2022年废弃塑料回收利用过程的废气处理方案设计.docx

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1、精品学习资源废弃塑料回收利用过程的废气处理方案设计- 废气处理【摘要】简要介绍了废弃塑料的处理方法： 掩埋、燃烧和回收再利用；其中，回收再利用不仅经济而且环保； 但回收利用过程不行防止地涉及到高温、 压缩及裂解工艺流程， 这些过程中均会产生有毒气体和烟尘；重点分析了废弃塑料在高温压缩过程产生的废气成分，并针对性地设计了一套兼具新奇性和有用性的废气处理设备；【关键词】废旧塑料；回收再利用，有毒废气；烟尘；处理设备1、前言随着塑料需求量的不断提高， 废弃塑料也逐步增加， 塑料垃圾的处理问题是目前环境处理中的一大难点； 目前，废弃塑料处理主要采纳三种方法：掩埋、燃烧和回收再利用 1，2；掩埋处理是一

2、种既快速又省事的方法， 但塑料是一种难以生物降解的垃圾， 大量的塑料垃圾掩埋会使得地下资源超出自身负荷， 并污染地下水源， 再者垃圾掩埋对于农作物生长也是一种严峻阻碍； 燃烧处理也是一种较为便利快捷的方法， 但燃烧过程会产生大量的黑烟和有毒气体， 会造成严峻的大气污染； 明显，对废弃朔料进行回收再利用是一种既环保又经济的做法，它包括物理法和化学法； 物理法就是通过机械把废弃塑料进行加工粉碎后重新用到工业以及建筑业等零部件上3 ；化学法包括熔融再生、热裂解及能量回收等；化学法是朔料回收利用的新方向，主 要包括塑料的油化技术、 焦化技术及制造芳香族化合物； 塑料的单体原料大部分源于石油， 石油是不

3、行再生能源， 把塑料进行油化处理既可以爱护环境又可到达节油的目的； 但是，无论是熔融再生、 热裂解、欢迎下载精品学习资源毒有害气体和烟尘， 这些有害物质假设直接排放到大气中，会造成严峻的二次污染； 我们重点分析了废弃塑料在高温或燃烧过程中产生的废气成分，并针对性地设计了一套兼具新奇性和有用性的废气及烟尘 处理设备；2、废气治理的工艺挑选2.1 吸取法处理混合废气时采纳液体作为吸取剂来除去废气中一种或几种 气体的方法称为吸取法； 吸取法可分为两种： 化学吸取法和物理吸取法；化学吸取法就是一种或几种废气与吸取剂之间发生化学反应而生 成其它物质来到达处理的目的；有机废气中含有大量惰性有机气体， 且大

4、部分的吸取液参与反应以后不能连续使用， 无形之中增加了后续处理及购买新吸取液的成本； 而物理吸取法依据吸取液与被吸取物质的相溶性， 把有机废气溶解在吸取液中， 再利用它们沸点的不同用蒸馏的方法把有价值的物质从混合液中别离出去，并且可以回收吸取液，到达循环利用的目的； 但该法必需额外添加一个冷凝装置，且吸收液大部分是有机溶剂简单挥发， 耗损量大， 也增加了不少的成本和困难；2.2 吸附法此法通过多孔隙固体作为吸附剂， 利用其吸附作用把有害气体吸附在吸附剂的外表， 再利用加热或吹气等方法将吸附剂外表的浓缩气体进行解吸，到达别离和富集气体的目的；吸附剂的一般要求：比欢迎下载精品学习资源附物质发生反应

5、； 有足够的吸附才能； 较高的耐热性能以及机械强度；活性炭纤维是一种特别良好的吸附剂， 具有比一般活性炭更好的比外表积，一般可达 10002500m2/g，可形成大量孔径为 10m 40m的匀称微孔，并且仍具有杂环结构和外表官能团等很多特别结 构4-5 ；这种优异的微孔结构作用下，可供应强大的分子场；又由于吸附层很薄， 具有很好的通透性， 可以供应温度变化而造成压力转变的变压体系， 且同时具有很高的耐热性能， 使活性炭纤维比一般活性炭具有吸脱附快速、 脱附完全、 吸附容量大和装置不会因热积蓄过大而造成燃烧爆炸等优点，但活性炭纤维价格较为昂贵6 ；2.3 燃烧法2.3.1 直接燃烧法；此法是将有

