air pollution management and technologies

2/12/2009

Dr. Pisut Painmanakul 1

1

Air pollutionAir pollution management and Technologiesmanagement and TechnologiesDr.Dr. PisutPisut PainmanakulPainmanakul

1. ระบบของมลพิษอากาศ

2. การเผาไหมและมลพิษประเภทคารบอน

3. อนุภาคขนาดเล็ก

4. มลพิษจากไนโตรเจนและซัลเฟอร

5. สาร VOCs และมลพิษจากกลิ่น






2

ไนโตรเจน (N) 78%

ออกซิเจน (O) 21%

อ่ืนๆ 1%

อากาศบริสุทธิ์ อากาศเสีย

อ่ืนๆ ???%ฝุน สารมลพิษตางๆ

ระบบของมลพิษอากาศ

3

แหลงกําเนิดมลพิษมี 2 แบบ คือ

1. แบบเกิดเองโดยธรรมชาติ

2. แบบมนุษยสรางขึ้น

ผูรับมลพิษ

บรรยากาศ

4


2/12/2009


5

3. Carbon oxides

2. Nitrogen Oxides

1. Sulfur Oxides

6. Particulate matters (Hydrocarbon + Sulfur + Nitro Oxides Fine PM)

4. Volatile Organic Compounds (VOCs)

5. Hazardous organic substances and Heavy Metals

7. Photochemical Oxidants (NO + HC + O2+ Sunlight OO33+ NO+ NO22)

8. Greenhouse gases


แหลงกําเนิด

แพรกระจายข้ึนบรรยากาศชั้นบน อยูในบรรยากาศชั้นลาง

ลงมาอยูท่ีตนไม แหลงนํ้า ผิวดิน

สารมลพษิปฐมภูมิ สารมลพษิทุติยภูมิ

6


7

Primary Air Pollutants Secondary Air Pollutants

* ฝุน ควัน * O3

* CO * NO2 , HNO3

* SO2 * H2SO4

* NO, NO2

* Pb


8

• Carbon monoxide (CO) (~ 50%)

• Dust (PM)

• Oxides of Nitrogen (NOx)

• Oxides of Sulfur (SOx)

• Unburned Hydrocarbons (HC) Odors VOCs

Normally in low concentrations

(part per million; ppm to part per billion; ppb)


2/12/2009


9

Improve Dispersion

Tall stacks, Intermittent control schemes and Relocate the plant

Reduce Emissions

Process change and Pollution prevention

Downstream pollution control device1. Dilution


10

Downstream pollution control device2. Air ventilation

Capture velocity =0.25 – 10.16 m/s

)r.x10.(VQ

)y4.(VQ

22round

2square

)VP.(FVP)VP.(FP SlotSlotddd)pa(

)pa(

2

d

d

29.1

VVP

25.0F

Dust velocity in pipe = 12.7 – 120 m/s

VPipe Particle size....elbowpipeDuct hhP

inletinletoutlet)essurePrStaticFan( VPPPFSP

11

s/m35)25273(

)273170(24

T

TTQQ 3

Std

StdActualStdActual

อัตราการไหลที่สภาวะจริงมีคาสูงกวาอัตราไหลที่สภาวะมาตรฐาน ดังนั้น ในการที่จะลดขนาดและกําลังของ

ระบบควบคุมมลพิษก็สามารถทําไดโดยการลดอุณหภูมิของกาซใหไดมากที่สุดกอนที่จะปลอยเขาสูระบบ

Dew point of Gaseous and effect of sulphur



2.2. การเผาไหมและมลพิษประเภทคารบอนการเผาไหมและมลพิษประเภทคารบอน





2.2. การเผาไหมและมลพิษประเภทคารบอนการเผาไหมและมลพิษประเภทคารบอน




12

2/12/2009


13

CO2emissions

Greenhouse gases

(water vapor, carbon dioxide, methane,nitrous oxide, and ozone)

Greenhouse Effect

Global Climate changes

Ozone depletion

14

Global Warming

Solutions

Prevention Cleanup

Cut fossil fuel use (especially coal)

