9. VOC & Μονάδες καύσης

Σχετικά έγγραφα
3 η ΕΝΟΤΗΤΑ, Μέρος 1 VOC και Μονάδες καύσης. Νίκος Ανδρίτσος

9. VOC & Μονάδες καύσης

ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ (ΣΤΕΦ) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗΣ Τ.Ε.

ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ (ΣΤΕΦ) ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗΣ Τ.Ε.

ΜΑΘΗΜΑ: Αντιρρυπαντική Τεχνολογία Αέριων Χημικών Ρύπων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2

ΠΟΛΥΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ισορροπία στη σύσταση αέριων συστατικών

ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

η εξοικονόµηση ενέργειας

ΓΓ/Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 2ο: Υδρογονάνθρακες Πετρέλαιο Προϊόντα από υδρογονάνθρακες Αιθανόλη - Ζυμώσεις

Το φαινόμενου του θερμοκηπίου. 3/12/2009 Δρ. Ελένη Γουμενάκη

ΟΡΓΑΝΙΚΟΙ ΡΥΠΟΙ - ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ, ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΤΑΣΗ ΑΤΜΩΝ

ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

Ν + O ΝO+N Μηχανισµός Zel'dovich Ν + O ΝO+O ΝO+H N + OH 4CO + 2ΗΟ + 4ΝΟ 5Ο 6ΗΟ + 4ΝΟ 4HCN + 7ΗΟ 4ΝΗ + CN + H O HCN + OH

ΑΝΘΡΑΚΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ. Συνολική ποσότητα άνθρακα στην ατμόσφαιρα: 700 x 10 9 tn

Περιγραφή/Ορολογία Αίτια. Συνέπειες. Λύσεις. Το φωτοχημικό νέφος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

Μικρές Μονάδες Αεριοποίησης σε Επίπεδο Παραγωγού και Κοινότητας

Σύνοψη ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Χημική αντίδραση : a 1. + α 2 Α (-a 1 ) A 1. +(-a 2

Χημική Τεχνολογία. Ενότητα 10: Αντιδράσεις Καύσης. Ευάγγελος Φουντουκίδης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.

ΑΕΡΙΑ ΙΔΑΝΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ

3 ο κεφάλαιο. καύσιμα και καύση

Είναι: µίγµα αέριων υδρογονανθράκων µε κύριο συστατικό το µεθάνιο, CH 4 (µέχρι και 90%)

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ. Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 8

Energy resources: Technologies & Management

ΤΑΞΙΝOΜΗΣΗ ΦΛΟΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΗΣ. Μ. Φούντη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2004

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

Χημική Κινητική Γενικές Υποδείξεις 1. Τάξη Αντίδρασης 2. Ενέργεια Ενεργοποίησης

Καύση. Χημεία Β Λυκείου

Απορρόφηση (Absorption)

1. Τί ονομάζουμε καύσιμο ή καύσιμη ύλη των ΜΕΚ; 122

Βιοκαύσιμα Αλκοόλες(Αιθανόλη, Μεθανόλη) Κιαχίδης Κυριάκος

Στις ερωτήσεις , να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Φυσικό αέριο. Ορισμός: Το φυσικό αέριο είναι μίγμα αέριων υδρογονανθράκων με κύριο συστατικό το μεθάνιο, CH 4 (μέχρι και 90%).

ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ ΜΕ ΧΗΜΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΚΑΥΣΗ και ΚΑΥΣΙΜΑ

Δρ. Σταύρος Καραθανάσης

η βελτίωση της ποιότητας του αέρα στα κράτη µέλη της ΕΕ και, ως εκ τούτου, η ενεργός προστασία των πολιτών έναντι των κινδύνων για την υγεία που

Ε. Παυλάτου, 2017 ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ ΜΕ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ

ΧΗΜΕΙΑ Β ΤΑΞΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΟΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΟΞΙΝΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΚΑΙ ΦΩΤΟΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΥΣΑΕΡΙΩΝ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΩΝ

ΘΕΜΑ 1ο Στις ερωτήσεις , να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ

2.2. A) Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους και την ονοµασία όλων των άκυκλων ισοµερών που έχουν µοριακό τύπο C 3 H 6 O.

ΦΥΣΙΚΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

Εισαγωγή στην αεριοποίηση βιομάζας

Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 24 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

9η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ

α(6) Ο επιθυμητός στόχος, για την καύση πετρελαίου σε κινητήρες diesel οχημάτων, είναι

Αποκατάσταση Ρυπασμένων Εδαφών

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 4-ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ

2 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

ΚΑΥΣΙΜΑ-ΚΑΥΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ

Επίκουρος Καθηγητής Π. Μελίδης

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

ΧΗΜΕΙΑ Β ΤΑΞΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΧΗΜΕΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

ΡΥΠΑΝΣΗ. Ρύπανση : η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με κάθε παράγοντα ( ρύπο ) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς ΡΥΠΟΙ


ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ. Είδη ενέργειας ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ

ÖñïíôéóôÞñéï Ì.Å ÅÐÉËÏÃÇ ÊÁËÁÌÁÔÁ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΧΗΜΕΙΑ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

Θερμόχήμεία Κεφάλαιό 2 ό

Συστήματα Ανάκτησης Θερμότητας

ΔΡ. Α. ΞΕΝΙΔΗΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 10. ΚΑΥΣΙΜΑ ΚΑΙ ΑΝΑΓΩΓΙΚΑ ΜΕΣΑ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΜΕΣΗ ΑΝΑΓΩΓΗ

Χημικές Διεργασίες: Εισαγωγή

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) H 298

Διαγώνισμα στο 4 ο κεφάλαιο

3.2 Οξυγόνο Ποιες είναι οι φυσικές ιδιότητες του οξυγόνου. Οι φυσικές ιδιότητες του οξυγόνου εμφανίζονται στον παρακάτω πίνακα.

Κων/νος Θέος 1

Φάσεις μιας καθαρής ουσίας

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 A ΦΑΣΗ

Γ.Κονδύλη 1 & Όθωνος-Μ αρούσι Τ ηλ. Κέντρο: , /

ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE

Τ, Κ Η 2 Ο(g) CΟ(g) CO 2 (g) Λύση Για τη συγκεκριμένη αντίδραση στους 1300 Κ έχουμε:

Διατύπωση μαθηματικών εκφράσεων για τη περιγραφή του εγγενούς ρυθμού των χημικών αντιδράσεων.

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014 ÊÏÑÕÖÁÉÏ ÅÕÏÓÌÏÓ

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C.

1 mol μορίων μιας χημικής ουσίας έχει μάζα τόσα γραμμάρια (g), όση είναι η σχετική μοριακή μάζα (Μr) της ουσίας.

ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΑ ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΜΑΖΑΣ

ΣΤ' Εξάμηνο ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ ΚΑΙ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ. Ερωτήσεις Επανάληψης Δεύτερο Μέρος

ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ

ΠΕΝΤΕΛΗ. Κτίριο 1 : Πλ. Ηρώων Πολυτεχνείου 13, Τηλ / Κτίριο 2 : Πλ. Ηρώων Πολυτεχνείου 29, Τηλ ΒΡΙΛΗΣΣΙΑ

ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΛΥΜΕΝΩΝ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Σύνοψη - Αντίσταση στη διάχυση στους πόρους

ΙΔΑΝΙΚΑ ΚΑΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ

Μάθημα 16. ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ \ ΜΕ ΤΟΝ ΑΕΡΑ Η ατμοσφαιρική ρύπανση, το φαινόμενο του θερμοκηπίου, και η τρύπα του όζοντος. Η ρύπανση του αέρα

