Термическая десорбция - Википедия - Thermal desorption

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Термодесорбция»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Сентябрь 2018 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Термодесорбция является восстановление окружающей среды технология, которая использует тепло для увеличения непостоянство загрязняющих веществ таким образом, чтобы их можно было удалить (отделить) от твердой матрицы (обычно почвы, ила или фильтрационной корки). Затем испаряющиеся загрязнители либо собираются, либо термически уничтожаются. Таким образом, система термодесорбции состоит из двух основных компонентов; сам десорбер и система очистки отходящих газов. сжигание.

История

Термическая десорбция впервые появилась как технология очистки окружающей среды в 1985 году, когда она была указана в Запись решения для компании McKin Суперфонд сайт в Королевская река водораздел в штате Мэн.^[1]

Его часто называют термической десорбцией «при низкой температуре», чтобы отличить ее от высокотемпературного сжигания. Одним из первых проектов термодесорбции с прямым нагревом была обработка 8000 тонн загрязненной токсафеном (хлорированным пестицидом) песчаной почвы на площадке S&S Flying Services в Марианне, Флорида в 1990 году, а в более поздних проектах - более 170 000 тонн на заводе. Мыс страха месторождение каменноугольной смолы в 1999 году. Отчет о состоянии Агентство по охране окружающей среды США показывает, что термодесорбция использовалась на 69 Суперфонд сайтов до 2000 финансового года. Кроме того, были выполнены сотни проектов по реабилитации с использованием термодесорбции на объектах, не входящих в фонд Superfund.

За лечение на месте на месте варианты, только сжигание и стабилизация использовались на большем количестве сайтов Superfund. Сжигание страдает от плохого общественного признания. Стабилизация не является постоянным средством защиты, поскольку загрязнители все еще находятся на месте. Термодесорбция - широко распространенная технология, которая обеспечивает постоянное решение по экономически конкурентоспособной цене.

Первая в мире крупномасштабная термодесорбционная установка для обработки ртутьсодержащих отходов была построена в Вёльзау для восстановления химического завода Marktredwitz (основанного в 1788 году), который считался старейшим в Германии. Эксплуатация началась в октябре 1993 года, включая первую фазу оптимизации. В период с августа 1993 года по июнь 1996 года было успешно обработано 50 000 тонн загрязненных ртутью твердых отходов. 25 метрических тонн ртути было извлечено из почвы и завалов. К сожалению, завод в Марктредвице часто неправильно понимается в литературе только как экспериментальный завод.

Десорберы

Сегодня доступны многочисленные типы десорберов. Некоторые из наиболее распространенных типов перечислены ниже.

• Роторные
• Роторные с прямым огнем
• Винт с подогревом (горячее масло, расплавленная соль, электрический)
• Инфракрасный
• СВЧ

В большинстве вращающихся систем непрямого нагрева используется наклонный вращающийся металлический цилиндр для нагрева подаваемого материала. Механизм теплопередачи обычно теплопроводный через стенку цилиндра. В системах этого типа ни пламя, ни продукты сгорания не могут контактировать с сырьем или отходящим газом. Думайте об этом как о вращающейся трубе внутри печи, оба конца которой выходят за пределы печи. Цилиндр для полномасштабных мобильных систем обычно имеет диаметр от пяти до восьми футов с длиной нагрева от двадцати до пятидесяти футов. С кожухом из углеродистой стали максимальная температура твердых тел составляет около 1000 ° F, в то время как температура в цилиндрах из специального сплава достижима до 1800 ° F. Общее время пребывания в десорбере этого типа обычно составляет от 30 до 120 минут. Производительность обработки может составлять от 2 до 30 тонн в час для мобильных единиц.

Ротационные десорберы с прямым нагревом широко использовались на протяжении многих лет для почв, загрязненных нефтью, и почв, загрязненных Закон о сохранении и восстановлении ресурсов опасные отходы согласно определению Агентства по охране окружающей среды США. В статье 1992 года об обработке почв, загрязненных нефтью, подсчитано, что от 20 до 30 подрядчиков имеют в наличии от 40 до 60 вращающихся сушильных систем. Сегодня это, вероятно, ближе к 6-10 подрядчикам с 15-20 коммерчески доступными портативными системами. В большинстве этих систем используется вторичная камера сгорания (дожигатель) или каталитический окислитель для термического разрушения летучих органических веществ. Некоторые из этих систем также имеют гашение и скруббер после окислителя, что позволяет им обрабатывать почвы, содержащие хлорированная органика Такие как растворители и пестициды. Десорбционный цилиндр для полномасштабных транспортируемых систем обычно имеет диаметр от четырех до десяти футов с длиной нагрева от двадцати до пятидесяти футов. Максимальная практическая температура твердых частиц для этих систем составляет от 750 до 900 ° F в зависимости от материала, из которого изготовлен цилиндр. Общее время пребывания в десорбере этого типа обычно составляет от 3 до 15 минут. Производительность по переработке может составлять от 6 до более 100 тонн в час для мобильных единиц.