Shift from coal to natural gas

Improve energy efficiency

Shift to renewable energy resources

Transfer energy efficiency andrenewable energy technologies todeveloping countries

Reduce deforestation

Use more sustainable agriculture

Limit urban sprawl

Reduce poverty

Slow population growth

Store (sequester) CO2 byplanting trees

Sequester CO2 deep underground

Sequester CO2 in soil by using no-tillcultivation and taking crop land out ofproduction

Sequester CO2 in the deep ocean

Repair leaky natural gas pipelines andfacilities

Use feeds that reduceCH4 emissions bybelching cows

Remove CO2 from smokestackand vehicle emissions

EcologyEcology = A specific biological community and its physicalenvironment interacting in an exchange of matter and energy.

Consumer

Decomposer

Producer

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + EnergyCO

16

Effect of Air pollutantsEffect of Air pollutants -- COCO

• มีผลตอระบบการทํางานของรางกาย (Systemic effect) การขนถาย

ออกซิเจนของรางกาย

O2 + Hb → Hb O2

O2/ CO human blood Hb มีแรงดึงตอ CO ประมาณ 240 เทาของแรงดึงที่มีตอ

O2

Hb CO ในเลือดทําให แรงดึงระหวาง O2 และ Hb แนนขึ้น

คารบอนมอนอกไซดทําใหรางกายขาดออกซิเจน

ผลโดยตรงลดความสามารถในการขนถายออกซิเจนของเลือด

ผลขั้นที่สองคารบอกซีฮีโมโกลบินรบกวนการปลดปลอยออกซิเจนของออกซี

ฮีโมโกลบิน

2/12/2009


17

Effect of Air pollutantsEffect of Air pollutants -- COCO

18

• Intermediates product of chemical reaction between carbonaceousfuels and oxygen

• CO occurs when oxygen is insufficient

–Poor mixing of fuel and air

– CO formed in high-temp zone

Combustion - TheoryTheory

22222yx N)b(76.3OH)2

y(CO)x(N)b(76.3O)b(HC

)4

y()x()b( 3.76 = จํานวนโมลไนโตรเจนในอากาศที่มีอยูในทุกๆ โมลของออกซิเจน

OH3CO6O)5.7(HC:Benzene

OH4CO7O)9(HC:Toluene

N52.7OH2CON52.7O)2(CH:Methane

22266

22287

222224

19 2020


2/12/2009


2121


Stoic

Stoic

AF

AF

FAF

A

= อัตราสวนสมมูล (Equivalent ratio)

11

%36.4

46.0*48.9

%55.15

64.1*48.9

22

• A/F in molar ratio ofstoichiometry

• Line: y/x of hydrocarbon (CxHy)

– Methane (CH4): y/x = 4

– Benzene (C6H6): y/x = 1

– Coals: y/x = 0.2 – 0.8


Fuel

Air

StoicFuel

Air

Stoic MW

MW.b67.4

m

mF

A

Stoic

Stoic

AF

AF

FAF

A

23


24


1716

1.29*2*67.4

MW

MW.b67.4

FA

Fuel

Air

Stoic

2/12/2009


25












26

27

อนุภาคฝุน อนุภาคฝุน : Particulate Matter (PM): Particulate Matter (PM)

มลพิษทางฝุนมลพิษทางฝุน คือการรวมตัวกันของของแข็งขนาดเล็กกับสารที่เปนละอองหรืแอโรซอลที่ปะปนอยูในอากาศ มีขนาดต้ังแตเล็กมากจนถึงขนาดใหญสังเกตได

รางกายตามธรรมชาติแลวสามารถท่ีจะปองกันฝุนไดโดยการไอหรอืการกรอง แตไมสารถปองกันฝุนท่ีมีขนาดเล็กมากกวา 10 ไมครอนหรือขนาด micrometers เทียบไดกับขนาด 1 ใน 7 ของเสนผานศูนยกลางของเสนผม ฝุนท่ีมีขนาดเล็กเหลานี้สามารถท่ีจะผานเขาไปสู ระบบการทํางานของปอด ระบบการแลกเปล่ียนกาซและระบบหมุนเวียนเลือดได