Πέμπτη, 15 Μαΐου 2014, Αμφιθέατρο 1 ου ΕΠΑΛ ΙΛΙΟΥ

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Γενική παραδοχή : Θεωρούμε ότι η θερμοκρασία παραμένει σταθερή σε όλα τα φαινόμενα των ερωτημάτων της άσκησης

ΤΕΣΤ 30 ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΧΗΜΕΙΑΣ

ΦΩΤΙΑ ΛΙΜΝΗΣ POOL FIRE

Διαλύματα - Περιεκτικότητες διαλυμάτων Γενικά για διαλύματα

Transcript:

Εισαγωγή τάση ατμών Οργανικές Πτητικές Ουσίες (Volatile organic compounds): υγρά ή στερεά που περιέχουν οργανικό C. Θα πρέπει να θεωρήσουμε την έννοια της τάσης ατμών. Σημείο ζέσεως: η θερμοκρασία όπου η τάση ατμών ισούται με την ατμοσφαιρική πίεση και έχουμε μετατροπή στην αέρια φάση (για το νερό 100ºC) Σε συνθήκες περιβάλλοντος (Τ=20ºC), το νερό δεν βράζει, αλλά εξατμίζεται εάν η ατμόσφαιρα δεν είναι κορεσμένη με νερό (p=0,023 atm) Cooper & Alley: Κεφάλαιο 7 9. VOC & Μονάδες καύσης Τάση ατμών p>p atm p=p atm Συμπεριφορά σε δοχείο ανοικτό στην ατμόσφαιρα Βράζει έντονα και ψύχεται μέχρι p=p atm Βράζει, με ρυθμό εξάτμισης που εξαρτάται από τη ροή θερμότητας Συμπεριφορά σε κλειστό δοχείο Η εσωτερική πίεση του δοχείου= p Η εσωτερική πίεση του δοχείου= P atm p<p atm Εξατμίζεται αργά στον αέρα Η εσωτερική πίεση του δοχείου μικρότερη από την P atm, εκτός και αν υπάρχει άλλο αέριο Συμπεριφορά σε κλειστό, αεριζόμενο δοχείο Βράζει έντονα βγάζοντας ατμό από το άνοιγμα Βράζει, με ρυθμό εξάτμισης που εξαρτάται από τη ροή θερμότητας, βγάζοντας ατμό από το άνοιγμα Η αέρια φάση είναι κυρίως αέρας κορεσμένος με ατμό 2/44 Εισαγωγή τάση ατμών Εισαγωγή τάση ατμών Αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο, υδράργυρος; Να εκτιμηθεί το κλάσμα νερού στον αέρα (σε κλειστό δοχείο) σε ισορροπία με καθαρό νερό στους 68 F=20ºC. Από την προηγούμενη σελίδα: p i =(0.33/14,7) atm= 0,023 atm Από εξ. Antoine (Τ σε ºC, p σε mmhg) 1730.63 logp 8.0713 p 17,5 mmhg 0,023 atm 20 233.426 Χρησιμοποιώντας το νόμο του Raoult: (x i γραμμομοριακό κλάσμα του i στο υγρό, p i τάση ατμών του καθαρού συστατικού i, P ολική πίεση) p P 0, 013 atm 1,0 atm i y x 1,0 0,023 i i Α Β C Water 8.07131 1730.63 233.426 Το ίδιο για υγρό διάλυμα 50% mol/mol βενζόλιο και 50% τολουόλιο (68 F=20ºC) Clausius- Clapeyron log B p A T Antoine Από την προηγούμενη σελίδα: p b 1,5 psiα (για την ακρίβεια 1,45) και p t 0,4 psiα (=0,42), οπότε: 1, 45 atm y 0,5 0, 049 b 1, 0 atm 0, 042 psia y 0,5 0, 014 t 14,7 psia B logp A T C Νόμος του Raoult pi y x i i P 3/44 4/44

