Metody odstraňování organických látek www.vscht.cz Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší Karel Ciahotný Email:Karel.Ciahotny@vscht.cz Metody odstraňování organických látek z odpadních plynů

Obsah přednášky: na jaké organické látky je přednáška zaměřena přehled metod používaných k odstraňování těchto látek postup při výběru vhodné metody charakteristické rysy jednotlivých metod výhody a nevýhody používaných metod možná úskalí při provozní aplikaci různých čistících metod výzkumné aktivity Ústavu plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší VŠCHT Praha v oblasti odstraňování org. látek z plynů

Těkavé organické látky - VOC podle zákona 86/2002 sb. jsou to látky s tlakem sytých par > 0,01 kPa při 20 °C jedná se o látky s body varu nižšími, než cca. 250 °C světové emise VOC jsou odhadovány na cca. 500 mil. t za rok roční emise VOC v ČR činí cca. 198 tis. t (2004) z cca. 50 % pocházejí emise VOC z procesů používajících org. rozpouštědla, dalších cca. 15 % připadá na zemědělství, 15 % na dopravu, 10 % tvoří emise z průmyslových procesů, 5 % spalování paliv, zbytek pak připadá na domácnosti a ostatní malé zdroje Zentiva + VÚFB: emise VOC z REZZO 53,1 t (2004)

Odpadní plyny z procesů používajících těkavé org. látky lakovny a další procesy používající nátěrové hmoty s obsahem org. látek dodavatelé pro automobilový průmysl (použití lepidel a výplňových org. hmot) skladování a manipulace s těkavými org. látkami (rafinérie, benzínové pumpy) použití organických pryskyřic, např. k výrobě sanitární techniky a dalších podobných výrobků extrakční procesy používající org. extrahovadla výroba léčiv

Běžné technologie používané k odstraňování org. látek z plynů termické spalování (vhodné pro velmi vysoké koncentrace org. látek (v jednotkách až desítkách g/m3) katalytické spalování (vhodné pro vysoké koncentrace org. látek (v jednotkách g/m3) adsorpce (vhodné pro střední koncentrace org. látek (ve stovkách mg/m3) kondenzace (vhodné pro vysoké a velmi vysoké koncentrace org. látek (v jednotkách a desítkách g/m3) biofiltrace (vhodná pro nízké koncentrace org. látek (v desítkách až stovkách mg/m3)

Kritéria pro výběr vhodné technologie koncentrace organických látek v odpadním vzduchu teplota odpadního vzduchu množství (průtok odpadního vzduchu) hmotnostní tok organických látek složení směsi organických látek (např. přítomnost halogenovaných látek) činnost zdroje produkujícího odpadní vzduch (přetržitý/nepřetržitý provoz) jiné specifické aspekty

Termické spalování probíhá při teplotách nad 800 °C je vhodné pro velmi vysoké koncentrace org. látek v odpadních plynech (nad 5 g/m3) málo citlivé na kolísání koncentrací málo citlivé na přítomnost prachových částic při nižších koncentracích org. látek se zvyšuje spotřeba přídavného paliva a tím provozní náklady podmíněně vhodné pro halogenované uhlovodíky keramická výplň jako dohořívací prostor a rekuperátor tepla

Schématické znázornění zařízení pro termické spalování par org. látek

Zařízení pro termické spalování par org. látek v odpadním vzduchu

Schéma zařízení rototerm pro termické spalování par org. látek

Foto zařízení rototerm pro termické spalování par org. látek

Katalytické spalování umožňuje spálení org. látek při nižších teplotách (200 – 550 °C) vhodné pro vysoké koncentrace org. látek (nad 2 g/m3) jako katalyzátory sloučeniny drahých kovů na kovovém nebo keramickém nosiči nebo látky na bázi oxidů kovů nebezpečí otravy katalyzátoru nebo jeho zničení vysokou teplotou (při vysokých koncentracích org. látek) vyšší investiční a nižší provozní náklady ve srovnání s termickým spalováním systémy s regenerací a rekuperací tepla

Schéma zařízení pro katalytické spalování par org Schéma zařízení pro katalytické spalování par org. látek s regenerací tepla

Schéma zařízení pro katalytické spalování par org Schéma zařízení pro katalytické spalování par org. látek s rekuperací tepla

Adsorpce vhodná pro koncentrace org. látek v odpadním vzduchu ve stovkách mg/m3 může dosahovat velmi vysoké účinnosti odstranění org. látek málo citlivá na kolísání koncentrací není vhodná pro teploty vzduchu nad 50 °C není vhodná pro polymerující látky (např. styrén) nebo reaktivní látky (některé ketony) při velkém hmotnostním toku org. látek je nutná častá výměna nasyceného adsorbentu nebo jeho regenerace přímo v čistícím zařízení má ve srovnání s ostatním technologiemi čištění většinou příznivé provozní náklady