28

PM characterizationPM characterization

Particle characteristics

Concentration Size Distribution

Number Mass Coarse Fine Monodisperse Polydisperse

1000/cm3

2.5 g/cm3

2/12/2009


29

Aerodynamic diameter

PM characterization - SizesSizes

ppspa .DD

30

• Total Suspended Particulate Matter (TSP)

• PM10

• PM2.5

• Particles less than 0.1

• Condensable Particulate Matter

PM characterization – Size categoriesSize categories

31

remains for all weight distribution

PM characterization – Lognormal distributionLognormal distribution

2ggm,pgm,p )(ln3)number(Dln)mass(Dln

32

PM characterization – Formation of PMFormation of PM

2/12/2009


33

Behavior of PMBehavior of PM

10 m34

Collection MethodsCollection Methods

Gravity settling chamber Gravity

Mechanical collectors Centrifugal force

Electrostatic precipitators Electrostatic force

Fabric (Bag) filters Inertia impact, Direct interceptionand Diffusion

Particulate wet scrubbers Inertia impact, Direct interceptionand Diffusion

35

Gravity settler/Cyclone

Cyclone (High Efficiency)

Spray tower

ESP

Venturi Wet scrubber Equation

Particle size

Collection MethodsCollection Methods

Bag filter

36

Gravity settling chamberGravity settling chamber

This devices relies upon gravity settling to remove particles from the gas stream. Gravity

settling chambers are used only for very large particles in the upper end of the supercoarse

size range (approximately 75 micrometers and larger).

Particles in still air have two forces acting on them; (1) a gravitational force downward and

(2) the air resistance (or drag) force upward. When particles begin to fall, they quickly reach

a terminal settling velocity, which represents the constant velocity of a falling particle when

the gravitational force downward is balanced by the air resistance (or drag) force upward.

2/12/2009


37

Centrifugal separator (cyclone)Centrifugal separator (cyclone)

Mechanical collectors use the centrifugal force of theparticles for collection. The particulate-laden gas stream isforced to spin in a cyclonic manner. The mass of theparticles causes them to move toward the outside of thevortex. Most of the large-diameter particles enter a hopperbelow the cyclonic tubes while the gas stream turns andexits the tube.

38

Electrostatic precipitators (ESP)Electrostatic precipitators (ESP)

Electrostatic attraction of particles is accomplished by establishing a strong electrical field and

creating unipolar ions. The particles passing through the electrical field are charged by the ions

being driven along the electrical field lines (Charged particles). Several parameters dictate the

effectiveness of electrostatic attraction including the particle size, gas flow rate, and resistivity.

Charging – precipitation – rapping

39

Case studyCase study 44 –– PM naturePM nature

จงคํานวณ พ้ืนที่ผวิและปริมาตรของอนุภาคฝุน (ดังรูป)

ความเร็วสูงสุดในการเคลื่อนที่ของอนุภาค

เวลาที่อนภุาคดังกลาวเคลื่อนที่ได 2 เมตรในอากาศกอนตกถึงพื้นดิน

ระยะทางที่อนุภาคเคลื่อนทีไ่ดสูงสดุ (Stopping distance)

พ้ืนที่อุปกรณกาํจัดฝุนแบบใชแรงโนมถวงที่จําเปน สําหรับจัดการกับ

อัตราไหลของอนุภาคนีเ้ทากับ 1000 m3/min

กําหนดให อุณหภูมิเทากับ 25 C และความดันท่ี 1 atm

ความหนาแนนของอนุภาคเทากับ 1000 kg/m3

.18

C..d.Ux

p2pTo

cetandisstop

18

d)(gU

2pairs

arminLa

W.L

QU air

T

40

Case studyCase study 44 –– PM naturePM nature

s/cm029.0

10.75.118

)103()204.11000(81.9

18

d)(gU

5

26

2pairs

arminLa

m083.0.18

C..d.Ux p

2pTo

cetandisstop

23

T

air m5747min/s60s/m0029.0

min/m1000

U

QA

2/12/2009


Collection MethodsCollection Methods –– Bag FilterBag Filter

%100onInterceptiDiffusionpactImoverallT

T is independent to the gas flow rate Good for unstable gas flow conditions

f

a0

A

QUratioClothtoAir

Filtration (Face) velocity

2/3b

2/1

2/12

2/1b

6/1

3/22

I

IT

D.

