نمونه هایی از ترکیبات فرار: از محصولات روزمره تا VOC های صنعتی

ساعت شش صبح، زمانی که یک خط پوشش در یک کارخانه مبلمان شروع به کار می کند، اولین هوایی که به پشته می رسد بوی تند و شیرینی را به همراه دارد که همسایگان مدت ها قبل از مدیر کارخانه آن را تشخیص می دهند. ترکیبات مسئول عجیب و غریب نیستند. آنها تولوئن، زایلن، اتیل استات، بوتیل استات، استون و تعدادی حلال دیگر هستند که تقریباً در هر فهرست حلال های صنعتی وجود دارند. این پاسخ عملی پشت این سوال است که نمونه‌های واقعی ترکیبات فرار چیست: برای یک کارخانه، آنها معمولاً حلال‌های معمولی هستند، و ترکیب دقیق در مجرای اگزوز تصمیم می‌گیرد که کدام فناوری کاهش کارآیی داشته باشد و کدام یک بی سر و صدا پس از هجده ماه خدمت از کار بیفتد.

این مقاله این سوال را جدی گرفته و در سه لایه به آن پاسخ می دهد. اول، توضیح می دهد که چه چیزی یک ترکیب را به معنای قابل اندازه گیری فرار می کند. دوم، نمونه‌های ملموسی از ترکیبات فرار را فهرست می‌کند که بر اساس خانواده شیمیایی، محصول روزمره و فرآیند صنعتی گروه‌بندی شده‌اند. سوم، و مهم‌تر از همه برای هر کسی که تجهیزات درمان را خریداری یا مشخص می‌کند، نشان می‌دهد که چگونه هویت آن ترکیبات انتخاب فناوری، هزینه عملیاتی، طبقه‌بندی ایمنی و ریسک نگهداری طولانی‌مدت را هدایت می‌کند.

اگر شما یک مهندس محیط زیست، یک مدیر کارخانه، یا یک متخصص تدارکات هستید که قیمت‌های تولیدکننده تجهیزات VOC را مقایسه می‌کنید، فهرست ترکیبی خواندن پس‌زمینه نیست. خلاصه طراحی است.

ترکیبات خاص در جریان اگزوز شما، نه غلظت کل VOC به تنهایی، تعیین می کند که کدام مسیر کاهش از نظر فنی قابل دوام و از نظر اقتصادی قابل دفاع است.

چه چیزی یک ترکیب را در وهله اول فرار می کند

نوسانات یک ویژگی بله یا خیر نیست. این یک موقعیت در مقیاس است و مقیاس با فشار بخار و نقطه جوش تعریف می شود. زمانی یک ترکیب فرار در نظر گرفته می شود که بخش معنی داری از آن از فاز مایع یا جامد خارج شده و در دمای معمولی محیط وارد فاز گاز شود. فشار بخار عددی است که مستقیماً این تمایل را توصیف می کند: مایعی با فشار بخار 30 کیلو پاسکال در دمای 25 درجه سانتی گراد تقریباً 30 برابر سریعتر از مایعی با فشار بخار 1 کیلو پاسکال در شرایط یکسان به هوا فرار می کند.

تنظیم‌کننده‌های مختلف در مکان‌های مختلف خط می‌کشند، و این از نظر تجاری اهمیت دارد، زیرا این تعریف تعیین می‌کند که کدام حلال‌ها تحت قوانین مجوز انتشار و گزارش قرار می‌گیرند.

• اتحادیه اروپا، تحت دستورالعمل رنگ، یک VOC را به عنوان هر ترکیب آلی با نقطه جوش اولیه 250 درجه سانتیگراد یا کمتر در فشار استاندارد 101.3 کیلو پاسکال در نظر می گیرد.
• EPA ایالات متحده، VOCها را با واکنش پذیری اتمسفر، پوشش ترکیبات آلی که در واکنش های فتوشیمیایی شرکت می کنند، تعریف می کند، در حالی که مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، اسید کربنیک، کاربیدهای فلزی، و فهرست کوتاهی از حلال های صراحتاً معاف شده مانند استون را در برخی زمینه ها استثنا می کند.
• استاندارد ملی چین GB 37822-2019، VOC ها را به عنوان ترکیبات آلی که در واکنش های فتوشیمیایی اتمسفر شرکت می کنند، یا به عنوان ترکیباتی که توسط سایر مقررات قابل اجرا تعیین می شود، تعریف می کند و سپس محدودیت های غلظت و الزامات راندمان حذف را در پشته ضمیمه می کند.
• سازمان بهداشت جهانی از طبقه‌بندی فضای داخلی مبتنی بر فرار استفاده می‌کند: ترکیبات آلی بسیار فرار با دمای زیر 50 تا 100 درجه سانتی‌گراد، ترکیبات آلی فرار از حدود 50 تا 260 درجه سانتی‌گراد، و ترکیبات آلی نیمه فرار از حدود 240 تا 400 درجه سانتی‌گراد.

نتیجه عملی این است که دو کارخانه با استفاده از حلال یکسان می توانند بارهای VOC مختلف را بسته به حوزه قضایی گزارش کنند و حلالی که از گزارش دهی در یک بازار معاف است ممکن است در بازار دیگر کاملاً تنظیم شود. برای طراحی تجهیزات، مقیاس فشار بخار مفیدتر از برچسب تنظیمی است، زیرا فشار بخار، دما و حرکت هوا با هم تعیین می کنند که چه مقدار از حلال واقعاً به مجرا می رسد.

همیشه تجهیزات کاهش را در اطراف فشار بخار و محدوده جوش مخلوط حلال واقعی طراحی کنید، زیرا تعاریف نظارتی بسته به بازار متفاوت است اما رفتار فیزیکی متفاوت است.