Εισαγωγή -VOC Οργανικές Πτητικές Ουσίες -Volatile organic compounds (VOC) είναι πτητικές οργανικές ουσίες που συμμετέχουν στις φωτοχημικές αντιδράσεις. Κύρια πηγή ρύπων (τοξικές ή καρκινογόνες, φαινόμενο του θερμοκηπίου) Πτητική οργανική ένωση (ΠΟΕ): κάθε οργανική ένωση της οποίας το αρχικό σημείο βρασμού, μετρούμενο σε σταθερή πίεση 101,3 kpa, είναι μικρότερο ή ίσο των 250 C (οδηγία 2004/42/CΕ) ΗΠΑ: Σε ατμοσφαιρικές συνθήκες η τάση ατμών τους είναι <0,0007 atm με σημείο ζέσεως μέχρι 260ºC. [C<12] Η πλειονότητα των ανθρωπογενών VOC απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα από τις μεταφορές και τις βιομηχανικές δραστηριότητες που χρησιμοποιούν διαλύτες και την πετροχημική βιομηχανία. [ΗC, αλδεϋδες, κετόνες, οργανικές με S κτλ.] Πολλές μικρές πηγές (ακόμη και φυσικές). Description Very volatile (gaseous) organic compounds Volatile organic compounds Semi volatile organic compounds Classification of Organic Pollutants (adapted from WHO) Abbreviation VVOC <0 to 50-100 VOC SVOC Boiling Point Range ( C) Example Compounds 50-100 to 240-260 240-260 to 380-400 Propane, butane, methyl chloride Formaldehyde, d-limonene, toluene, acetone, ethanol (ethyl alcohol) 2-propanol (isopropyl alcohol), hexanal Pesticides [DDT, chlordane, plasticizers (phthalates), fire retardants (PCBs, PBB)] Σχεδόν όλοι οι διαλύτες είναι VOC. Ρυθμός εξάτμισης: ~ τάση ατμών 5/44 6/44 Εισαγωγή Εκπομπές VOC Εισαγωγή Εκπομπές VOC http://www.epa.gov/region1/airquality/voc.html http://www.eea.europa.eu NMVOC emissions in the EU-28: sectoral trends in emissions (EEA Report, No 16/2016) 7/44 8/44

Εισαγωγή Επιπτώσεις VOC Φωτοχημικό νέφος VOCs+NΟx+ ηλιακή ακτινοβολία όζον PAN: peroxyacytyl nitrate (νιτρικό υπεροξυακετύλιο) 9/44 10/44 Εισαγωγή -VOC Εισαγωγή VOC: Πολυκυκλικές οργανικές ουσίες VOC υδρογονάνθρακες Οργανικές ουσίες που δεν θεωρούνται VOC γιατί δεν συμμετέχουν στη δημιουργία φωτοχημικού νέφους: Πολυκυκλικές αρωματικές ενώσεις Μεθάνιο Αιθάνιο CFC HFC VOC: Υγρά καύσιμα Διαλύτες, χρώματα Προστατευτικά ξύλου Φορμαλδεύδη Χλωροφοράνθρακες 11/44 12/44

Εισαγωγή VOC: μέθοδοι ελέγχου Εισαγωγή VOC: προεπεξεργασία πριν από τη μέθοδο ελέγχου Υποκατάσταση του υλικού με ένα άλλο πολλές φορές δυνατό (υδατοδιαλυτές μπογιές, υπερκρίσιμο CO 2 για καθάρισμα κτλ.) Αποφυγή διαρροών, κυρίως της βενζίνης Απορρόφηση Προσρόφηση Συμπύκνωση και επανάχρηση Τροποποίηση της διεργασίας για αποφυγή απελευθέρωσης των VOC Καύση (θερμική/καταλυτική οξείδωση και σε πυρσό - gas-flaring) Οξείδωση με όζοn ή UV Νέες τεχνολογίες: διεργασίες εκφόρτισης κορώνας, ετερογενής φωτοκατάλυση, βιοδιήθηση, τεχνολογία μεμβρανών κ.α. Morretti, 2002 13/44 14/44 Εισαγωγή VOC: επιλογή μεθόδου ελέγχου B2-VI: καύση VOC Morretti, 2002 15/44