V.D.3

V.D.

D.6

7.0K

K

Collection MethodsCollection Methods –– Wet scrubberWet scrubber

Cross flow scrubber

Wetted wall

Counter-flow scrubber

Spray tower

Co- flow scrubber

Venturi wet scrubber

Pollution Flooding High efficiency

Collection MethodsCollection Methods –– Wet scrubberWet scrubber

Scrubber

Gas – Liquid contactor

Cyclone

Gas – Liquid separator

Liquid-Solidseparator

Dirty gasMixed gasand liquid Clean gas

Dirty liquid

Dirty liquid

Clean liquid

Collection MethodsCollection Methods -- ChoosingChoosing

Particle size

Required Collection efficiency

Gas flow rate

Time between cleanings

Nature of particle

2/12/2009












45

3. Carbon oxides

2. Sulfur Oxides

1. Nitrogen Oxides

6. Particulate matters + (Hydrocarbon + Sulfur + Nitro Oxides Fine PM)

4. Volatile Organic Compounds (VOCs)

5. Hazardous organic substances and Heavy Metals

7. Photochemical Oxidants (NO + HC + O2+ Sunlight OO33+ NO+ NO22)

8. Greenhouse gases

Types of Air pollutantsTypes of Air pollutants

46

0.1 – 1 ไมครอน

47 48

กลไกการเกิด SOx

เชื้อเพลิงท่ีมีกาํมะถันหรือซัลเฟอรเปนองคประกอบ (ไม < 0.1%) (ถานหิน 0.5 - 3%)

Pyrites, Sulfates และสารอินทรีย

94 – 95 % ของซัลเฟอรจะเปล่ียนเปน SO2

เพียง 0.5 – 2.0 จะถูกเปล่ียนเปน SO3

อุณหภูมิลดลงตํ่ากวา 316 ºC SO3 จะรวมตัวกับนํ้าเกิดเปนกรดซัลฟุริก (H2SO4)

S + O2→ SO2

S + 1.5O2→ SO3

SO3 + H2O→ H2SO4

2/12/2009


49

ผลกระทบตอส่ิงแวดลอม

50

การจัดการ SO2

การใชเชื้อเพลิงที่มีซัลเฟอรต่ํา

กาซธรรมชาติ หรือเลือกใช (ถานหินซัลเฟอรตํ่า 0.6 – 1 % )

การกําจัดซัลเฟอรไดออกไซดในไอเสีย

วิธีการ Flue Gas Desulfurization (FGD) แบบ

เปยก หรือแบบกึ่งแหงและแหง

วิธีการดูดซับดวยปูนขาว

วิธีการดูดซับดวยแมกนีเซียมไฮดรอกไซด

อื่นๆ

การปรับปรุงคุณภาพถานหิน

Coal Gasification

Coal Liquefaction

Coal Cleaningทําการแยกซัลเฟอรในถานหินที่ทําใหมีขนาดเล็กลงออกในรูปของกาซ H2S และกาซอ่ืนๆ โดยลดขนาดถานหิน เผาที่ T, P สูงและจํากัดปริมาณ O2