نمونه هایی از ترکیبات فرار: جدول مرجع ساختاریافته

خانواده‌های شیمیایی در مجرای اگزوز رفتار متفاوتی دارند و گروه‌بندی نمونه‌ها بر اساس خانواده سریع‌ترین راه برای پیش‌بینی اینکه کدام مسیر تصفیه مناسب است است. به عنوان مثال، هیدروکربن های معطر، سنگین، اغلب سمی و اغلب در معرض محدودیت های سخت پشته هستند. حلال های اکسیژن دار قابل امتزاج با آب هستند و به طور تمیز می سوزند، که باعث می شود آنها در برابر اکسیداسیون کاتالیزوری دوستانه باشند اما حذف آنها با اسکرابرهای آب دشوار است. حلال های هالوژنه کاتالیزورها را از بین می برند و گازهای اسیدی ایجاد می کنند که باید در پایین دست پاک شوند.

جدول زیر نمونه هایی از ترکیبات فرار را در خانواده ها جمع آوری می کند که اغلب در اسناد مجوزهای صنعتی و ارزیابی اثرات زیست محیطی ظاهر می شوند.

دو احتیاط برای هر جدولی از این نوع اعمال می شود. اولاً، نقطه جوش یک نماینده مناسب برای نوسانات است، اما این یک چیز نیست. یک ترکیب می تواند نقطه جوش متوسطی داشته باشد و همچنان غلظت بخار قابل توجهی را در یک فضای کاری گرم و دارای تهویه مناسب ایجاد کند. دوم، جریان های اگزوز واقعی تقریباً هرگز ترکیبات منفرد نیستند. یک خط پرس گراور واحد ممکن است اتانول، اتیل استات، ایزوپروپانول و بخش کوچکی از گلیکول اترهای با جوش بالاتر را به طور همزمان آزاد کند و سیستم تصفیه باید کل مخلوط را به جای میانگین کنترل کند.

هنگامی که یک پروژه از مرحله امکان‌سنجی به طراحی دقیق می‌رود، فهرست ترکیب معمولاً به سه یا چهار گونه معرف کاهش می‌یابد که اغلب ترکیبات نشانگر نامیده می‌شوند و اندازه تجهیزات در بدترین حالت در میان آنها است.

قبل از انتخاب تجهیزات، جریان اگزوز خود را در خانواده های شیمیایی گروه بندی کنید، زیرا خانواده ها حالت های خرابی را به اشتراک می گذارند و مسیرهای کاهش مناسب را به اشتراک می گذارند.

نمونه های روزمره از ترکیبات فرار در اطراف ما

قرار گرفتن در معرض خانوار یادآوری مفیدی است که نوسانات به جای یک ناهنجاری صنعتی، بخش عادی شیمی است. بوی فضای داخلی جدید خودرو، بوی تند یک نشانگر دائمی، و رایحه ای که توسط یک پرتقال تازه پوست کنده منتشر می شود، همگی نتیجه همان فرآیند فیزیکی هستند: ترکیباتی که از سطح جامد یا مایع خارج می شوند و وارد هوا می شوند.

نمونه های رایج داخلی عبارتند از:

• فرمالدئید، به آرامی از رزین های اوره فرمالدئید مورد استفاده در تخته خرده چوب، تخته فیبر با چگالی متوسط و برخی از کفپوش های لمینت آزاد می شود و تا ماه ها پس از نصب در هوای داخل ساختمان قابل تشخیص است.
• لیمونن، ترپن غالب مرکباتی است که در پاک کننده ها، خوشبو کننده های هوا و برخی چسب ها استفاده می شود که با ازن موجود در هوای داخلی واکنش داده و محصولات ثانویه را تشکیل می دهد.
• استون موجود در پاک کننده لاک ناخن و برخی رقیق کننده های رنگ، با فشار بخار آنقدر بالا که در عرض چند ثانیه پس از باز کردن ظرف قابل مشاهده باشد.
• اتانول و ایزوپروپانول که در ضدعفونی کننده های دست، اسپری های ضدعفونی کننده و پاک کننده های شیشه یافت می شود.
• متیلن کلراید، که به طور تاریخی در دستگاه های رنگ بری استفاده می شود، با نقطه جوش نزدیک به 40 درجه سانتی گراد که آن را تبدیل به تبخیر سریع و همچنین نگرانی قابل توجهی برای استنشاق می کند.
• نفتالین و پارا دی کلروبنزن، مواد فعال در گلوله های گیاهی سنتی که مستقیماً از جامد به بخار تبدیل می شوند.
• استایرن، تری متیل بنزن و زایلن که به بوی خودرو جدید و مبلمان جدید کمک می کنند.
• پرکلرواتیلن که برای مدتی پس از پردازش روی لباس‌های خشک‌شویی باقی می‌ماند و به آرامی در داخل خانه آزاد می‌شود.

غلظت‌های اندازه‌گیری شده از کل VOCs در ساختمان‌های مسکونی تازه مبله شده می‌تواند به چند صد میکروگرم در متر مکعب برسد و در فضاهایی با تهویه ضعیف، پس‌زمینه‌ای پایدار را تشکیل می‌دهد. این فقط یک موضوع بهداشت داخلی نیست. همچنین به همین دلیل است که تولیدکنندگان پانل های چوبی، تولیدکنندگان مبلمان و تامین کنندگان کفپوش با کلاس های انتشار فرمالدئید و الزامات برچسب گذاری محصولات مواجه هستند، و توضیح می دهد که چرا بسیاری از کارخانه ها به جای اتکا به تهویه عمومی، سیستم های استخراج و تصفیه را در مراحل پرس و پوشش نصب می کنند.

همان ترکیباتی که باعث شکایت هوای داخل خانه در خانه ها می شوند، همان ترکیباتی هستند که محدودیت های انتشار و الزامات تصفیه را در کارخانه های مبلمان، پانل و پوشش ایجاد می کنند.

نمونه های صنعتی از ترکیبات فرار بر اساس فرآیند

در تولید، فهرست ترکیبات محدودتر اما بسیار متمرکزتر است. درک اینکه کدام حلال ها به کدام مرحله تولید تعلق دارند به مهندس کمک می کند تا مشخصات غلظت، وجود ذرات و اینکه آیا حلال به جای تخریب ارزش بازیابی دارد یا خیر.

