रासायनिक उपचार के तरीके और गैसीय प्रदूषण
यह लेख गैसीय प्रदूषकों को शुद्ध करने के लिए उपयोग किए जाने वाले शीर्ष तीन रासायनिक उपचार विधियों पर प्रकाश डालता है। ये विधियाँ हैं: 1. थर्मल इंसिनरेशन 2. कैटेलिटिक इंसिनरेशन और 3. बायो-ऑक्सीडेशन।
विधि # 1. थर्मल इंसिनरेशन:
VOCs के ऑक्सीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली तीन विधियों में से, थर्मल झुकाव लगभग 650 ° C या उच्च तापमान पर होता है, जबकि अन्य को कम तापमान पर किया जाता है। भस्मीकरण के लिए, अर्थात्, दो अवयवों के दहन, अर्थात्, एक दहनशील पदार्थ और ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
एक बेकार गैस स्ट्रीम में मौजूद VOCs अन्य घटक के रूप में हवा से दहनशील घटक और ऑक्सीजन का निर्माण करते हैं। एक दहन प्रक्रिया के मुख्य उत्पाद CO 2, H 2 O हैं। कुछ मात्रा में NO x और SO x भी निर्मित होते हैं। प्रक्रिया के अधूरे होने पर कुछ कार्बनिक यौगिक उत्पाद धारा में भी मौजूद हो सकते हैं।
पूर्ण दहन को प्राप्त करने के लिए, अर्थात वीओसी (प्रदूषकों) के पूर्ण ऑक्सीकरण के लिए, आवश्यक है कि दहन से पहले और उसके दौरान अवयवों के अपूर्ण मिश्रण के कारण अतिरिक्त आवश्यक हवा (ऑक्सीजन) प्रदान की जाए। इस प्रक्रिया के लिए मिश्रण को आत्मनिर्भर बनाने के लिए न तो अधिक दुबला होना चाहिए और न ही दहनशील घटकों के संबंध में समृद्ध होना चाहिए। सीमित रचनाओं को निचली और ऊपरी विस्फोटक सीमा के रूप में संदर्भित किया जाता है।
इन सीमाओं के बीच दहन प्रज्वलन पर होता है लेकिन अगर प्रक्रिया ठीक से नियंत्रित नहीं होती है तो विस्फोट हो सकता है। एक मिश्रण के निचले और ऊपरी विस्फोटक सीमा के संख्यात्मक मूल्य मिश्रण में मौजूद कॉम्बस्टिबल्स की प्रजातियों पर निर्भर करते हैं। हालांकि, इस बात का ध्यान रखा जाना चाहिए कि मिश्रण में ऑक्सीजन की मात्रा कभी भी 15% से कम न हो।
एक दहन प्रतिक्रिया के पूरा होने की डिग्री दहन क्षेत्र में तापमान, निवास समय और अशांति पर निर्भर करती है। पूर्णता की निचली डिग्री का मतलब होगा इलाजित प्रवाह में संयुक्त रूप से जले हुए कार्बनिक यौगिकों (प्रदूषकों) की उपस्थिति। तापमान में वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। इसलिए उच्च तापमान पर पूर्ण दहन के लिए आवश्यक निवास समय (दहन कक्ष में) छोटा होगा।
दूसरे शब्दों में, उच्च तापमान पर एक छोटा कक्ष काम करेगा। हालांकि, उच्च तापमान को बनाए रखने के लिए सहायक ईंधन की आवश्यकता हो सकती है, अगर मिश्रण में मौजूद दहनशील घटकों का पर्याप्त कैलोरी मान नहीं है। मिश्रण का कैलोरी मान मिश्रण में मौजूद दहनशील प्रजातियों की एकाग्रता पर निर्भर करता है।
थर्मल इंसीनरेटर डिजाइन करते समय निम्नलिखित तीन प्रकार की स्थितियों में से किसी एक का सामना कर सकते हैं:
टाइप-मैं:
इलाज की जाने वाली गैस का पर्याप्त कैलोरी मान होगा और इसलिए किसी सहायक ईंधन की आवश्यकता नहीं होगी, लेकिन हवा (ऑक्सीजन) की आपूर्ति की जानी चाहिए। ऐसी स्थिति का अर्थ है कि मिश्रण में ऊपरी विस्फोटक सीमा के ऊपर एक रचना होगी।
टाइप II:
गैस को न तो किसी सहायक ईंधन की आवश्यकता हो सकती है और न ही किसी हवा की, यानी इसकी संरचना निचले और ऊपरी विस्फोटक सीमाओं के बीच होगी। इस तरह की गैस को सावधानी से संभाला जाना चाहिए, अन्यथा लौ वापस हड़ताल कर सकती है, अर्थात, दहन कक्ष से वापस अपने स्रोत तक फैल सकती है।
टाइप-बीमार:
दहन कक्ष में वांछित तापमान बनाए रखने के लिए गैस में पर्याप्त उच्च कैलोरी मूल्य नहीं हो सकता है। इसका तात्पर्य यह है कि मिश्रण रचना इसकी निचली विस्फोटक सीमा से नीचे होगी। ऐसी गैस के दहन के लिए दहन प्रक्रिया को बनाए रखने के लिए एक सहायक ईंधन की आवश्यकता होगी।
टाइप I गैस मिश्रण का अपेक्षाकृत उच्च कैलोरी मान होगा, इसलिए इसे ईंधन के रूप में उपयोग किया जा सकता है। यह बॉयलर भट्टी या प्रोसेस हीटर या ठीक से डिज़ाइन किए गए दहन कक्ष में पर्याप्त मात्रा में हवा की आपूर्ति के लिए व्यवस्थित किया जा सकता है। एक प्रकार I गैस मिश्रण के दहन के लिए आवश्यक बुनियादी उपकरण कम NO x बर्नर है।
हालांकि, अगर गैस के मिश्रण के दौरान पैदा होने वाली गर्मी के उपयोग की कोई गुंजाइश नहीं है, तो गैस का मिश्रण भड़क सकता है, अर्थात दहन प्रक्रिया खुले वातावरण में की जाती है, जहां वायुमंडलीय अशांति दहन के लिए ऑक्सीजन प्रदान करती है और साथ ही साथ मिश्रण को बढ़ावा देती है। डिवाइस को एक भड़कना स्टैक के रूप में संदर्भित किया जाता है।
यह एक स्टैक / चिमनी है जिसके आधार पर गैस पेश की जाती है। गैस ढेर के रूप में बहती है और जैसा कि यह उभरने वाला है यह एक पायलट लौ से मिलता है। पायलट फ्लेम को पहले से मिश्रित ईंधन गैस-एयर मिश्रण के साथ बनाए रखा जाता है। इसका उपयोग गैस मिश्रण को प्रज्वलित करने के साथ-साथ परिणामी लौ को लंगर देने के लिए किया जाता है। अधूरे दहन से उत्पन्न दहन उत्पादों को सीधे वायुमंडल में छुट्टी दे दी जाती है।
दहन उत्पादों में HC (हाइड्रोकार्बन), CO और कुछ स्थिर मध्यवर्ती उत्पाद, जैसे NO x, SO 2, HCI और कार्बन कण के अलावा CO 2 और H 2 O शामिल हो सकते हैं। गैस को पूर्व-मिश्रित करके दहन दक्षता में सुधार किया जा सकता है। हवा और / या लौ के पास भाप इंजेक्ट करके, जो अशांति को बढ़ावा देगा। दहन के दौरान उत्पन्न गर्मी बर्बाद हो जाती है।
एक भड़कना स्थल चयन के लिए प्रमुख विचार और इसके स्टैक की ऊंचाई का अनुमान संयंत्र संचालन कर्मियों और इसकी रेडियोधर्मी गर्मी की तीव्रता से भड़कने वाले उपकरणों के लिए सुरक्षा होना चाहिए। एक भड़कना एक जगह पर होना चाहिए जिसके चारों ओर पर्याप्त खाली स्थान हो, ताकि एक आदमी को यदि आवश्यक हो, तो भड़कने वाली गर्मी से सुरक्षा में चलाने में सक्षम हो सके।
भड़कना स्टैक ऊंचाई के आकलन के लिए, अधिकतम रेडियोधर्मी गर्मी की तीव्रता पर विचार करना चाहिए जिसमें स्टैक के चारों ओर प्रक्रिया उपकरण (विशेष रूप से पेट्रोलियम क्रूड और पेट्रोलियम अंश भंडारण टैंक) के अधीन हो सकते हैं। एक ढेर के व्यास की गणना गैस मिश्रण और इसकी लौ वेग की प्रत्याशित अधिकतम मात्रा प्रवाह के आधार पर की जाती है।
स्टैक ऊंचाई और व्यास की गणना के लिए आवश्यक अन्य डेटा परिवेश का तापमान, वीओसी मिश्रण का औसत कैलोरी मान, इसका औसत आणविक भार, घनत्व और लौ उत्सर्जन और स्टैक ऊंचाई पर औसत वायु वेग है।