Εισαγωγή - καύση Εισαγωγή - καύση Η καύση (θερμική ή καταλυτική οξείδωση thermal / catalytic oxidation) είναι η πλέον χρησιμοποιούμενη (και οικονομική) μέθοδος για τον έλεγχο των εκπομπών VOC. [incinerator=αποτεφρωτήρας, afterburner=μετακαυστήρας] * Μερικές φορές τα προϊόντα της καύσης είναι περισσότερο τοξικά! Παραδείγματα αντιδράσεων: CΟ + ½O 2 CO 2 + θερμότητα (η ατελής καύση πρόβλημα) C 6 H 6 + 7½O 2 6CO 2 + 3H 2 O + θερμότητα Υδρόθειο (όριο οσμής 0,0005 ppm) Σχεδόν όλα τα VOC μπορούν να καταστραφούν με την καύση (αλλά και οργανικά σωματίδια) Η καύση χρησιμοποιείται ακόμη για τοξικά και επικίνδυνα αέρια και για οσμές. Η 2 S + 3/2O 2 SO 2 +H 2 O Αζωτούχες ενώσεις, π.χ. τριμεθυλαμίνη (μία από τις πλέον δύσοσμες ουσίες) Τύποι μετακαυστήρων: Θερμικοί και καταλυτικοί 2(CΗ3) 3 Ν + 11½ H 2 O 6CO 2 + 9H 2 O +2NO Τελικά προϊόντα: (πλήρης καύση) CO 2 και H 2 O Η συνολική μείωση των εκπομπών εξαρτάται και από το βαθμό απόδοσης του συστήματος συλλογής Άλλες μέθοδοι ελέγχου: προσρόφηση σε στερεά προσροφητικά, συμπύκνωση, βιολογική οξείδωση. Το χλώριο μετατρέπεται σε HCl (απαιτείται δέσμευση) Εξάτμιση κάποιων βαρέων μετάλλων (Zn, Hg, Cd ) VOC CO CO 2 Οι κυριότερες αντιδράσεις που συμβαίνουν κατά την οξείδωση του μεθανίου, του απλούστερο υδρογονάνθρακα. 17/44 18/44 Εισαγωγή - καύση Εισαγωγή - καύση ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΤΙΚΟ ΟΛΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ (global model) x y y CH x y O xco 2 2 HO 2 2 4 2 (11.2) xcο + (x/2)o 2 xco 2 (11.3) Γενικά το μηχανιστικό μοντέλο περίπλοκο. Σημαντικός ο ρόλος των ριζών. Κινητικό Μοντέλο 1 ης Τάξης r k HC 1 HC O 2 r xk CO 1 HC k CO O 2 2 r i = ρυθμός σχηματισμού του συστατικού i(mol/l s) (11.4) (11.5) [] = συγκέντρωση (mol/l) HC= γενικό σύμβολο για κάθε υδρογονάνθρακα k= σταθερά ρυθμού (s -1, L/mol s) Παρουσία περίσσειας Ο 2 (11.6) r k HC 1 HC r xk HC k CO CO 1 2 (11.7) y O2 : 0,1-0,15 y HC :~0,001. Eξίσωση παραγωγής CO 2 r k CO (11.8) CO2 2 Καμπύλες συγκέντρωσης-χρόνου σε αντιδραστήρα εμβολικής ροής για την καύση τολουολίου. 19/44 20/44