6、害可燃的气体在相宜的工艺条件 下直接燃烧， 一般要求燃烧效率可到达 95%以上；这种方法适于处理较高浓度的有机废气， 但缺点是需使用大量的燃气并保持较高的温度1100，且仍存在着燃气储存所带来的安全隐患以及燃气运输费用等问题；2.3.2 催化燃烧法热催化氧化法 ；此法是一种典型的气固相催化氧化反应；利用催化剂来降低化学反应的活化能进而降低反应温度，使得有机废气能在较低的温度下200 300氧化分解为无毒的水和二氧化碳等成分， 并放出大量的热量 7-9 ；此法具有燃烧温度低、节约燃气的优点； 也不会由于温度过高而使得空气中的氮气转化为氮氧化物 10 ；欢迎下载精品学习资源2.4 催化法2.4.1

7、 催化复原挑选性催化复原， SCR；催化复原指的是利用复原剂，如：氨、尿素等，在催化剂的作用下，可以把烟气中的氮氧 化物复原成无毒无害的物质如氮气和水； 此法目前广泛应用在烟气脱硝技术中，而塑料燃烧或高温产生的污染物复杂， 不单只有氮氧化物， 而且需要精确掌握复原剂的喷入量并防止二氧化硫、氧气的参与；2.4.2 光催化；此法是在常温、常压下利用光催化剂在太阳光或 紫外灯的照耀下，对有机污染物进行快速分解，使其被氧化成水、二 氧化碳等小分子，一般不造成二次污染；目前以TiO2 作为半导体材料的光催化降解讨论技术最受欢送； 导带中的电子和价带中的空穴合称为电子 空穴对；在光催化过程中， 空穴能够与

8、吸附在催化剂外表的水分子发生作用生成氧化才能极强和活性更高的羟基自由基，而光生电子也能够与氧气发生作用生成具有很强化学活性的自由基，这些光生载流子能无挑选地氧化复原各种污染物并生成无毒无害物质；光催化技术也可补充催化燃烧法的不足，比方，HCN 通过催化燃烧法会产生氮氧化物污染物， 产生的氮氧化物污染物可以用光催化反应来降解；但是此法的缺点在于只能排除封闭空间较低浓度的有害气体；3、烟尘治理的工艺挑选塑料在高温或者燃烧的过程中除了产生有毒气体外，仍相伴着大量的黑烟；产生黑烟的主要缘由是塑料不完全燃烧或者高温裂解会产 生碳粒也叫做碳黑，而 90%碳黑产品可作为橡胶加工业的补强剂和填料；处理碳黑的方

9、法有很多，例如燃烧、过滤、静电捕集、湿式欢迎下载精品学习资源能；湿式洗涤除了外来能源来供应动力外， 仍需要大量的水来捕集烟尘，况且处理烟尘后的废水需要进行处理， 否就会造成环境二次污染；过滤法处理烟尘就有两大优点：不需要消耗外来能源即热能和电能；可以回收碳黑；从整体来看最有效的方法是过滤法处理碳黑；目前，除尘效率最高的是袋式除尘器，它对烟尘微粒过滤成效极好， 但它只适用于低温除尘， 其缘由是袋式除尘器的纤维滤料一般适用于100左右，对高于 100的气体，其滤料耗损相当大；为了提高滤料的耐热性能、过滤效率、 抗压才能以及削减排气阻力，国内外对过滤材料进行大量的讨论， 目前，常用的过滤材料有三大类

10、： 陶瓷材料、金属材料和复合材料；3.1 多孔金属过滤材料金属材料具有优良的耐热性和机械性能，无论在常温仍是在高 温，其机械强度均为陶瓷材料的数倍，所以使用寿命较长；且金属材料仍具有焊接性能、 可塑性等优点； 金属多孔过滤材料按结构形式主要可以分为：烧结金属丝网、烧结金属粉末和金属膜等；但金属材料化学活性较高，简单被高活性气体腐蚀和氧化；3.2 多孔陶瓷过滤材料陶瓷材料具有良好的化学稳固性以及热稳固性， 它在高温环境下工作，不简单被高活性的气体腐蚀、氧化以及复原；但单一的陶瓷组 分可能存在易脆和易裂等问题，且进行修补是一大难题；3.3 复合材料为明白决单一组分所带来的缺点， 国内外对陶瓷材料以

11、及金属材欢迎下载精品学习资源新型的合金材料和复合陶瓷材料等； 金属陶瓷材料典型的代表是美国研发的一种 “secpter 金属膜 ”，被称为金属的无机膜；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；复合陶瓷材料典型的代表是堇青石陶瓷纤维复合膜和SiC 多孔陶瓷等，其孔隙率到达 80 90%，更具有机械强度高、密度小、使用寿命长等特点；4、有机废气净化设施工艺流程4.1 过滤把有机废气运往吸附床之前， 需设置一个过滤器来除去烟尘， 其中过滤材料采纳菲尔特环保科技的壁流式多孔陶瓷微粒捕集器，它以碳化硅基 SiC 蜂窝陶瓷材料为微粒捕集材料， 能