चित्र 4.16 एक भड़का हुआ ढेर का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व दर्शाता है।
यहां ध्यान दिलाया जाना चाहिए कि फ्लेयर्स का उपयोग केवल उच्च मात्रा केंद्रित अपशिष्ट गैस धाराओं के लिए किया जा सकता है।
टाइप II गैस मिश्रण को सावधानी से संभालना चाहिए क्योंकि ये विस्फोटक मिश्रण होते हैं। इस तरह के मिश्रण को वायु या एक अक्रिय गैस से पतला किया जाना चाहिए ताकि उकसाने से पहले मिश्रण को इसकी निचली विस्फोटक सीमा से नीचे लाया जा सके। पतला मिश्रण के भस्म के लिए एक सहायक ईंधन की कुछ मात्रा की आवश्यकता हो सकती है।
यह विरोधाभासी दिखाई दे सकता है कि एक दहनशील मिश्रण पतला होता है और फिर कुछ पूरक ईंधन की सहायता से उकसाया जाता है। हालाँकि, सुरक्षा के दृष्टिकोण से यह अनिवार्य हो जाता है। अगर पतला मिश्रण बॉयलर की भट्टी में जल जाता है या प्रोसेस हीटर में सहायक ईंधन की जरूरत नहीं होती।
अगर किसी दहन में मूल गैस के मिश्रण को बिना सावधानी के जलाए जाने की योजना है, तो निम्नलिखित सावधानियां बरतनी चाहिए:
(ए) एक भस्मक में खिला से पहले मिश्रण के संपीड़न के लिए एक स्टीम-जेट बेदखलदार का उपयोग किया जाना चाहिए। यांत्रिक उपकरणों का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए क्योंकि घर्षण गर्मी विस्फोट का कारण बन सकती है।
(बी) एक भस्मक से लौ की हड़ताली को रोकने के लिए यहां सूचीबद्ध उपायों को लेना चाहिए।
(i) गैस पाइपलाइन में (इंसीनरेटर की ओर) फ्लेम अरेस्टर, जैसे स्क्रीन, छिद्रित प्लेटों को फिट किया जाना चाहिए।
(ii) चयनित पाइप का व्यास ऐसा होना चाहिए कि पाइप के माध्यम से गैस का वेग मिश्रण के सैद्धांतिक लौ वेग से अधिक होगा।
(iii) गैस मिश्रण को सील बर्तन से गुजरना चाहिए।
टाइप III गैस मिश्रणों की हैंडलिंग और इनगेंशन सुरक्षा की दृष्टि से कोई समस्या नहीं है। इस तरह के गैस मिश्रण में मौजूद दहनशील (प्रदूषक) के विनाश की वांछित डिग्री के लिए इसे एक सहायक ईंधन के साथ दागे गए दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाना चाहिए और आवश्यक तापमान पर बनाए रखा जाना चाहिए। भस्मक में उचित अशांति और ऑक्सीजन एकाग्रता बनाए रखा जाना चाहिए।
एक प्रकार III गैस मिश्रण के दहन के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक भस्मक एक बॉक्स या एक बेलनाकार कक्ष हो सकता है जिसके एक छोर पर गैस या तेल निकाल दिया गया बर्नर स्थित है। जलाए जाने के लिए गैस मिश्रण को बर्नर के करीब पेश किया जाता है ताकि यह दहन उत्पादों के साथ आसानी से मिल जाए और जिससे आवश्यक तापमान प्राप्त हो सके।
टर्बुलेंस प्रमोटरों का उपयोग दहन उत्पादों के त्वरित मिश्रण और गैस को भड़काने के लिए किया जा सकता है। उपस्थित प्रदूषकों में से प्रत्येक के ऑटो-इग्निशन तापमान को साहित्य से पता लगाया जाना चाहिए। भस्मक का ऑपरेटिंग तापमान मौजूद घटकों के उच्चतम ऑटो-इग्निशन तापमान से कम से कम कुछ सौ डिग्री ऊपर होना चाहिए। संबंधक कक्ष मात्रा (V) के संबंध का उपयोग करके लगभग अनुमान लगाया जा सकता है।
वी = टीएक्स क्यू,
जहां Q = ऑपरेटिंग तापमान पर दहन उत्पादों की वॉल्यूमेट्रिक फ्लो दर, और इंसीरेटर में t = आवश्यक निवास समय।