پوشش، چاپ و پوشش کویل

پوشش های مبتنی بر حلال منبع متراکمی از ترکیبات معطر و اکسیژن دار هستند. نمونه های معمولی عبارتند از تولوئن، زایلن، اتیل بنزن، بوتیل استات، متیل اتیل کتون، سیکلوهگزانون و پروپیلن گلیکول متیل اتر استات. چاپ گراور چاپی در برخی بازارها تحت سلطه تولوئن است، در حالی که چاپ فلکسوگرافی بسته بندی به طور فزاینده ای از اتانول، اتیل استات و ایزوپروپانول استفاده می کند. خطوط پوشش سیم پیچ اغلب به بخش نفتای حلال معطر با تبخیر کندتر متکی هستند، به این معنی که مجرای اگزوز حاوی ترکیباتی با نقطه جوش بالای 150 درجه سانتیگراد و تمایل کمتری برای باقی ماندن در فاز گاز پس از خنک شدن است.

عملیات پتروشیمی و پالایش

انتشارات فراری و فرآیندی در اینجا شامل بنزن، 1،3-بوتادین، اتیلن، پروپیلن، استایرن و متیل ترت بوتیل اتر است. بسیاری از این آلاینده‌ها علاوه بر VOC، به عنوان آلاینده‌های خطرناک هوا طبقه‌بندی می‌شوند، بنابراین الزامات راندمان تخریب اغلب سخت‌گیرانه‌تر از محدودیت‌های عمومی VOC هستند و گاهی اوقات نیاز به حذف 98 درصد یا بهتر با نظارت مداوم دارند.

سنتز شیمیایی و دارویی

پردازش دسته ای یک ترکیب گسترده و در حال تغییر ایجاد می کند. نمونه های رایج عبارتند از دی کلرومتان، تولوئن، ایزوپروپانول، استون، تتراهیدروفوران، دی متیل فرمامید، پیریدین و اتیل استات. کسر هالوژنه محرک طراحی حیاتی است، زیرا بسیاری از سیستم‌های کاتالیزوری را رد می‌کند و مشخصات مواد مقاوم در برابر خوردگی و تمیز کردن گاز اسیدی پایین‌دست را مجبور می‌کند.

الکترونیک و ساخت نیمه هادی

مراحل پاکسازی و فوتولیتوگرافی ایزوپروپانول، استون، متانول، N-متیل-2-پیرولیدون و پروپیلن گلیکول متیل اتر استات را آزاد می کند. حجم ها اغلب کوچک هستند، اما غلظت ها می تواند در اگزوز محلی بالا باشد، و حضور حلال های حاوی نیتروژن، NOx متصل به سوخت را ایجاد می کند که باید در طراحی احتراق در نظر گرفته شود.

مبلمان، پانل های چوبی، و کفپوش

این بخش فرمالدئید حاصل از عمل آوری رزین را با تولوئن، زایلن و لیمونن از پوشش و از خود چوب ترکیب می کند. کاج و سایر چوب های نرم ترپن ها را به طور طبیعی در طول خشک کردن و فشار دادن آزاد می کنند که یک سهم بیوژنیک را اضافه می کند که گاهی اوقات در فهرست های انتشار نادیده گرفته می شود.

لاستیک، پلاستیک و کامپوزیت

استایرن ترکیب غالب در عملیات پلی استر غیراشباع و ژل کوت است که با هگزان، متیل اتیل کتون و گاهی اوقات فنل همراه است. استایرن واکنش پذیر و مستعد پلیمریزاسیون است، بنابراین گرفتگی مجرا و مسدود شدن مبدل حرارتی مشکلات تعمیر و نگهداری مکرر هستند.

غذا، خوراک، و ارائه

کاربردهای بو محور شامل اتانول، اسید استیک، آلدئیدها، دی متیل سولفید و ترپن های مختلف است. غلظت‌ها معمولاً کم است، اما آستانه بوی ترکیبات گوگردی را می‌توان بر حسب بخش در میلیارد اندازه‌گیری کرد، بنابراین اهداف درمان اغلب با ادراک و نه بر اساس جرم تعیین می‌شوند.

ابتدا مرحله فرآیند و در مرحله دوم لیست ترکیبات را مشخص کنید، زیرا شرایط فرآیند تعیین می کند که حلال یکسان به صورت جریان رقیق باشد یا به عنوان یک حلال غلیظ، داغ و مملو از ذرات.

چگونه نوسانات رفتار انتشار و اندازه تجهیزات را شکل می دهد

دو کارخانه می توانند از حلال یکسان استفاده کنند و همچنان به تجهیزات کاهش کاملاً متفاوتی نیاز دارند. دلیل آن معمولاً به سرعت خروج حلال از فاز مایع و ورود آن به جریان هوا مربوط می شود. فشار بخار تنها عددی است که مستقیماً این تمایل را توصیف می کند. ترکیبی با فشار بخار بالا در دمای اتاق در مجرای اگزوز حتی از یک ظرف باز، ریخته شده یا سطح پوشیده شده ای که قبلاً از اجاق عبور کرده است ظاهر می شود. نمودار زیر با استفاده از مقادیر تقریبی فشار بخار در دمای 25 درجه سانتی گراد، هشت ترکیب فرار را که اغلب در اگزوزهای صنعتی ظاهر می شوند، رتبه بندی می کند.

اسپرد در این نمودار تقریباً سی و شش به یک بین بالاترین و پایین ترین ورودی است و این نسبت مشکلات عملی زیادی را در پروژه های کاهش قیمت توضیح می دهد. استون و متانول، در بالای مقیاس، تقریباً بلافاصله پس از اعمال پوشش در هوای مجرای وجود خواهند داشت، به این معنی که غلظت ورودی به دستگاه تصفیه به سرعت به تغییرات تولید پاسخ می دهد. تولوئن، زایلن و استایرن، در انتهای پایین، رفتار بسیار متفاوتی دارند. آنها به آرامی تبخیر می‌شوند و مدت‌ها پس از توقف خط پوشش، از قطعات پوشش‌داده‌شده، از باقی‌مانده‌های موجود در مخازن و از مواد فیلتر مصرف‌شده ادامه می‌یابند. کارخانه‌هایی که اندازه سیستم استخراج خود را در شرایط اوج تولید اندازه می‌گیرند، اغلب متوجه می‌شوند که غلظت کم اما پایدار در طول دوره‌های خاموشی در کانال باقی می‌ماند که هم بر هزینه عملیاتی دستگاه تصفیه و هم بر طبقه‌بندی ایمنی کانال تأثیر می‌گذارد.