51

NOx SOx

• ไมมาจากเชื้อเพลิงทั้งหมด (เชื้อเพลง 10 – 20% และการ

ทําปฏิกิริยาระหวางไนโตรเจนในบรรยากาศและออกซิเจนใน

เปลวไฟภายใตอุณหภูมิสูง

• ทั้งหมดกอตัวมาจากซัลเฟอรที่เปนสวนประกอบใน

เชื้อเพลิง

• สามารถลดลงไดมากโดยการปรับแตงเวลา อุณหภูมิ และ

องคประกอบของออกซิเจนในเปลวไฟ

• ใชไมไดผลกับกรณีซัลเฟอร

• ยานพาหนะเปนสาเหตหุลัก • มักเกิดจากเชื้อเพลิงที่เลือกใช

• NO ละลายน้ําไดต่ํามาก และปฏิกิริยาการรวมตัวกับน้ําเกิด

เปนกรดไนตริกนั้นชามาก (หลายชั่วโมง)

• SO2 ละลายน้ําไดดีมากและสามารถทําปฏิกิริยากับสารเคมี

พวกดาง (หินปูน) ในเวลาไมก่ีวินาที

• รูปสุดทายจากการบําบัดคือ N2 และ O2 • รูปสุดทายของการบําบัดคือ CaSO4 52

กลไกการเกิด NOx

Emission(NO + NO2) --> NOx>95 [%] as NO< 5 [%] as NO2

Free AtmosphereNO + 1/2 O2 --> NO2

Rules:

NO + NO2 calculated as NO2

Generally only NO (nitrogenmonoxide) is measured !!!

2/12/2009


53

Thermal NOx

N2 + O2 ↔ 2NO (อุณหภูมิสูง)

NO + ½ O2 ↔ NO2 ( อุณหภูมิสูง ใชเวลานาน)

ปจจัยสาํคญั

1) อุณหภูมิของเปลวไฟ

2) ระยะเวลา ณ อุณหภูมิสูง

3) ปริมาณออกซิเจน

ควบคุมใหความเขมขน O2

ควบคุมอุณหภูมใิหต่ํา

ระยะเวลาเผาไหมส้ันลง

ประเภทของ NOx

54

Fuel NOx

ไนโตรเจนเปนองคประกอบในเช้ือเพลิง

ความเขมขนของ NOx สัมพันธกับปริมาณไนโตรเจนในเช้ือเพลิง

มีมากในเช้ือเพลิงจากหินนํ้ามัน (รอยละ 2)

อตัราการเกดิ NOx จากไนโตรเจนในเชือ้เพลงิ

- ความเขมขนของ O2 ในเปลวไฟ

- อัตราการผสมระหวางเช้ือเพลิงและอากาศ

ปรบัปรงุสภาพการเผาไหม

• เผาไหมแบบหลายข้ันตอน

• อุนอากาศกอนเผาไหม


OHNNONH/NHHCNOFuel

OHNOONH/NHHCNOFuel

2222

2222

55เกิดจากปฏิกิริยาระหวางไนโตรเจนและออกซิเจนกับธาตุคารบอนที่ไวตอปฏิกิริยา (จากเชื้อเพลิง)

22

2

2

NNOOHCN

ONOON

NHCNNCH

Prompt NOx

เปนอิสระจากอุณหภูมิ

และเกิดขึ้นที่ T ตํ่า


56

- ปริมาณ N ในเช้ือเพลิง

- ความเขมขนของ O2

การควบคุมและปองกัน NOx ในกาซไอเสีย

- อุณหภูมิเปลวไฟ

- ระยะเวลาท่ีกาซอยูในเตาเผา

2/12/2009


5757

การกําจัด NOx ในกาซไอเสีย

ประเภท วิธกีาร สารกอปฏกิริิยา

แบบแหง

วิธีการทําปฏิกิริยา Catalytic Reduction ดวยแอมโมเนีย แอมโมเนีย, ยูเรีย

วิธี Non-Catalytic Reduction แอมโมเนีย, ยูเรีย

วิธี Activated Carbon เปนวิธีกําจัดกํามะถัน (ติดผิว)

และไนโตรเจน (ทําใหเกิด Reduction) พรอมกนั

แอมโมเนีย

วิธีฉายลําอิเลคตรอน (วิธีกําจัดกํามะถันและไนโตรเจน

พรอมกัน) NH3SO4 และ NH3NO3

แอมโมเนีย, ยูเรีย

แบบเปยก

วิธี Oxidation Reduction

โดย NO เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (O3) และดูดซับดวยสารละลายโซเดียมซัลไฟท