Παράγοντες που επηρεάζουν την καύση Παράγοντες που επηρεάζουν την καύση - Θερμοκρασία + χρόνος παραμονής Καύσιμο+ Οξειδωτικό+ ανάφλεξη προϊόντα καύσης (1) Οξυγόνο (2) Θερμοκρασία (temper.) (3) Χρόνος (time) (4) Τύρβη (turbulence) Με τη μείωση ενός από αυτούς τους παράγοντες θα πρέπει να υπάρξει αύξηση των άλλων δύο για να εξασφαλιστεί ο ίδιος βαθμός «πληρότητας» της καύσης. Οι Θ-Χ-Τ σχετίζονται με τρεις χαρακτηριστικούς χρόνους, χρόνος αντίδρασης, χρόνος παραμονής και χρόνος ανάμιξης Danielson (1973) για ικανοποιητική καταστροφή: Τ=500-700ºC t=0,3-0,5 s u=7-14 m/s Πρόσφατα: μεγαλύτερες Τ, μεγαλύτερους t Τυπικές αντιδράσεις: C + (O 2 + N 2 ) CO 2 + N 2 + O 2 + θερμότητα H 2 + (O 2 + N 2 ) H 2 O + N 2 + O 2 + θερμότητα CH 4 + (O 2 + N 2 ) CO 2 + H 2 O + N 2 + O 2 + θερμότητα Σημειώνεται ότι η συνολική μείωση των VOC εξαρτάται και από το βαθμό απόδοσης του συστήματος συλλογής τους (απαγωγούς, διαφράγματα κτλ. διαφεύγουσες εκπομπές) Χρόνος παραμονής ή αύξηση της θερμοκρασίας ; 21/44 22/44 Παράγοντες που επηρεάζουν την καύση - Θερμοκρασία + χρόνος παραμονής Παράγοντες που επηρεάζουν την καύση Απαιτείται επάρκεια αέρα για τον έλεγχο της θερμοκρασίας καύσης. Καύσιμα. Εκατοντάδες απορρεύματα υδρογονανθράκων με επαρκή θερμαντική αξία. Αλλιώς, βοηθητικό καύσιμο πρέπει να προστεθεί. Απόβλητα που περιέχουν S, N, αλογόνα και ανόργανα - Το S (και το Η 2 S) παράγει SO 2 και πιθανόν SO 3 - Τα αλογόνα παράγουν οξέα: HCl, HF και HBr - Το άζωτο σχηματίζει NO x. - Έτσι απαιτείται πλυντρίδα για τη δέσμευση των SΟ x και των αλογόνων. Μέταλλα. Τα ανόργανα συστατικά δεν μπορούν να καταστραφούν. Γενικά τα μέταλλα θα εξέλθουν από το θάλαμο καύσης ως οξείδια. Εάν εισέλθουν ως άλατα μπορεί να εξατμιστούν και να εξέλθουν με τα απαέρια. Τα περισσότερα μέταλλα θα μείνουν στην τέφρα, αλλά ορισμένα (As, Sb, Cd, Hg) μπορεί να δημιουργήσουν προβλήματα. Θερμοκρασία αυτανάφλεξης: η θερμοκρασία στην οποία εύφλεκτα μίγματα VOC θα αναφλεγούν στον αέρα χωρίς εξωτερική πηγή (π.χ. σπινθήρα). http://www.epa.gov/ttncatc1/dir1/low_vo.pdf Οι Lee et al (1979), ύστερα από πειραματικές μετρήσεις με διάφορα VOC, πρότειναν ένα στατιστικό μοντέλο για την πρόβλεψη των θερμοκρασιών που απαιτούνται για την καταστροφή σε μετακαυστήρα εμβολικής ροής. 23/44 24/44