دومین پیامد عملی مربوط به وضعیت فیزیکی جریان است. ترکیبات بسیار فرار حتی پس از خنک شدن اگزوز در فاز گاز باقی می مانند، بنابراین مبدل های حرارتی و کندانسورها مقدار بسیار کمی از آنها را بازیابی می کنند. ترکیبات کمتر فرار، مانند زایلن و استایرن، هنگامی که گاز در زیر نقطه شبنم خنک می شود، به آسانی متراکم می شوند، به همین دلیل است که بازیابی تراکم از نظر فنی برای این گونه ها جذاب است و تا حد زیادی برای استون یا متانول بی اثر است. هر کسی که سعی کرده استون را با سرد کردن جریان گاز بازیابی کند، این درس را به شکل کندانسور ضعیف و افزایش قبض برق آموخته است.

سومین پیامد مربوط به جذب است. کربن فعال و زئولیت هر دو با نگه داشتن مولکول ها روی یک سطح کار می کنند و ظرفیت آنها بستگی به این دارد که این مولکول ها چقدر به سطح جذب می شوند. ترکیبات با فشار بخار بالا ضعیف نگه داشته می شوند و به راحتی جابجا می شوند، به همین دلیل است که یک بستر کربنی که با مخلوطی از استون و تولوئن بارگیری می شود، در طول دفع ابتدا استون را آزاد می کند و حتی می تواند تنها با رطوبت از آن جدا شود. مواد زئولیت به طور کلی برای ترکیبات اکسیژن دار نسبت به کربن فعال انتخابی تر هستند و این تفاوت یکی از دلایلی است که تغلیظ کننده های زئولیت جایگزین کربن در بسیاری از کاربردهای پوشش دهی با حجم بالا و غلظت کم شده است.

نتیجه چهارم مربوط به احتراق است. هر ترکیب فرار دارای گرمای احتراق است و ارزش حرارتی کل جریان خروجی اگزوز بستگی به این دارد که کدام ترکیبات و در چه غلظتی وجود دارند. حلال‌های اکسیژن‌دار مانند اتانول و اتیل استات، اکسیژن را در خود مولکول حمل می‌کنند، که ارزش حرارتی آن‌ها را کاهش می‌دهد و می‌تواند عملیات حرارتی خودکار را سخت‌تر کند. هیدروکربن های آروماتیک و آلیفاتیک انرژی بیشتری در واحد جرم دارند. هنگامی که یک کارخانه از یک پوشش مبتنی بر حلال به یک پوشش مبتنی بر آب یا با مواد جامد بالا تغییر می کند، مشخصات ترکیب تغییر می کند، ارزش حرارتی اگزوز تغییر می کند و مصرف سوخت اکسید کننده با آن تغییر می کند.

پیامد پنجم مربوط به ایمنی است. نقطه اشتعال و حد انفجار پایین‌تر، ویژگی‌های ترکیب جداگانه هستند، نه مخلوط به عنوان یک میانگین. یک جریان حاوی مقدار کمی حلال با نقطه اشتعال بسیار پایین مانند هگزان می تواند خطر آتش سوزی بیشتری نسبت به جریانی با غلظت کل VOC بالاتر از مواد آروماتیک سنگین تر ایجاد کند. به همین دلیل است که طراحی کانال، نظارت بر غلظت درون خطی، و اینترلاک های ایمنی قبل از تصفیه باید با لیست ترکیبی به جای جداگانه مورد بحث قرار گیرند.

در نهایت، نمودار یادآوری می کند که لیست ترکیبی مستقیماً بر هزینه عملیاتی تأثیر می گذارد. ترکیبات با فشار بخار بالا به بسترهای جذب بزرگتر یا دمای اکسیداسیون بالاتر نیاز دارند. ترکیبات کم فشار بخار بیشتر احتمال دارد سطوح مبدل های حرارتی را کثیف کرده و نیاز به تمیز کردن دوره ای داشته باشند. هیچ یک از این وضعیت ها غیرقابل مدیریت نیست، اما هر دو باید در محاسبه هزینه کل مالکیت قبل از امضای سفارش خرید ظاهر شوند، نه پس از سال اول بهره برداری.

فشار بخار تعیین می کند که آیا یک ترکیب به بهترین وجه از بین می رود، جذب می شود یا متراکم می شود، بنابراین در بالای هر مطالعه امکان سنجی کاهش قرار می گیرد.

تطبیق نمونه های ترکیبی با مسیر کاهش مناسب

هنگامی که فهرست ترکیب و محدوده غلظت آن مشخص شد، تصمیم فناوری بسیار ساختارمندتر می شود. سوال اول این است که آیا جریان رقیق است یا غلیظ؟ جریان‌های زیر تقریباً 100 میلی‌گرم در متر مکعب برای اکسید شدن مستقیم گران هستند زیرا سوخت مورد نیاز برای حفظ دمای احتراق ممکن است از مقدار آلاینده‌ای که از بین می‌رود بیشتر شود. از سوی دیگر، جریان‌های بیش از چندین هزار میلی‌گرم در متر مکعب، اغلب می‌توانند احتراق را با سوخت کم یا بدون سوخت اضافی حفظ کنند.

سوال دوم این است که آیا ترکیبات ارزش بازیابی دارند؟ بازیابی حلال زمانی منطقی به نظر می رسد که حلال دارای ارزش بازار بالایی باشد، زمانی که در مقادیر زیاد استفاده می شود و زمانی که بتوان آن را بدون تصفیه گسترده به فرآیند بازگرداند. بازیابی برای جریان های مختلط و آلوده که قبل از استفاده مجدد نیاز به تقطیر دارند، جذابیت کمتری دارد.