โอโซน

คลอรีนไดออกไซด

โซเดียมซัลไฟท











58

59

Definition of VOCsDefinition of VOCs

สารอินทรียระเหย (Volatile Organic Compounds)

• เปนกลุมของสารท่ีประกอบดวยคารบอนกับไฮโดรเจนและธาตุอ่ืน ซึ่งมีความดันไอท่ีสภาวะปกติสูงพอท่ีจะระเหยสูบรรยากาศ

• คํานิยามของสารอินทรียระเหย

• สหรัฐอเมริกา : เปนสารอินทรียใดๆ ที่ทาํปฏิกิริยาโฟโตเคมิคัล

• สหภาพยุโรป : เปนสารประกอบอินทรียที่มีจุดเดือดไมเกิน 250 ซ ที่ความดันบรรยากาศ 101.3 kPa

• เราสามารถจําแนกสารอินทรียระเหยเปน 2 กลุมหลักคือ ไฮโดรคารบอนและอนพุันธของสารไฮโดรคารบอน

60

Definition of VOCsDefinition of VOCs

• แหลงกําเนิดจากกิจกรรมของมนษุยไดแก

• ยานพาหนะ : รถยนต รถจักรยานยนต รถประจําทาง และรถบรรทุก

• โรงงาน : โรงไฟฟา โรงกล่ันน้ํามัน โรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป

• แหลงกําเนิดภายในอาคาร : วัสดุอาคาร การทาํความสะอาดอาคารดวยสารเคมี เคร่ืองใชสํานักงาน

• แหลงกําเนิดธรรมชาติ ไดแก ตนไมจําพวกมะนาว สน และไฟปา เปนตน

แนวทางในการควบคุมการปลอยสารอินทรียระเหย ไดแก

• การลดการใชพลังงานและเพิม่ประสิทธิภาพการใชพลังงาน

• การใชเทคโนโลยีควบคุมการปลอยสารอินทรียระเหยท้ังจากยานพาหนะ จากโรงงาน และจากแหลงกําเนิดในอาคาร

2/12/2009


61

Control/Reduction Methods

• Restrict or Reduce quantity of pollutant formed in

production process

• Adsorbed on surface of solids (Adsorption)

• Absorbed by liquid solvents (Absorption)

• Oxidized by catalytic or Incinerated to non-pollutant

forms (Incineration)

62


• Restrict quantity of pollutant formed in production

process

– Substitution (water-base paint, Natural gas/propane)

– Process Modification (Solvent/fuel, fluidized-bed power coating)

– Leakage control (filling, breathing, empty modification, seal leak)

P

P.xyP.xP.y

VaporAA

AVapor

AAA

VOCsAir

Air

VVOCVOCs

emissionVOCs

VOCsAirVOCsemissionVOCs

M.T.R

P.

P

P.xC

M.C.yC

T.R

M.P.xC VOCs

VVOCVOCs

VOCs

63

Modified sealsFloating roof

64


• Restrict or Reduce quantity of pollutant formed in

production process

• Adsorbed on surface of solids (Adsorption)

• Absorbed by liquid solvents (Absorption)

• Oxidized by catalytic or Incinerated to non-pollutant

forms (Incineration)

2/12/2009


65

กระบวนการถายเทมวลสาร (Mass transfer) ของโมเลกุลหรือคอลลอยด ซึ่งอยูใน

ของเหลวหรือกาซ ใหมาเกาะจับและตดิบนผิวของสารตัวกลาง (Media) ของแข็ง

Adsorbent ของแข็งท่ีมีพื้นท่ีผิวเปนท่ีเกาะจับ

Adsorbate โมเลกุลหรือคอลลอยดท่ีตองการบําบัด

แรงในการดูดติดผิว (Adsorption force)

แรงกายภาพ

(Physical force)

