塵處理設(shè)備。

2、廢氣治理的工藝選擇

2.1吸收法

處理混合廢氣時(shí)采用液體作為吸收劑來(lái)除去廢氣中一種或幾種氣體的方法稱為吸收法。吸收法可分為兩種：化學(xué)吸收法和物理吸收法?；瘜W(xué)吸收法就是一種或幾種廢氣與吸收劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成其它物質(zhì)來(lái)達(dá)到處理的目的。有機(jī)廢氣中含有大量惰性有機(jī)氣體，且大部分的吸收液參加反應(yīng)以后不能繼續(xù)使用，無(wú)形之中增加了后續(xù)處理及購(gòu)買(mǎi)新吸收液的成本。而物理吸收法根據(jù)吸收液與被吸收物質(zhì)的相溶性，把有機(jī)廢氣溶解在吸收液中，再利用它們沸點(diǎn)的不同用蒸餾的辦法把有價(jià)值的物質(zhì)從混合液中分離出去，并且可以回收吸收液，達(dá)到循環(huán)利用的目的。但該法必須額外添加一個(gè)冷凝裝置，且吸收液大部分是有機(jī)溶劑容易揮發(fā)，耗損量大，也增加了不少的成本和困難。

2.2吸附法

此法通過(guò)多孔隙固體作為吸附劑，利用其吸附作用把有害氣體吸附在吸附劑的表面，再利用加熱或吹氣等方法將吸附劑表面的濃縮氣體進(jìn)行解吸，達(dá)到分離和富集氣體的目的。吸附劑的一般要求：①材料進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)研究，并結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)開(kāi)發(fā)出金屬陶瓷復(fù)合材料、新型的合金材料和復(fù)合陶瓷材料等。金屬陶瓷材料典型的代表是美國(guó)研發(fā)的一種“secpter金屬膜”，被稱為金屬的無(wú)機(jī)膜。新型合金材料典型的代表是Haynes合金、Hastelloy合金、310S等系列新型材料。復(fù)合陶瓷材料典型的代表是堇青石陶瓷纖維復(fù)合膜和SiC多孔陶瓷等，其孔隙率達(dá)到80～90%，更具有機(jī)械強(qiáng)度高、密度小、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

4、有機(jī)廢氣凈化設(shè)施工藝流程

4.1過(guò)濾

把有機(jī)廢氣運(yùn)往吸附床之前，需設(shè)置一個(gè)過(guò)濾器來(lái)除去煙塵，其中過(guò)濾材料采用菲爾特環(huán)?？萍加邢薰镜谋诹魇蕉嗫滋沾晌⒘２都鳎蕴蓟杌鵖iC蜂窩陶瓷材料為微粒捕集材料，能滿足歐Ⅳ、歐Ⅴ的排放標(biāo)準(zhǔn)。為了避免長(zhǎng)期使用而造成過(guò)濾材料的微孔堵塞，在微粒捕集器后面設(shè)置一臺(tái)風(fēng)機(jī)，可利用風(fēng)機(jī)的反吹作用把煙塵從微孔中吹出，清灰時(shí)間只需5～8min即可，且每天清灰2～3次，必要時(shí)可采用水洗進(jìn)行清灰。

4.2吸附

除去煙塵后的有機(jī)廢氣，通過(guò)合理布風(fēng)，均勻通過(guò)吸附床進(jìn)行吸附。傳統(tǒng)固定吸附床需要兩個(gè)或兩個(gè)以上，當(dāng)有一臺(tái)吸附床進(jìn)行脫附的時(shí)候，由另一臺(tái)吸附床進(jìn)行吸附工作，以達(dá)到了交替工作的目的。但一架吸附床必須配一臺(tái)熱風(fēng)機(jī)和一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)，如果吸附床數(shù)量增加，風(fēng)機(jī)數(shù)量也會(huì)隨之增加。若采用并聯(lián)方式則可解決該難題。并聯(lián)就是把多個(gè)吸附床用管件并聯(lián)起來(lái)形成多個(gè)支路，用主管件將所有支路連接起來(lái)，再把大型的熱風(fēng)機(jī)和抽風(fēng)機(jī)安置在主管件上，這樣也會(huì)增加管件的數(shù)量，造成成本的增加。為了進(jìn)一步解決成本增加問(wèn)題，把吸附床進(jìn)行再一次改造，只需把一個(gè)普通的固定吸附床內(nèi)設(shè)計(jì)成多個(gè)室，再把吸附床的閥門(mén)開(kāi)關(guān)更換成雙向閥門(mén)開(kāi)關(guān)。雙向閥門(mén)開(kāi)關(guān)可以簡(jiǎn)化開(kāi)關(guān)數(shù)量，當(dāng)一個(gè)室吸附飽和后，再將雙向閥門(mén)開(kāi)關(guān)向未吸附飽和的方向擺動(dòng)，原先吸附室的入口從開(kāi)放狀態(tài)變成關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，原先脫附室的入口從關(guān)閉狀態(tài)變成開(kāi)放狀態(tài)，這樣可達(dá)到一個(gè)開(kāi)關(guān)控制兩個(gè)室的入口或出口的效果。

4.3催化燃燒

當(dāng)吸附床的另一個(gè)室開(kāi)始工作時(shí)，可利用遠(yuǎn)紅外電加熱器，對(duì)催化燃燒床的內(nèi)部進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)床層的溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)利用風(fēng)機(jī)將一部分的熱空氣直接抽送到吸附床里進(jìn)行脫附，另一部分熱空氣則先通過(guò)換熱器進(jìn)行換熱后再送往光催化裝置，達(dá)到合理利用熱能的目的。進(jìn)入催化燃燒床里的廢氣通過(guò)催化作用，使有機(jī)廢氣能在較低的溫度下進(jìn)行無(wú)焰催化氧化燃燒。如果催化燃燒床內(nèi)部的有機(jī)廢氣濃度和床層的反應(yīng)溫度都偏高，此時(shí)補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)將會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，并把新鮮的冷空氣吹入催化燃燒床里以降低床層的反應(yīng)溫度，同時(shí)也補(bǔ)充了反應(yīng)過(guò)程中的氧氣，確保催化燃燒反應(yīng)能高效、安全地進(jìn)行，其脫附與催化燃燒反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程需要6～8h。

4.4光催化

進(jìn)入光催化裝置的氣體一般含有低濃度的未反應(yīng)完的有機(jī)廢氣或一些氮氧化物，這些低濃度的廢氣連續(xù)照射2～3h后，就可以用主風(fēng)機(jī)將凈化后的氣體排出。光催化裝置中的吸附-催化反應(yīng)材料選用納米二氧化鈦與活性炭纖維的復(fù)合體，選用這種材料的原因在于活性炭纖維ACF具有很強(qiáng)的吸附能力，吸附速度快，可以為光催化反應(yīng)提供有利條件。

5、結(jié)論

廢棄塑料在高溫或燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氣體大部分都是有毒有害的，如不加以處理直接排放，會(huì)給環(huán)境造成嚴(yán)重污染。廢棄塑料因高溫環(huán)境所產(chǎn)生的氣體成分復(fù)雜，且有些氣體的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，難以用單一的方法進(jìn)行處理。為了解決化學(xué)活性不一致、濃度不相同以及成分復(fù)雜多樣的有毒有害氣體的處理問(wèn)題，采用了過(guò)濾-吸附-催化燃燒-光催化的綜合聯(lián)用技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套兼具新穎性和實(shí)用性的廢氣及煙塵處理設(shè)備。

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