سوال سوم این است که آیا جریان حاوی چیزی است که به تجهیزات آسیب برساند؟ هالوژن ها باعث خوردگی سطوح فلزی و کاتالیزورهای سمی می شوند. ترکیبات حاوی سیلیکون رسوبات شیشه ای را روی سطوح مبدل حرارتی تشکیل می دهند. فسفر و فلزات سنگین کاتالیزورها را برای همیشه غیرفعال می کنند. ذرات معلق بسترهای جذب را کور می کند. هر یک از این ویژگی ها به سرعت گزینه های فناوری را محدود می کند.

برای جریان‌های با حجم زیاد و با غلظت کم که حاوی حلال‌های پوشش و چاپ معمولی هستند، معمولاً یک مرحله غلظت و پس از اکسیداسیون اقتصادی‌ترین پیکربندی است. یک تغلیظ زئولیت ترکیبات را از حجم زیاد هوا جذب می کند، سپس آنها را به حجم کوچکی با ده تا بیست برابر غلظت اولیه جذب می کند، که به اکسید کننده بسیار کوچکتری اجازه می دهد تا همان جرم آلاینده را مدیریت کند. سیستم زیر نمونه ای از این پیکربندی برای کاربردهای پوشش و چاپ است.

منطق طراحی پشت چنین سیستمی شایسته توجه است. متمرکز کننده چیزی را از بین نمی برد. فقط ترکیبات را از یک جریان هوای بزرگ به جریان کوچک منتقل می کند. اکسید کننده کار تخریب را انجام می دهد. اگر متراکم کننده کمتر از اندازه باشد، اکسید کننده جریان ضعیفی دریافت می کند و بیش از حد لازم سوخت می سوزاند. اگر اکسید کننده برای پیک دفع کمتر از اندازه باشد، ترکیبات نسوخته در طول چرخه دفع از پشته عبور می کنند. تطبیق این دو واحد تنها مهمترین وظیفه مهندسی در کل سیستم است.

تغلیظ قبل از اکسیداسیون مقرون به صرفه ترین پاسخ برای جریان های حلال با جریان بالا و غلظت کم است، اما تنها زمانی که غلظت دهنده و اکسید کننده با هم اندازه شوند.

هنگامی که بازیابی حلال بر نابودی می نشیند

تخریب ساده و قابل اعتماد است، اما یک ماده بالقوه ارزشمند را به دی اکسید کربن و آب تبدیل می کند. برای حلال های با جوش بالاتر مانند تولوئن، زایلن و برخی استرها، جذب سطحی به دنبال تراکم می تواند حلال قابل استفاده را به فرآیند بازگرداند و خرید مواد خام و هزینه های تصفیه را کاهش دهد.

عملکرد بازیابی به شدت به لیست ترکیبی بستگی دارد. حلال هایی با نقطه جوش بالاتر از حدود 100 درجه سانتیگراد به طور موثر در دماهای تبرید متوسط ​​متراکم می شوند و زمانی که خوراک یک حلال است می توان آنها را با خلوص بالا بازیابی کرد. حلال هایی با نقطه جوش کمتر از 70 درجه سانتیگراد نیاز به سرد کردن عمیق دارند که مصرف انرژی را به شدت افزایش می دهد و مخلوط حلال های اکسیژن دار و معطر معمولاً قبل از استفاده مجدد در فرمول پوششی نیاز به تقطیر دارند.

رطوبت متغیر تعیین کننده دیگر است. هنگامی که رطوبت نسبی از حدود شصت درصد فراتر رود، کربن فعال بیشتر ظرفیت جذب خود را برای ترکیبات ضعیف از دست می دهد، بنابراین یک مرحله رطوبت زدایی یا خنک سازی اغلب در بالادست مورد نیاز است. سیستم بازیابی زیر، جذب کربن فعال دانه‌ای را با تراکم ترکیب می‌کند، که مسیری کاملاً ثابت برای حلال‌های با جوش متوسط ​​تا بالا در فرآیندهای پوشش، چاپ و شیمیایی است.

یک ارزیابی واقع بینانه از اقتصاد بازیافت باید شامل ارزش حلال بازیافتی، هزینه بخار یا گاز داغ مورد استفاده برای دفع، برق برای سرمایش، هزینه دفع هر بخش غیرقابل استفاده و نیروی کار مرتبط با نظارت بر عملکرد بستر باشد. در بسیاری از پروژه‌ها، دوره بازپرداخت بین دو تا چهار سال کاهش می‌یابد، اما تنها زمانی که حلال بازیافتی واقعاً دوباره استفاده می‌شود نه اینکه به ضایعات تبدیل شود.

زمانی که حلال با ارزش باشد، جریان به اندازه کافی خشک شود و مایع بازیافتی واقعاً به تولید بازگردانده شود، بازیابی بازپرداخت می شود.

اکسیداسیون کاتالیزوری و شیمی که ابتدا باید بررسی کنید

اکسیداسیون کاتالیزوری ترکیبات آلی را در دمایی بین 250 تا 450 درجه سانتیگراد در مقایسه با دمای 760 تا 850 درجه سانتیگراد مورد نیاز برای اکسیداسیون حرارتی از بین می برد. این دمای پایین باعث کاهش مصرف سوخت، کاهش ضخامت عایق و کاهش تشکیل اکسیدهای نیتروژن حرارتی می شود. مبادله این است که کاتالیزور به لیست خاصی از سموم حساس است و لیست ترکیبات باید قبل از انتخاب فناوری بررسی شود.

کاتالیزورها هیدروکربن های اکسیژن دار و ساده آلیفاتیک را به خوبی تحمل می کنند. آنها ترکیبات هالوژنه را که کلرید هیدروژن تشکیل می دهند و می توانند سطح کاتالیزور را کلر کنند، تحمل نمی کنند. آنها همچنین در حضور ترکیبات گوگردی ضعیف عمل می کنند، که سولفات هایی را تشکیل می دهند که مکان های فعال را مسدود می کنند و به طور دائم توسط سیلیکون، فسفر و فلزات سنگین غیرفعال می شوند. جریان‌های حاوی مواد آزادکننده سیلیکون، سیلان‌ها یا افزودنی‌های فسفات خاص معمولاً به‌جای آن به سمت اکسیداسیون حرارتی هدایت می‌شوند.

