(PD)图表:米尔顿·比约克 图1:两种不同类型的空气剥离器示意图
空气吹扫是转让挥发性有机化合物(VOC)和/或其他不稳定的将液体的组分转化为空气流。它是一个化学工程用于净化地下水和废水包含不稳定的化合物。[1][2]
从地下水和废水中去除污染物的空气剥离对于具有高蒸汽压力以及在水.[1][2]
通过空气吹脱去除的化合物包括苯,甲苯,乙苯、和二甲苯(BTEX)和各种溶剂(例如三氯乙烯和四氯乙烯)在一些废水中发现。氨也可以从废水中剥离。
从液体中气提挥发性成分有很多方法,但最常见的方法是使用拥挤的或托盘立式圆柱形容器[3][4][5]如图1所示,本文主要讨论这两种方法。
工艺描述
©照片:Koch-Glitsch LP 随机倾倒的包装类型。
©照片:Koch-Glitsch,LP 结构化包装的示例。
填料气提塔或塔盘气提塔都涉及挥发性液体(通常是水)的向下流动和空气的向上流动。汽提塔中的填料或托盘紧密接触液体和空气。当空气向上流经汽提塔时,液体中的挥发性成分通过每个托盘处发生的一系列紧密接触转移到气流中。
设计和操作得当的空气净化装置可以从地下水和废水中去除99.9%以上的挥发性有机化合物(VOC)。
有许多不同类型的塔板,包括泡罩塔板、阀门塔板和筛网塔板。[6]筛板是气提塔中最常用的类型,因为它们非常简单,比其他类型便宜,并且在气提塔使用时效率足够高。还有许多类型的包装可用于填充床脱模器,随机包装或结构包装材料,如相邻照片所示。
离开汽提塔底部的汽提液基本上没有挥发物。离开汽提塔顶部的气流含有从液体中除去的挥发物,可能需要某种类型的排放缓解措施,以符合适用的环境监管限制,如国家有害空气污染物排放标准(HAP)由美国环境保护署.
当需要减少空气净化装置的空气污染物排放时,有三种技术可用:
如果在大型综合设施中使用,如石油精炼厂或石化厂,则汽提塔的空气排放物可在此类综合设施中所用的多个火焰加热器(即工艺炉)中用作燃烧空气。在某些情况下,VOC燃烧产物二氧化碳和水。
上述缓解技术的相对有效性在很大程度上取决于空气剥离器气流中污染物的浓度水平。非常低的污染物浓度意味着必须处理非常大量的空气,以减少非常少量的污染物。GAC过滤通常是最常用的,因为它能够经济高效地从含有小于1%VOC的气流中去除VOC。
在某些情况下,空气污染扩散模型研究可用于确定气流通过合理高度的排气管是否符合适用的环境法规,而无需缓解空气吹脱系统的空气污染物排放。
图2(下图)是一个完整的气提系统的简化示意流程图,包括加热给水的可选规定:
(PD)图表:米尔顿·比约克 图2:完整气提系统的流程示意图,包括给水的可选加热。
设计变量
气提塔类型的选择
选择使用填料气提塔还是塔盘气提塔,主要取决于哪种气提塔对每个特定应用更具成本效益。然而,一般来说:
- 如果液体中含有分散的固体,则托盘式汽提塔中的托盘易于清洁。相比之下,填料汽提塔中的填料必须完全去除才能进行清洁或酸洗。
- 托盘剥离器很少设计为横截面直径小于60厘米(约2脚).
- 大直径填料汽提塔需要非常仔细地设计液体流量分配器和再分配器(见图1),以避免降低性能效率的流道。
- 对于容易起泡的液体,最好使用填料汽提塔,因为这会严重影响塔盘汽提塔的效率。
- 包装脱模器通常较便宜。如果液体具有高度腐蚀性,它们也更容易建造。
- 与同等填料汽提塔相比,塔盘汽提塔的外形更低(高度更短,直径更小)。
- 塔盘汽提塔可以使用阀塔板而不是筛板,以提供比同等填料汽提塔更低的调节能力。
其他重要设计变量
在设计气提系统时,需要考虑许多变量。其中包括:
- 进入气提系统的液体体积流量。
- 要从液体中去除的特定挥发性成分及其在进入汽提系统的液体中的浓度,以及它们的化学和物理特性(例如蒸汽压力、在液体中的溶解度,无论它们是否具有剧毒或危险性,等等)。
- 液体的物理性质(如蒸汽压力和沸点在一定范围内温度,粘度腐蚀性等)。
- 从液体中去除挥发性成分的百分比,以满足汽提液下游处理的要求,或满足最终处理汽提液的任何适用政府监管要求。
- 适用的政府空气污染法规对汽提系统出口空气中所含污染物设定的限值。
- 进入液体的温度。
- 较高的工作温度更容易从进入的液体中去除挥发性成分。因此,应考虑将进入的液体加热到可以使用的最高温度而不蒸发任何液体的成本效益。
- 对于填料塔,选择要使用的填料类型。特别是,是使用随机倾倒的包装还是结构化包装(见以上两张照片)。
典型性能数据
下表总结了从美国46台运行中的空气净化装置收集的挥发性有机物去除性能数据:[7]
挥发性有机化合物 |
%拆卸 |
苯 |
99至99.9 |
甲苯 |
96至99+ |
二甲苯 |
96至99.8 |
三氯乙烯 |
90至99.9 |
甲基叔丁基醚(MEK) |
95至99 |
2-甲基苯酚* |
70+ |
苯酚* |
74 |
苯胺* |
58 |
注:*只有一个数据点 |
其他汽提气体
本文的唯一重点是讨论气提工艺。然而,除空气以外的气体可用于从液体中剥离挥发性成分。例如,蒸汽和惰性气体(如氮气)已经并正在被用于汽提液体中不需要的挥发性成分。
其他应用程序
除去除地下水和废水中的挥发性有机化合物外,空气吹脱还可用于许多其他用途。在化学加工工业和其他地方,空气吹脱用于水的脱氯、水的脱氮和气体的去除,例如氨,二氧化碳和硫化氢从水里。
众所周知的塞勒克索尔该过程使用物理溶剂(丙二醇二甲醚)进行吸收和去除酸性气体例如气流中的硫化氢和/或二氧化碳。然后使用蒸汽或空气汽提将溶剂从酸性气体中汽提,在某些情况下,部分用蒸汽汽提,部分用空气汽提。[8]该工艺已被有效用于许多领域的二氧化碳去除氨合成生产工厂以及一些天然气处理植物。
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