Винтовые системы с подогревом также относятся к системе с косвенным обогревом. Обычно они используют желоб с рубашкой и двойным зацепляющимся шнеком. Сами шнеки часто содержат каналы для теплоносителя для увеличения площади поверхности теплопередачи. В некоторых системах вместо теплоносителя используются электрические резистивные нагреватели и может использоваться один шнек в каждом корпусе. Шнеки могут иметь диаметр от 12 до 36 дюймов для полномасштабных систем и длиной до 20 футов. Узлы шнек / желоб можно подключать параллельно и / или последовательно для увеличения производительности. Продемонстрированы полномасштабные возможности до 4 тонн в час. Этот тип системы оказался наиболее успешным при переработке отходов нефтепереработки.

Раньше существовала непрерывная инфракрасная система, которая больше не используется. Теоретически микроволны были бы отличным техническим выбором, поскольку можно добиться равномерного и точно контролируемого нагрева без проблем с загрязнением поверхности теплопередачи. Можно только догадываться, что капитальные затраты и / или затраты на энергию помешали разработке микроволнового термодесорбера в промышленных масштабах.

Обработка отходящих газов

Доступны только три основных варианта очистки отходящих газов. Летучие загрязнители в отходящих газах могут либо сбрасываться в атмосферу, либо собираться, либо уничтожаться. В некоторых случаях используются как система сбора, так и система уничтожения. Помимо удаления улетучивающихся компонентов, из отходящего газа необходимо также удалять твердые частицы (пыль), которые выходят из десорбера.

Когда используется система сбора, отходящие газы необходимо охлаждать, чтобы сконденсировать большую часть улетучивающихся компонентов в жидкость. Отходящий газ будет выходить из большинства десорберов в диапазоне 350–900 ° F. Затем отходящий газ обычно охлаждается до температуры от 120 до 40 ° F, чтобы сконденсировать основную часть летучей воды и органических загрязнителей. Даже при 40 ° F могут оставаться измеримые количества неконденсирующихся органических веществ. По этой причине после стадии конденсации обычно требуется дополнительная обработка отходящего газа. Охлажденный отходящий газ можно обрабатывать адсорбцией углем или термическим окислением. Термическое окисление может осуществляться с использованием каталитического окислителя, дожигателя или путем направления отходящего газа к источнику тепла сгорания для десорбера. Объем газа, требующий обработки для десорберов с непрямым нагревом, составляет часть объема газа, необходимого для десорбера с прямым нагревом. Это требует меньшего размера линий контроля загрязнения воздуха для газообразных технологических выбросов. Некоторые системы термодесорбции рециркулируют газ-носитель, тем самым дополнительно уменьшая объем газообразных выбросов.

Конденсированная жидкость от охлаждения отходящего газа разделяется на органическую и водную фракции. Вода либо утилизируется, либо используется для охлаждения обработанных твердых частиц и предотвращения образования пыли. Конденсированная жидкая органика удаляется с участка. В зависимости от состава жидкость либо рециркулируют в качестве дополнительного топлива, либо уничтожают в установке для сжигания отходов. Термодесорбер, удаляющий 500 мг / кг органических загрязнителей из 20 000 тонн почвы, произведет менее 3 000 галлонов США (11 000 л) жидких органических веществ. По сути, 20 000 тонн загрязненной почвы можно сократить до менее чем одной автоцистерны с извлеченными жидкими остатками для утилизации за пределами площадки.

Десорберы, в которых используются системы уничтожения отходящих газов, используют горение для термического разрушения летучих органических компонентов, образующих CO, CO₂, NOx, SOx и HCl. Блок разрушения может называться дожигателем, вторичной камерой сгорания или термическим окислителем. Каталитические окислители также могут использоваться, если содержание органических галогенидов в загрязненной среде достаточно низкое. Независимо от названия, установка для разрушения используется для термического разрушения опасных органических компонентов, которые были удалены (улетучились) из почвы или отходов.

Смотрите также

• Термодесорбция на месте

Рекомендации

Т. Макгоуэн, Т., Р. Карнес и П. Хьюлон. Сжигание загрязненной пестицидами почвы на участке Суперфонда, документ о проекте реабилитации участка Суперфонда S&S Flying Services, Марианна, Флорида, представленный на конференции HazMat '91, Атланта, Джорджия, октябрь 1991 г.