برای جریان های تمیز و بدون هالوژن با غلظت های متوسط، اکسیداسیون کاتالیزوری یک راه حل فشرده و اقتصادی ارائه می دهد. تجهیزات زیر برای این دسته از کاربردها طراحی شده است، جایی که لیست ترکیبات برای سازگاری کاتالیزور بررسی شده است و هدف بازیابی حرارت متوسط ​​است.

قبل از متعهد شدن به یک مسیر کاتالیزوری، دو سوال بپرسید. اول، آیا می توان در آینده فرمول حلال یا پوشش را به گونه ای تغییر داد که سم کاتالیزوری را معرفی کند، و اگر این تغییر اتفاق بیفتد، هزینه آن چقدر خواهد بود؟ دوم، آیا تامین‌کننده کاتالیزور می‌تواند برنامه جایگزینی و ضمانت عملکرد را بر اساس فهرست ترکیبات واقعی به جای مقدار VOC عمومی ارائه دهد؟ هر دو سوال نصب بادوام را از نصبی که هر هجده ماه یکبار نیاز به تعویض کاتالیزور دارد جدا می کند.

اکسیداسیون کاتالیزوری تنها زمانی انتخاب درستی است که لیست ترکیبات عاری از هالوژن، گوگرد، سیلیکون، فسفر و فلزات سنگین در حال حاضر و برای آینده قابل پیش بینی باشد.

موارد خاص: ترکیبات هالوژنه، گوگرددار و واکنش دهنده

تعداد کمی از خانواده های مرکب نیاز به توجه ویژه ای در طراحی دارند و اشتباه گرفتن آنها باعث شکستی می شود که گران و گاهی خطرناک است.

ترکیبات هالوژنه مانند دی کلرومتان و تری کلرواتیلن در طی اکسیداسیون کلرید هیدروژن یا برومید هیدروژن تولید می کنند. این گازها باید قبل از رسیدن گاز به پشته توسط یک اسکرابر قلیایی حذف شوند و کانال، مبدل حرارتی و پشته باید از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند. دمای احتراق نیز باید به دقت کنترل شود، زیرا یک پنجره دمای نامناسب همراه با یک منبع کلر و یک ماتریس آلی می تواند به تشکیل ترکیبات شبه دیوکسین کمک کند. این یک نگرانی نظری نیست. به همین دلیل است که جریان های زباله هالوژنه به طور جداگانه در بسیاری از حوزه های قضایی تنظیم می شود.

ترکیبات حاوی گوگرد هم به کاتالیزورها و هم به سطوح تبادل حرارت حمله می کنند. متانتیول و دی متیل سولفید، که در عملیات خمیر، غذا و لاستیک رایج هستند، اکسید می شوند و به دی اکسید گوگرد تبدیل می شوند که وقتی گاز در زیر نقطه شبنم سرد می شود، اسید سولفوریک خورنده را تشکیل می دهد. یا دمای پشته باید بالاتر از نقطه شبنم اسید باشد یا یک اسکرابر باید در پایین دست اضافه شود.

مونومرهای واکنشی مانند استایرن نیاز به توجه متفاوتی دارند. استایرن در دمای بالا، به ویژه در حضور سطوح داغ راکد یا بقایای کاتالیزوری، پلیمریزه می شود و رسوباتی را تشکیل می دهد که جریان را محدود می کند و انتقال حرارت را کاهش می دهد. از پاهای مرده مجرای باید اجتناب شود و سطوح بازیابی گرما نیاز به یک استراتژی تمیز کردن دارند که در برنامه عملیاتی تعبیه شده است.

آلدهیدها، به ویژه فرمالدئید، یکی دیگر از موارد خاص است. آنها به آسانی اکسید می شوند و می توان آنها را به صورت کاتالیزوری درمان کرد، اما همچنین محلول در آب هستند و زمانی که غلظت به اندازه کافی کم است، می توان آنها را به میزان قابل توجهی توسط یک اسکرابر مرطوب کاهش داد. هنگامی که فرمالدئید از یک جریان فرآیند مرطوب سرچشمه می گیرد، یک مرحله شستشو جلوتر از اکسید کننده می تواند بار و خطر تشکیل رسوب رزینی را کاهش دهد.

ترکیبات هالوژنه، گوگرددار و واکنش دهنده هر کدام حداقل یک واحد عملیات را به قطار فرآیند اضافه می کنند و برآورد کمتر از آنها یکی از رایج ترین منابع شکست پروژه کاهش است.

ورودی های طراحی و چک لیست تدارکات برای کاهش VOC

هنگامی که یک کارخانه از یک تولید کننده یا تامین کننده تجهیزات VOC درخواست می کند، کیفیت بسته داده های فنی تا حد زیادی کیفیت قیمت پیشنهادی حاصل را تعیین می کند. عرضه‌کنندگانی که تنها یک رقم کل غلظت VOC دریافت می‌کنند، یا به‌طور محافظه‌کارانه یا کم‌طراحی خوش‌بینانه طراحی می‌کنند، و هیچ یک از این نتایج به خوبی به خریدار کمک نمی‌کند.

دو نکته دیگر نیز ارزش افزودن دارد. اول، نرخ جریان خروجی اگزوز باید اندازه گیری شود تا در صورت امکان تخمین زده شود، زیرا بزرگ کردن سیستم استخراج یک عادت رایج و گران است که هم سرمایه و هم هزینه عملیاتی را بدون بهبود جذب افزایش می دهد. دوم، استاندارد انتشاری که برای سایت اعمال می‌شود باید مستقیماً در استعلام ذکر شود، از جمله هر الزام محلی که سخت‌تر از حد ملی است.

یک بسته کامل داده های فنی، به ویژه لیست ترکیبی نامگذاری شده، تنها موثرترین راه برای کاهش قیمت خرید و هزینه طول عمر یک سیستم کاهش VOC است.

