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DDBD低温等离子体恶臭异味治理技术
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    作者:派力迪环保   字体:     

■  技术简介

    拥有自主知识产权的DDBD技术采用双介质阻挡放电(Double  Dielectric  Barrier  Discharge,简称DDBD)形式产生等离子体,所产生等离子体的密度是其他技术产生等离子体密度的1500倍,该技术是派力迪公司与复旦大学共同研发成功的。自1994年由复旦大学开始研发,最初用于氟利昂类(Freon)、哈隆类(Halong)物质的分解处理,是国家为了研究保护地球臭氧层而设立的科研项目。后来与派力迪合作研发拓宽其应用领域,延伸至工业恶臭、异味、有毒有害气体处理。派力迪开创了DDBD技术大规模化工业应用的先河,该技术节能、环保,应用范围广,所有化工生产环节产生的恶臭异味几乎都可以处理,并对二恶英有良好的分解效果,侯立安院士评价说:“DDBD技术的发明,为化工清洁生产奠定基础,是近代化学工业生产的一次技术革命”,该技术世界首创、国际领先,属于真正的中国创造。
  
    DDBD等离子体工业废气处理技术是派力迪公司由复旦大学引进吸收,已研制出标准化废气治理设备,利用所产生的高能电子、自由基等活性粒子激活、电离、裂解工业废气中的各组成份,使之发生分解,氧化等一些列复杂的化学反应,再经过多级净化,从而消除各种污染源排放的异味、臭味污染物,使有毒有害气体达到低毒化、无毒化,保护人类生存环境。

    DDBD等离子体工业废气处理技术作为一种新的环境污染治理技术,由于其对污染物分子的高效分解且处理能耗低等特点,为工业废气的处理开辟了一条新的思路。该技术的应用,具有现代化工业生产里程碑的意义。

■  技术作用原理

    低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的 放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。(注:低温等离子体相对于高温等离子体而言,属于常温运行。)

    DDBD等离子体反应区富含极高的物质,如高能电子、离子、自由基和激发态分子等,废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应,使污染物质在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。与传统的电晕放电形势产生的低温等离子技术相比较,DDBD等离子体技术放电密度是电晕放电的1500倍,这就是传统低温等离子体技术治理工业废气99%以失败而告终的原因。

图为DBDD等离子体双介质阻挡放电示意图

图为DDBD等离子体放电管

■  等离子体去除污染物的基本过程

  • 过程一:高能电子的直接轰击
  • 过程二:O原子或臭氧的氧化

 O2+e→2O

  • 过程三:OH自由基的氧化

H2O+e→OH+H

H2O+O→2OH

H+O2→OH+O

  • 过程四:分子碎片+氧气的反应

 

■  技术特点

    DDBD等离子体工业废气处理成套设备拥有独立自主知识产权,历经18年,该技术的发明为化工清洁生产奠定了基础,是近代化学工业生产的一次技术革命。 申请二十六项国家专利,在等离子体技术的工业化应用方面走在了世界最前列,国际领先、属于真正的中国创造。

    与目前国内常用的异味气体治理方法相比较,DDBD等离子体工业废气处理技术具有以下特点:

    DDBD低温等离子体技术应用于恶臭气体治理,具有处理效果好,运行费用低廉、无二次污染、运行稳定、操作管理简便、即开即用等优点。

    ①DDBD介质阻挡放电产生电子能量高,低温等离子体密度大,达到常用等离子技术(电晕放电)的1500倍,几乎可以和所有的恶臭气体分子作用;

    ②DDBD技术反应速度快,气体通过反应区的速度达到3-15米/秒,即达到很好的处理效果,其他技术气体通过反应区的速度0.01米/秒都很难达到DDBD的处理效果;

    ③气体通过部分,全部采用陶瓷、石英、不锈钢等防腐蚀材料,电极与废气不直接接触,根本上解决了低温等离子体技术设备腐蚀问题;其他技术是气体与电极直接接触,电极在3个月或1年内会造成严重腐蚀,即使通过的气体没有腐蚀性,自身所产生的臭氧也会把电极造成腐蚀;

    ④DDBD主机为成套工业废气处理装置,前面配有DDBD专用塔,能有效去除废气中的粉尘和水分,操作简单;

    ⑤自动化程度高,设备启动、停止十分迅速,随用随开,对于部分化工生产的不连续性,可以在生产时开启,不生产的间隙停止运行,大量的节约能源;

    ⑥运行成本较低,比常用的蓄热式燃烧炉RTO节约运行费用5-8倍,每立方米气量运行费用仅为0.3~0.9分钱,部分高浓度废气可以通过空气稀释后用DDBD技术处理;

    ⑦应用范围广阔,基本不受气温和污染物成分的影响,对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用,恶臭异味的去除率达80-98%,处理后的气体臭气浓度达到国家标准;