Adsorbenty používané pro odstraňování org. látek z odpadního vzduchu uhlíkaté adsorbenty (aktivní uhlí, aktivní koks, uhlíkaté tkaniny a další C-adsorbenty): vhodné pro adsorpci nepolárních látek, při nižších rel. vlhkostech nesorbují vodu silikagel: vhodný pro adsorpci polárních látek, koadsorpce vody, nižší kinetika adsorpce, nehořlavý zeolity: vhodné pro adsorpci polárních látek s menšími molekulami, koadsorpce vody, nižší adsorpční kapacity ve srovnání s předchozími adsorbenty alumina: vhodná pro adsorpci polárních látek, koadsorpce vody, nižší adsorpční kapacity ve srovnání s předchozími adsorbenty směsné adsorbenty: obsahují většinou polární a nepolární složku (např. SiO2 a aktivní uhlí)

Pro každý konkrétní případ použití je vhodné provést otestování vybraných druhů adsorbentů za podmínek odpovídajících budoucí provozní aplikaci

Jednoduché adsorbéry pro záchyt par org. látek

Adsorpční jednotky s patronami naplněnými akt. uhlím

Provozní měření – lakovna s patronami naplněnými akt. uhlím

Zneškodnění adsorbentu nasyceného org. látkami odstranění nasyceného adsorbentu, jeho spálení a náhrada novým adsorbentem regenerace v adsorpčním zařízení (nejčastěji zvýšením teploty – horký vzduch, propaření) regenerace mimo adsorpční zařízení (např. zahřátím v inertním plynu až na 250 °C) reaktivace v reaktivačním závodě (zahřátí na teploty až 800 °C)

Foto reaktivačního zařízení

Adsorbéry s pevným ložem adsorbentu

Foto adsorpčního zařízení s integrovanou regenerací adsorbentu

Schéma rotorového adsorbéru

Foto rotorového adsorbéru

Schéma adsorbéru Kontisorbon se sesuvnou vrstvou adsorbentu

Nízkoteplotní kondenzace je vhodná pro vysoké a velmi vysoké koncentrace org. látek v odpadním vzduchu pro dosažení emisního limitu je většinou zapotřebí hluboké chlazení (aspoň na teploty – 60 až – 80 °C) dá se výhodně použít tam, kde je velká spotřeba kapalného dusíku a nadbytek chladu někdy se kombinuje s jinými čistícími metodami (např. adsorpce) často se používá ke zpětnému získávání drahých chemických produktů

Schéma nízkoteplotní kondenzace

Foto zařízení pro nízkoteplotní kondenzaci

Závislost zbytkové koncentrace na teplotě chlazení

Biofiltrace vhodná pro nízké koncentrace org. látek (např. odpadní vzduch z biologického stupně čištění odpadních vod) čištěný vzduch by měl být vlhký větší objemy čištěného vzduchu vyžadují velké biofiltry odstraňování org. látek činností mikroorganismů nevhodná pro přetržitý provoz s delšími odstávkami biologické filtry (odbourávání org. látek probíhá na vhodném substrátu) biologické pračky (odbourávání org. látek probíhá ve vodném prostředí)

Schéma biofiltru

Foto biofiltru

Schéma biologické pračky

Činnost Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší VŠCHT Praha v oblasti odstraňování org. látek z odpadních plynů

Mobilní katalytická jednotka pro testování katalyzátorů

Schéma uspořádání katalytické jednotky katalyzátor vstup vzduchu s obsahem org. látek výstup vyčištěného vzduchu T1 V P T2 T3 T4 elektrický ohřívač plynu filtr ventilátor protizášlehová pojistka C1 C2 C3 VK1 VK2 řídící počítač

Příklad výsledků testování katalyzátorů

Přístroj COULTER pro testování katalyzátorů a adsorbentů

Přístroj na testování mechanické pevnosti katalyzátorů a adsorbentů

Aparatura pro laboratorní testování adsorbentů vzduch sušicí věž vzduch. čerpadlo temperovaný box ventilátor adsorbéry se vzorky testovaných adsorbentů mísící láhev bublačky s adsorptivem (např. toluen) rotametry vzduch do odpadu chlazení topení

Mobilní adsorpční jednotka pro testování adsorbentů

Příklad výsledků testování adsorbentů

Příklady konkrétních aktivit ústavu v oblasti odstraňování VOC spolupráce s výrobci katalyzátorů (Euro Support a další) spolupráce s výrobci a dodavateli adsorbentů (Chemviron Carbon, Silcarbon a další) spolupráce s firmami provádějícími regeneraci a reaktivaci akt. uhlí (Resorbent, Alfa Systém) spolupráce s firmami dodávajícími čistící zařízení (Enetex, KS Klima Service, HK Engineering a další) technická pomoc firmám provozujícím čistící zařízení

Děkuji Vám za pozornost