راهنمای نگهداری و عملیاتی

هویت مرکب پس از راه اندازی همچنان اهمیت دارد. بسترهای جذبی مملو از ترکیبات ضعیف و فشار بخار بالا مانند استون و متانول سریع‌تر اشباع می‌شوند و می‌توانند در هنگام خاموش شدن در اثر رطوبت جابجا شوند. بسترهای مملو از مواد آروماتیک سنگین‌تر، آهسته‌تر اشباع می‌شوند، اما بازسازی کامل آن سخت‌تر است، و باقیمانده‌ها به تدریج در ساختار منافذ جمع می‌شوند تا ظرفیت کمتر از مقدار طراحی شود.

یک برنامه پایش عملی معمولاً سه عنصر را با هم ترکیب می‌کند: اندازه‌گیری دوره‌ای غلظت خروجی با استفاده از آشکارساز یونیزاسیون شعله قابل حمل، روند افت فشار در سراسر بستر جذب، و پروفایل دما در سراسر اکسیدکننده برای تشخیص کانال‌گیری یا تخریب کاتالیزور. افت فشار اغلب اولین شاخصی است که نشان می دهد چیزی تغییر کرده است و ردیابی آن چیزی فراتر از یک خواندن معمول هزینه ندارد.

پارامترهای بازسازی مستحق همان توجه به طراحی اولیه هستند. انرژی دفع بسیار کم، حلال باقیمانده را در بستر باقی می گذارد و ظرفیت کاری را کاهش می دهد. انرژی بیش از حد بخار یا گاز داغ را هدر می دهد و می تواند خود جاذب، به ویژه کربن فعال را تخریب کند، که در دماهای بالا پایدار شروع به از دست دادن ساختار می کند. این سوال که چه زمانی جاذب را جایگزین کنیم با جزئیات بیشتری در این مقاله به آن پرداخته شده است آیا تجهیزات تصفیه گاز زباله آلی نیاز به جایگزینی جاذب منظم دارند یا خیر ، که ارزش خواندن در کنار داده های عملیاتی خود را دارد.

برای اکسید کننده ها، لیست نگهداری کوتاه تر است اما اهمیت کمتری ندارد. سطوح مبدل های حرارتی باید هنگام افزایش افت فشار تمیز شوند، مشعل ها و دستگاه های تشخیص شعله باید در یک چرخه تعریف شده آزمایش شوند و هرگونه تغییر در فرمول حلال مورد استفاده در تولید باید قبل از رسیدن به خط پوشش به تیم تعمیر و نگهداری گزارش شود، نه پس از آن.

افت فشار، غلظت خروجی و مشخصات دمای اکسید کننده را در یک برنامه زمانبندی ثابت دنبال کنید، زیرا این سه قرائت تقریباً هر مشکل در حال توسعه را قبل از تبدیل شدن به یک رویداد انطباق تشخیص می دهند.

انتخاب شریک برای ساخت و نصب سیستم

تجهیزات کاهش یک خرید کاتالوگ نیست. ضمانت عملکرد بستگی به این دارد که تامین کننده تا چه حد لیست ترکیبی، تنوع فرآیند و محدودیت های سایت را درک کرده و به این بستگی دارد که آیا همان سازمانی که سیستم را طراحی کرده است آن را نیز تولید کرده و در محل راه اندازی می کند یا خیر.

هنگام ارزیابی نقل قول ها، به جای ساخت تجهیزات به تنهایی، به دنبال شواهدی از قابلیت طراحی باشید. عرضه‌کننده‌ای که می‌تواند تعادل جرمی را در سراسر قطار تصفیه، تعادل حرارتی برای اکسیدکننده، و بیانیه کتبی در مورد اینکه کدام ترکیبات پذیرفته می‌شوند و کدام ترکیبات پذیرفته نمی‌شوند ارائه دهد، بسیار ارزشمندتر از عرضه‌کننده‌ای است که کمترین قیمت سرمایه را بدون شرایط مرزی فنی ارائه دهد. گواهینامه های صلاحیت، ثبت سیستم مدیریت کیفیت و محیط زیست، و صلاحیت های طراحی و ساخت، همگی سیگنال های مفیدی از رشته عملیاتی تامین کننده ارائه می دهند. می توانید مرور کنید مشخصات شرکت، صلاحیت ها، و سابقه تولید یک سازنده چینی تجهیزات VOC به عنوان نمونه ای از نوع اطلاعاتی که یک تامین کننده جدی باید بتواند ارائه دهد.

همچنین تأیید اینکه چه کسی نصب، راه اندازی، آموزش اپراتور و پاسخ پس از فروش را انجام خواهد داد، ارزش دارد. سیستمی که به درستی تولید شده اما ضعیف نصب شده باشد، عملکرد ضعیفی خواهد داشت و انگشت اشاره ای که به دنبال آن انجام می شود معمولاً بیش از تفاوت قیمت اصلی بین دو پیشنهاد دهنده هزینه دارد. لیست مرجعی از تاسیسات قابل مقایسه را بخواهید، و در صورت امکان با اپراتورهای کارخانه که آنها را به طور روزانه اجرا می کنند، صحبت کنید و نه فقط با مهندسان پروژه که آنها را راه اندازی کرده اند.

مهندسی، ساخت و راه اندازی را از یک سازمان پاسخگو خریداری کنید، زیرا ضمانت های عملکرد تنها به اندازه ضعیف ترین حلقه در آن زنجیره قوی هستند.

پرسش‌های متداول: نمونه‌هایی از ترکیبات فرار در خانه‌ها و کارخانه‌ها

رایج ترین نمونه هایی از ترکیبات فرار که در داخل خانه یافت می شوند کدامند؟

فرمالدئید، لیمونن، استون، اتانول، ایزوپروپانول، تولوئن، زایلن و استایرن اغلب در مطالعات پایش هوای داخل ساختمان ظاهر می‌شوند. فرمالدئید و تولوئن معمولاً با مصالح ساختمانی، مبلمان و پوشش‌ها مرتبط هستند، در حالی که لیمونن و اتانول عمدتاً از محصولات تمیزکننده، خوشبوکننده‌های هوا و وسایل مراقبت شخصی به دست می‌آیند. غلظت ها به طور گسترده ای با نرخ تهویه، دما و سن مبلمان متفاوت است.