लगभग 750 डिग्री सेल्सियस पर आवश्यक निवास समय लगभग 0.01 सेकंड हो सकता है। प्रदूषकों के विनाश की समान डिग्री प्राप्त करने के लिए लगभग 650 ° C निवास का समय 0.01 सेकंड से बढ़ाकर लगभग 0.1 सेकंड किया जाना चाहिए।
विधि # 2. कैटेलिटिक Incineration:
कैटेलिटिक भस्मीकरण भी तापीय भस्म के समान एक ऑक्सीकरण प्रक्रिया है। हालांकि, यह प्रक्रिया थर्मल इंसीनेरेशन की तुलना में बहुत कम तापमान पर होती है। फलस्वरूप पूरक ईंधन की आवश्यकता कम होती है। उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक ठोस कण होते हैं जैसे कि या कुछ अक्रिय सिरेमिक सामग्री पर समर्थित होते हैं।
अभिकारकों और उत्पादों के गैसीय होने की प्रक्रिया निम्न चरणों के माध्यम से होती है:
1. प्रदूषक और ऑक्सीजन अणुओं का प्रसार गैस चरण से उत्प्रेरक सतह तक,
2. उत्प्रेरक सतह पर प्रतिक्रियाशील अणुओं का सोखना,
3. adsorbed अणुओं की प्रतिक्रिया,
4. उत्प्रेरक सतह से उत्पाद के अणुओं का अवशोषण, और अंत में,
5. गैस चरण के थोक में उत्पाद के अणुओं की प्रसार।
दो प्रकार के उत्प्रेरक आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं:
(i) महान धातु, जैसे प्लैटिनम, पैलेडियम अकेले या संयोजन में, निकल मिश्र धातु या एल्यूमिना या सिरेमिक पर समर्थित,
(ii) आधार धातु या धातु ऑक्साइड, जैसे एल्यूमीनियम, क्रोमियम, कोबाल्ट, तांबा, लोहा, मैंगनीज, वैनेडियम, जस्ता समर्थित या असमर्थित।
दूसरे प्रकार का उत्प्रेरक सस्ता है और तैयार करना आसान है।
धातु का समर्थन आमतौर पर एक रिबन के रूप में होता है, जिस पर उत्प्रेरक जमा होता है। फिर रिबन को समेटा जाता है और एक चटाई में बनाया जाता है।
सिरेमिक सपोर्ट या तो छर्रों या एक छत्ते की संरचना के रूप में हो सकता है।
उत्प्रेरक को कभी-कभी एक प्रवर्तक के रूप में जाने वाले पदार्थ के साथ स्वीकार किया जाता है, जो उत्प्रेरक क्रिस्टल संरचना और आकार को संशोधित करके उत्प्रेरक गतिविधि को बढ़ाता है।
एक उत्प्रेरक के वांछित गुण हैं:
(i) कम तापमान पर उच्च गतिविधि,
(ii) संरचनात्मक स्थिरता,
(iii) एट्रिशन और के प्रतिरोध
(iv) उत्प्रेरक बिस्तर के पार कम दबाव ड्रॉप।
उत्प्रेरक गतिविधि बहुत बार उपयोग के साथ घट जाती है। इस वजह से हो सकता है:
(1) उत्प्रेरक कण और कुछ पदार्थों के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया, जैसे कि विस्मुट, आर्सेनिक, सुरमा, जस्ता, सीसा, टिन, पारा, फॉस्फोरस, हैलोजेन आदि, तब भी जब ये अपशिष्ट गैसों में ट्रेस मात्रा में मौजूद होते हैं।
(2) उत्प्रेरक सतह पर कुछ रसायनों (रसायन विज्ञान) का सोखना और
(3) टैरी पदार्थ के साथ उत्प्रेरक सतह की भौतिक कोटिंग।
उम्र बढ़ने के परिणामस्वरूप कैटलिस्ट को भी गतिविधि में नुकसान होता है। यह धातु (उत्प्रेरक) की क्रिस्टल संरचना में परिवर्तन के कारण हो सकता है क्योंकि कटाव, वाष्पीकरण और क्षीणन। आम तौर पर उत्प्रेरक जीवन 3 से 5 साल है।
एक उत्प्रेरक भस्मक में निम्नलिखित घटक / अनुभाग शामिल हो सकते हैं:
(1) एक प्री-हीटिंग सेक्शन
(२) जलाने वाला,
(3) एक मिश्रण कक्ष,
(4) एक उत्प्रेरक बिस्तर,
(५) एक धौंकनी।
एक उत्प्रेरक भस्मक का एक योजनाबद्ध आरेख चित्र 4.17 में दिखाया गया है।
एक उत्प्रेरक भस्मक नीचे वर्णित तरीके से काम करता है।