    ⑧DDBD技术处理工业废气技术不是水洗技术,是通过高能量等离子体对污染物的直接击穿和直接轰击,使分子链断裂,并非污染物的转移;

    ⑨重要特点:以非甲烷总烃为例,用色谱法检测,非甲烷总烃去除率也许只有45%,但恶臭异味的去除率达93%。这是因为非甲烷总烃经过处理后,部分分子变成小分子,用色谱法检测时,依然表现为非甲烷总烃;恶臭异味的去除率高,表明实际已经分解了93%以上的污染物质,因为分解后的物质也有部分有异味;

    ⑩DDBD技术是真正的中国创造,欧美及亚洲国家正在引进我国技术,解决二恶英污染问题,DDBD技术对二恶英这个世界难题,已经是成熟工艺,因为二恶英类物质含有氯,多数是亲电子基团,更容易被电子轰击。

■  低温等离子体技术工艺路线示意图

    异味气体从气体收集系统收集后,一部分废气需要进行预处理,除水后进入等离子体反应区,在高能电子的作用下,使异味分子受激发,带电粒子或分子间的化学键被打断,同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质,这些强氧化性物质也会与异味分子反应,使其分解,从而促进异味消除 。净化后的气体经排气筒高空排放。


图为废气处理工艺路线示意图

■  气体处理实验室及DDBD等离子体中试车

    公司与国家恶臭控制工程重点实验室建立长期有效的合作机制,并建有功能齐全的气体实验室。可以对常见的2000多种恶臭污染物进行定性定量检测,而其我公司还备有专业中试车,可以对企业产生的有毒有害气体进行现场工程化实验,并可以对实验结果进行现场测试。

图为废气处理实验室一角

图为废气处理工程试验车

图为废气进行现场试验

■  低温等离子体技术适用场合及应用对象

    DDBD等离子体技术产生的高能电子能量高,自由基密度大,因此绝大部分有毒有害物质均能被分解,且处理对象广泛,对《国家恶臭污染控制标准》中规定的八大恶臭物质硫化氢、氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、苯乙烯、二甲二硫均能有效去除,并对以下物质进行有效分解净化:

DBD可处理的污染物质

DBD可处理的污染物质

DBD可处理的污染物质

DBD可处理的污染物质

恶臭气体主要来源

 

■  实用案例

    DDBD等离子体降解污染物是利用高能电子、自由基等活性 粒子与废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。该技术能够应用于污水处理厂、石油化工、制药、污水处理、涂料、皮革加工、感光材料、汽车制造、食品加工厂、印染厂、垃圾处理厂、公厕、屠宰场、牲畜饲养场、鱼类加工厂、饲料加工厂等诸多能够产生恶臭异味的场所。该技术成功应(试)用于以下项目:

  • 中石化齐鲁分公司腈纶厂异味气体处理工程,处理风量:1000Nm3/h,流速:5m/s,电耗:0.004KW/Nm3,采用低温等离子体工业废气处理技术,二甲胺两级去除率>99%。

图为中石化齐鲁分公司腈纶厂

图为中石化齐鲁分公司腈纶厂异味气体处理工程一角  

  • 山东新华制药股份有限公司203车间异味气体处理工程,处理风量:5000Nm3/h,流速:6m/s,电耗:0.003KW/Nm3,采用低温等离子体工业废气处理技术,醋酸异丁酯去除率>93%。

图为山东新华制药股份有限公司

图为山东新华制药股份有限公司异味气体处理工程一角

  • 山东瑞阳制药有限公司异味处理工程,处理风量:3500Nm3/h,电耗:0.003KW/Nm3,采用DBD等离子体工业废气处理技术,主要污染物质有硫化氢、硫醇、硫醚、氨等,工程采用PVC恶臭气体收集罩专利技术。

图为山东瑞阳制药有限公司污水处理站异味处理工程一角

图为山东瑞阳制药有限公司污水处理站异味处理工程恶臭气体收集罩

  • 浙江新华制药有限公司异味气体处理工程,处理风量:20000m3/h,电耗:小于0.005KW/Nm3,采用DBD等离子体工业废气处理技术,主要污染物质有甲醇、丙酮、四氢呋喃、甲苯、二甲胺、乙醇、丙醇、苯系物、非甲烷总烃等,异味气体去除率>99%。

图为浙江新华制药有限公司异味气体处理工程一角

图为浙江新华制药有限公司异味气体处理工程一角

  • 该系统工程经运转测试处理效果良好,充分验证了该技术可靠性和适用性。技术成功出口至韩国,如韩国雅道克株式会社污水处理厂异味处理工程。

图为韩国雅道克株式会社污水处理厂一角

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发表日期:2014-03-04
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