12、满意欧、 欧的排放标准；为了防止长期使用而造成过滤材料的微孔堵塞，在微粒捕集器后面设置一台风机，可利用风机的反吹作用把烟尘从微孔中吹出， 清灰时间只需 58min 即可，且每天清灰 23 次，必要时可采纳水洗进行清灰；4.2 吸附除去烟尘后的有机废气， 通过合理布风， 匀称通过吸附床进行吸附；传统固定吸附床需要两个或两个以上， 当有一台吸附床进行脱附的时候，由另一台吸附床进行吸附工作，以到达了交替工作的目的； 但一架吸附床必需配一台热风机和一台抽风机，假如吸附床数量增加，风机数量也会随之增加；假设采纳并联方式就可解决该难题；并欢迎下载精品学习资源支路连接起来， 再把大型的热风机和抽风机安置在主

13、管件上， 这样也会增加管件的数量， 造成成本的增加；为了进一步解决成本增加问题， 把吸附床进行再一次改造， 只需把一个一般的固定吸附床内设计成多个室，再把吸附床的阀门开关更换成双向阀门开关；双向阀门开关可以简化开关数量， 当一个室吸附饱和后， 再将双向阀门开关向未吸附饱和的方向摇摆， 原先吸附室的入口从开放状态变成关闭状态，同时， 原先脱附室的入口从关闭状态变成开放状态， 这样可到达一个开关掌握两个室的入口或出口的成效；4.3 催化燃烧当吸附床的另一个室开头工作时， 可利用远红外电加热器， 对催化燃烧床的内部进行预热， 当床层的温度到达设定值时利用风机将一部分的热空气直接抽送到吸附床里进行脱附

14、， 另一部分热空气就先通过换热器进行换热后再送往光催扮装置，到达合理利用热能的目的； 进入催化燃烧床里的废气通过催化作用， 使有机废气能在较低的温度下进行无焰催化氧化燃烧； 假如催化燃烧床内部的有机废气浓度和床层的反应温度都偏高， 此时补冷风机将会自动开启， 并把新奇的冷空气吹入催化燃烧床里以降低床层的反应温度， 同时也补充了反应过程中的氧气，确保催化燃烧反应能高效、安全地进行，其脱附与催化燃 烧反应的整个过程需要68h；4.4 光催化进入光催扮装置的气体一般含有低浓度的未反应完的有机废气欢迎下载精品学习资源风机将净化后的气体排出；光催扮装置中的吸附-催化反应材料选用纳米二氧化钛与活性炭纤维的

15、复合体， 选用这种材料的缘由在于活性炭纤维 ACF 具有很强的吸附才能，吸附速度快，可以为光催化反应供应有利条件；5、结论废弃塑料在高温或燃烧过程中产生的气体大部分都是有毒有害的，如不加以处理直接排放，会给环境造成严峻污染；废弃塑料因高温环境所产生的气体成分复杂， 且有些气体的化学性质很不活泼， 难以用单一的方法进行处理； 为明白决化学活性不一样、 浓度不相同以及成分复杂多样的有毒有害气体的处理问题，采纳了过滤- 吸附-催化燃烧-光催化的综合联用技术，设计了一套兼具新奇性和有用性的废气及烟尘处理设备；参考文献1 孙亚明.废旧塑料回收利用的现状及进展 J.云南化工， 2021，352：36-40

16、.2 高涛，章煜君，潘立 .我国废旧塑料回收领域的现状与进展综述J.机电工程， 2021，266：5-8.3 黄海边，刘锋，李丽娟 .塑料回收利用与再生塑料在建材中的应用J.工程塑料应用， 2021， 377： 56-59.4 杨芬，刘品华；活性炭纤维在挥发性有机废气处理中的应用J；曲靖师范学院学报， 2003， 226： 43-46.欢迎下载精品学习资源废气处理中的应用 J；2021，273：38，43-45.6 欧海峰，林金画 .活性炭纤维吸附 催化燃烧新装置处理有机废气J.环境与开发， 2001， 161： 17， 23.7 孙发群 .石扮装置有机废气处理 J.石扮装置有机废气处理，2021， 264：53-56.8 徐伟，施延君， 叶永根等 .钙钛矿型催化剂去除 VOC 的性能讨论J.广东化工， 2021， 386：273-274.9 伍建军，梁灿钦，林锦权 .有机废气治理技术讨论进展 J. 东莞理工学院学报， 2021， 191： 61-65.10 陈继华 .催化燃烧法在丙烯腈装置尾气处理中的应用J.甘肃科技， 2021， 2517：69，73-75.欢迎下载