मिक्सिंग चैंबर में समान खिलाने से पहले एक आने वाली प्रदूषक असर गैस धारा को पहले से गर्म किया जा सकता है। मिक्सिंग चैंबर में गैस स्ट्रीम गर्म बर्नर गैस के साथ बर्नर से मिश्रित हो जाता है ताकि मिश्रण उस तापमान को प्राप्त कर सके जिस पर उत्प्रेरक ऑक्सीकरण होगा। बर्नर का उद्देश्य मिक्सिंग चेंबर और वांछित तापमान पर उत्प्रेरक बिस्तर को बनाए रखने के लिए आवश्यक गर्मी का उत्पादन करना होगा। ईंधन गैस या तेल हो सकता है।
उत्प्रेरक बिस्तर को इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है कि गर्म प्रवाह गैस के साथ प्रवेश करने वाली प्रभावशाली धारा को बिस्तर से गुजरना पड़ता है और कोई भी भाग बिस्तर को बायपास नहीं कर सकता है। इसे दहन कक्ष में इतना फिट किया जाना चाहिए कि इसे पुन: सक्रिय या प्रतिस्थापन के लिए आसानी से निकाला जा सके। यह ब्लोअर स्थापित करने के लिए आवश्यक हो सकता है ताकि आग लगाने वाले विधानसभा के विभिन्न वर्गों पर दबाव के नुकसान को दूर किया जा सके।
अपशिष्ट गैस की धारा में मौजूद प्रदूषकों को पूरी तरह से नष्ट करना एक भस्मक में प्राप्त करना मुश्किल है और यह आवश्यक नहीं हो सकता है। 98-99 प्रतिशत विनाश प्रदूषक एकाग्रता को अनुमेय उत्सर्जन सीमा तक नीचे ला सकता है। पूर्ण दहन पर अधिकांश वीओसी सीओ 2 और एच 2 ओ का उत्पादन करते हैं।
कुछ कार्बन मोनोऑक्साइड का निर्माण अपूर्ण दहन के कारण भी हो सकता है। असंबद्धता पर कुछ वीओसी एसओ 2, एसओ 3, हैलोजेन और हैलोजेनेटेड यौगिकों जैसे सीएल 2, एचसीएल जैसे प्रदूषकों का उत्पादन कर सकते हैं। इसके अंतिम निपटान से पहले भस्मक निकास धारा (उपरोक्त प्रदूषकों को हटाने के लिए) का इलाज करना आवश्यक हो सकता है।
विधि # 3. जैव ऑक्सीकरण:
जब एक प्रदूषक असर गैस धारा का जैव-ऑक्सीकरण किया जा सकता है:
(i) उपस्थित प्रदूषक बायोडिग्रेडेबल हैं,
(ii) धारा में एरोबिक बैक्टीरिया के लिए कोई प्रदूषक विषाक्त नहीं होता है, और
(iii) धारा की वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर अधिक नहीं है।
यह प्रक्रिया इस अर्थ में दहन प्रक्रिया के समान है कि ऑक्सीकरण के मुख्य उत्पाद सीओ 2 और एच 2 ओ होंगे। हालांकि, प्रक्रिया परिवेश के तापमान पर होती है और विकसित गर्मी आसानी से नष्ट हो जाती है।
यह एक प्रदूषक असर वाली गैस धारा को पार करते हुए हवा की पर्याप्त मात्रा के साथ वायुमंडलीय रोगाणुओं की सही प्रजातियों के साथ झरझरा मिट्टी के एक बिस्तर के माध्यम से पारित किया जाता है। रोगाणु अपनी चयापचय गतिविधि के लिए वीओसी का उपयोग करते हैं। इस उद्देश्य के लिए आवश्यक ऑक्सीजन हवा से ली गई है। बिस्तर का आकार ऐसा होना चाहिए कि प्रदूषक विनाश की वांछित सीमा को प्राप्त करने के लिए पर्याप्त संपर्क समय हो।
भस्मीकरण प्रक्रियाओं पर इस प्रक्रिया के प्रमुख लाभ हैं:
(i) किसी पूरक ईंधन की आवश्यकता नहीं है,
(ii) कोई महंगी प्रक्रिया उपकरण की जरूरत नहीं है, और
(iii) प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए बहुत कम ध्यान दिया जाना है।
इस प्रक्रिया का प्रमुख नुकसान बिस्तर की मात्रा के रूप में अधिक स्थान प्रदान करना है, जो कि आवश्यक प्रक्रियाओं की तुलना में आवश्यक है।