แรงทางเคมี

(Chemical force)

แรงกายภาพและเคมี

(Physical and chemical force)

Adsorption

66

http://www.cee.vt.edu/program_areas/environmental/teach/wtprimer/carbon/sketcarb.html#Carbon

กําลังขยายกลองจุลทรรศน

ถานกัมมันตมรีูเล็กๆ (cavernous pores)จํานวนมาก ทําใหมีพื้นท่ีผิวมากกวาสารชนิดอ่ืนท่ีมีน้ําหนักเทากัน

Carbonizedcoconuts

Activatedcoconuts

Adsorbent ถานกัมมันต (Activated carbon)

Adsorption - AdsorbentAdsorbent

6767

Adsorption - AdsorbentAdsorbent

68

Adsorption

2/12/2009


69

Absorption

• Bringing dirty gas into contact with scrubbing clean

liquid, and separating clean gas from dirty liquid

• Rate of mass transfer is proportional to surface area and

concentration gradient

• Need large area with good contact (packed tower)

• Generally arranged in counter flow (give best

concentration gradient)

70

Absorption

Plate (Tray) Packed Bubble (Spray) column

Liquid

Gas

Gas Liquid

Liquide

Gaz

Gaz Liquide

Liquide

Gaz

Gaz Liquide

Liquide

Gaz

Liquide

Gaz

71

AbsorptionGas SolubilityThe gas solubility should be high, thus increasing the rate of absorption and decreasing thequantity of solvent required. Generally solvent with a chemical nature similar to the solute to beabsorbed will provide good solubility. A chemical reaction of the solvent with the solute willfrequently result in very high gas solubility, but if the solvent is to be recovered for re-use, thereaction must be reversible.Volatility The solvent should have a low vapour pressure to reduce loss of solvent in

the gas leaving an absorption column.Corrosiveness The materials of construction required for the equipment should not be

unusual or expensive.Cost The solvent should be inexpensive, so that losses are not costly, and

should be readily available.Viscosity Low viscosity is preferred for reasons of rapid absorption rates, improved

flooding characteristics in packed column, low pressure drops on pumping,and good heat transfer characteristics.

Others → The solvent should be non-toxic, non-flammable and chemically stable.

Choosing of Absorbent

72

Absorption

2/12/2009


73

Incineration or Afterburning

• For removing combustible air pollutants

• When high volume flow rate and low concentration

• Most odorous pollutants are combustible or chemically

changed to less odorous when heated sufficiently with oxygen

• Organic aerosols causing visible plumes, smog, or health

hazard will be destroyed

• 3 types: direct flame, thermal, and catalytic

Most important 3 T: Time, Temperature, Turbulence

74

• Flammability of waste and fuel in the mixture of air

• Explosive Possibility: most violent with slight fuel-rich

• Stoichiometric mixture of hydrocarbons and air has a heat

combustion of 100 Btu/scf (3725 kJ/m3)

• Lower Explosive Limit (L.E.L) ~ 50% ~50 Btu/scf transportation

recommend 25%LEL ~10-15 Btu/scf

• Waste gases are burned directly in a combustor w/ or w/o

additional fuel

Incineration – Direct flame IncinerationDirect flame Incineration

75

• For very low combustible pollutants concentrations, 1 – 20

Btu/scf (40 – 750 kJ/m3)

• Waste gas is preheated and passed through combustion zone

of a burner with supplement fuel

• Temp 1000 – 1500 F (540 – 820 C), low cost chamber and less

NOx

Incineration – Thermal IncinerationThermal Incineration

7676

• Competitive to Thermal Incineration,

using catalyst to accelerate chemical

reaction rate, result in much smaller

residence time (1/20 – 1/50)

• Reaction occurs at low temp (320 –

540 C) on surface of catalyst, no direct

flame, achieve 95-98% efficiency

Incineration – Catalytic IncinerationCatalytic Incineration

2/12/2009


77

Incineration – Catalytic IncinerationCatalytic Incineration

air pollution management and technologies

Documents