Πρόβλεψη της κινητικής της καύσης των VOC (Cooper et al, 1982) Κινητική της καύσης των VOC Ο ρυθμός της καύσης, r A, του ρύπου Α dca r A dt C C A A0 exp kc kt n A C A = συγκέντρωση ρύπου k=σταθερά του ρυθμού n= τάξη της αντίδρασης Εάν η συγκέντρωση του ρύπου είναι πολύ μικρότερη από τη συγκέντρωση του Ο 2, το n μπορεί να θεωρηθεί 1, οπότε Ο προεκθετικός παράγοντας Α δίνεται από τη σχέση: A ZSy P O2 R Ζ = συντελεστής ρυθμού συγκρούσεων y O2 = μοριακό κλάσμα O 2 στο μετακαυστήρα P= πίεση (atm) R= σταθερά αερίων (0,08205 L atm/mol K) S=στερεοχημικός παράγοντας 16 Μοριακό S βάρος HC MW Z συντελεστής ρυθμού συγκρούσεων Η εξίσωση Arrhenius για την «ενεργό» σταθερά του ρυθμού πρώτης τάξης (effective first order rate constant) k Ae E /RT act E act : ενέργεια ενεργοποίησης (cal/mol) R: σταθερά αερίων (1,987 cal/mol K) Α: προεκθετικός παράγοντας Τ: απόλυτη θερμοκρασία, Κ Για συγκεκριμένη συγκέντρωση Ο 2 μπορούμε να γράψουμε για την ενέργεια ενεργοποίησης: act E 0, 00966 MW 46,1 (kcal/mol) Απόδοση καταστροφής HC σε αντιδραστήρα εμβολικής ροής: Με τα Α και Ε βρίσκουμε το k για κάθε θερμοκρασία: [HC] out kr n 1 1e [HC] in τ r =χρόνος παραμονής [=L/u] 25/44 26/44 Κινητικές παράμετροι καταστροφής Κινητική της καύσης των VOC Άσκηση 1. Να υπολογιστεί η σταθερά του k για το βενζόλιο στους 1000 F. Από τον Πίνακα: Α=7,42 10 21 και Ε=95900 cal/mol E act 21 95900 cal/mol k Aexp 7,4210 exp RT [1,987(cal / mol K)][(1000 460)(R)][K / 1,8R] 1 0,00011 s Άσκηση 2. Να υπολογιστεί ο χρόνος που απαιτείται για την καταστροφή του 99,9% του βενζολίου στους 1000 F, 1200 F και 1400 F. CA 1 C A0 Για n=1, expkt t ln C k C A0 A Μπορούμε να ολοκληρώσουμε αυτή τη σχέση από t=0 στο t=t 1 1 Για τους 1000F t ln 62800s 17, 4 hr 1 0,00011(s ) 0, 001 Για τους 1200F t 49 s Για τους 1400F t 0,2 s 27/44 28/44

Θερμική οξείδωση Κατώτερο όριο εκρηξιμότητας Το αέριο ρεύμα με τα VOC παραμένει στη θερμοκρασία για κλάσμα του s ή για >2 s. Θερμοκρασία από το θάλαμο καύσης: 700-1100ºC Αποδόσεις >95% και συχνά >99%. Έχει την ευρύτερη εφαρμογή από όλες τις μεθόδους ελέγχου των VOC. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάθε VOC Περιορισμοί: Απαίτηση μεγάλων ποσοτήτων καυσίμου για την άνοδο της θερμοκρασίας στα επιθυμητά επίπεδα. Χρήση εναλλακτών για ανάκτηση μέρους της θερμότητας (στους αναθερμαντήρες-recuperators). Δεν χρησιμοποιείται όταν το αέριο ρεύμα έχει συγκέντρωση VOC που υπερβαίνει το 25% του κατώτερου ορίου εκρηξιμότητας (lower explosive limit, LEL). Στην πράξη <5% LEL. Ανάγκη για πυρίμαχες επενδύσεις. Τα αλογόνα απαιτούν μεγαλύτερο χρόνο παραμονής. Substance LEL UEL Acetone 3% 13% Acetylene 2.50% 82% Benzene 1.20% 7.80% Butane 1.80% 8.40% Ethanol 3% 19% Ethylbenzene 1.00% 7.10% Ethylene 2.70% 36% Diethyl ether 1.90% 36% Diesel 0.60% 7.50% Gasoline 1.40% 7.60% Hexane 1.10% 7.50% Heptane 1.05% 6.70% Hydrogen 4% 75% Hydrogen sulfide 4.30% 46% Kerosene 0.60% 4.90% Methane 5.00% 15% Octane 1% 7% Pentane 1.50% 7.80% Propane 2.10% 9.50% Propylene 2.00% 11.10% Styrene 1.10% 6.10% Toluene 1.20% 7.10% Xylene 1.00% 7.00% 29/44 30/44 Θερμική οξείδωση Σχεδιασμός Θερμικού Μετακαυστήρα Ισοθερμοκρασιακός αντιδραστήρας εμβολικής ροής T: temperature LEL: Lower explosive level SP: static pressure gauge Διάγραμμα ροής για έναν εναλλάκτη θερμότητας για ανάκτηση θερμότητας. m waste gas m burner air m T 1 m exhaust T 2 31/44 32/44