کدام ترکیبات فرار به عنوان VOC در انتشارات صنعتی تنظیم می شوند؟

مقررات معمولاً ترکیباتی را هدف قرار می دهد که در واکنش های فتوشیمیایی جوی شرکت می کنند، همراه با فهرست جداگانه ای از آلاینده های خطرناک هوا مانند بنزن، فرمالدئید و دی کلرومتان. در عمل، بیشتر مجوزها یک حد کل هیدروکربن غیر متان به اضافه محدودیت‌های خاص برای فهرست کوتاهی از گونه‌های سمی تعریف می‌کنند. بررسی عبارت دقیق استاندارد محلی قابل اجرا قابل اعتمادتر از تکیه بر طبقه بندی های شیمیایی عمومی است.

آیا عطرها و ترپن های طبیعی واقعاً نمونه هایی از ترکیبات فرار هستند؟

بله. لیمونن، آلفا پینن و ترپن‌های مشابه دارای فشار بخار در محدوده مشابه بسیاری از حلال‌های صنعتی هستند و کاملاً فرار هستند. آنها به شکایات بو در پردازش چوب، چاپ با جوهرهای مبتنی بر زیستی و تولید مواد غذایی کمک می کنند و می توانند در هنگام واکنش با ازن در جو، ذرات معلق در هوای آلی ثانویه را تشکیل دهند. منشاء طبیعی آنها آنها را از الزامات درمانی در مواردی که محدودیت های محلی اعمال می شود مستثنی نمی کند.

چرا نقطه جوش هنگام انتخاب تجهیزات کاهش اهمیت دارد؟

نقطه جوش یک نماینده عملی برای این است که چگونه یک ترکیب به راحتی فاز مایع را ترک می کند و به راحتی می تواند متراکم یا دفع شود. ترکیباتی که در دمای کمتر از 70 درجه سانتیگراد می جوشند، به سختی از طریق تراکم بازیابی می شوند و تمایل دارند به طور ضعیفی روی جاذب ها نگهداری شوند. ترکیباتی که بالاتر از حدود 150 درجه سانتیگراد می جوشند به آسانی متراکم می شوند اما می توانند سطوح تبادل حرارت را کثیف کنند. مهندس طراح از این اطلاعات برای تصمیم گیری بین تخریب، جذب و بازیابی استفاده می کند.

آیا یک سیستم کاهش می تواند مخلوطی از ترکیبات فرار را مدیریت کند؟

بله، و اکثر سیستم های صنعتی این کار را می کنند. محدودیت ها زمانی ظاهر می شوند که مخلوط حاوی ترکیباتی با الزامات متناقض باشد، به عنوان مثال یک حلال هالوژنه مخلوط شده با یک جریان در نظر گرفته شده برای یک اکسید کننده کاتالیزوری، یا یک ترکیب تشکیل دهنده رزین با جوش بالا که با یک حلال سبک در نظر گرفته شده برای جذب کربن مخلوط شده است. در این موارد، جریان معمولاً شکافته می‌شود، از قبل تصفیه می‌شود یا به‌جای آن به سمت اکسیداسیون حرارتی هدایت می‌شود.

آیا ترکیبات فرار طبیعی نیاز به درمان دارند؟

در جایی که آنها باعث ایجاد شکایات بو می شوند یا به محدودیت انتشار تنظیم شده کمک می کنند، بله. وظایف تصفیه برای ترکیبات بیوژن معمولا کمتر از جریان حلال است و فیلتراسیون زیستی یا اکسیداسیون در دمای پایین اغلب کافی است. فرآیند طراحی یکسان است: ترکیبات را شناسایی کنید، غلظت را کمی کنید و مسیری را انتخاب کنید که با هر دو مطابقت داشته باشد.

چگونه بفهمم حلال را از بین ببرم یا بازیابی کنم؟

ارزش بازار حلال بازیافتی را با هزینه بخار، برق و نیروی کار مورد نیاز برای بازیابی آن مقایسه کنید، سپس هزینه دفع هر کسری را که قابل استفاده مجدد نیست اضافه کنید. بازیابی به طور کلی برای حلال های منفرد و با جوش بالاتری که در مقادیر زیاد استفاده می شوند، برنده است. تخریب عموماً برای جریان های مختلط، کم غلظت یا کم ارزش برنده است.

هر مسیری را که انتخاب کنید، فهرست ترکیبی سندی است که امکان‌سنجی، هزینه و قابلیت اطمینان بلندمدت را تعیین می‌کند.

نمونه هایی از ترکیبات فرار که در اینجا مورد بحث قرار می گیرند، یک لیست دانشگاهی نیستند. استون، متانول، اتیل استات، تولوئن، زایلن، استایرن، فرمالدئید و بستگان هالوژنه و گوگرددار آنها هر کدام مجموعه ای از پیامدهای متمایز را برای کنترل انتشار دارند. آنها تعیین می کنند که آیا یک جریان را می توان به طور کاتالیزوری درمان کرد، آیا باید قبل از اکسیداسیون متمرکز شود، آیا بازیابی از نظر مالی معقول است یا خیر، و اینکه چه موادی از ده سال خدمت زنده می مانند یا خیر.

توالی عملی ساده است. مشخصه جریان اگزوز، گروه بندی ترکیبات بر اساس خانواده، تایید محدوده غلظت و تنوع، و تنها پس از ارزیابی گزینه های تکنولوژی. کارخانه‌هایی که از این دستور پیروی می‌کنند معمولاً تجهیزات کوچک‌تری می‌خرند، سوخت کمتری مصرف می‌کنند و زمان کمتری را صرف پرداختن به موارد غافلگیرکننده می‌کنند. گیاهانی که آن را نادیده می گیرند معمولاً در اولین آزمایش پشته خود لیست ترکیبی را کشف می کنند که گران ترین لحظه ممکن برای یادگیری آن است.

ابتدا ترکیبات را مشخص کنید، در مرحله دوم فناوری را انتخاب کنید، و سیستم کاهش به جای اینکه صرفاً تاریخ تحویل خود را برآورده کند، ضمانت خود را برآورده خواهد کرد.