Σχεδιασμός Θερμικού Μετακαυστήρα Ισοθερμοκρασιακός αντιδραστήρας εμβολικής ροής Σχεδιασμός Θερμικού Μετακαυστήρα Ισοθερμοκρασιακός αντιδραστήρας εμβολικής ροής Ισοζύγιο μάζας: Είσοδος Έξοδος m m m m waste gas burner air exhaust air (στοιχειομετρία) Ισοζύγιο ενέργειας σε μόνιμες συνθήκες m H m H m H m H exhaust exhaust waste gas waste gas burner air burner air m H X m H q combustion VOC VOC VOC combustion loss m i : μαζική παροχή (kg/min, lb m /min) Ισοζύγιο ενέργειας q mh Q H Q c T T mc T T h g g p o p o q h : απαιτούμενος ρυθμός θερμότητας. Q: ογκομετρική παροχή αερίου ρ g : πυκνότητα αερίου H: ενθαλπία (βλέπε Πίνακα Β7 στο Παράρτημα) c p : ειδική θερμότητα T o : θερμοκρασία αναφοράς (25 º C) X: κλασματική μετατροπή των VOC ΔΗ comb.: κατώτερη θερμαντική ικανότητα Υπόθεση: (1) οι σχέσεις ενθαλπίας όλων των ρευμάτων είναι παρόμοιες με του αέρα H C T T p 0 (2) οι απώλειες θερμότητας είναι συνάρτηση της εισερχόμενης θερμότητας q m H X m H f loss combustion VOC VOC VOC combustion loss f loss =κλασματική απώλεια θερμότητας Συνδυάζοντας τα ισοζύγια μάζας και θερμότητας 33/44 34/44 Σχεδιασμός Θερμικού Μετακαυστήρα Ισοθερμοκρασιακός αντιδραστήρας εμβολικής ροής Διαστασιολόγηση αποτεφρωτήρα m m waste gas m m waste gas m H H m H waste gas combustion combustion m burner air X X m VOC VOC m m ( H H ) m ( H H ) X (1f )m H H (1f ) ( H H ) waste gas exh waste gas bur. air exh bur. air VOC loss VOC VOC comb. combustion loss exhaust Θερμότητα καύσης Ανώτερη θερμογόνος δύναμη (HHV) = Κατώτερη θερμογόνος δύναμη (LHV) + Λανθάνουσα θερμότητα νερού VOC m H H VOC exhaust H H m Έτσι η παροχή της μάζας του καυσίμου προκύπτει: burner air H VOC combustion VOC combustion f loss burner air Απαιτείται Ταχύτητα στη μονάδα: 10-20 ft/s Διάμετρος θαλάμου καύσης, D: D 4Q E u Μήκος θαλάμου καύσης, L L u r Μήκος/Διάμετρος = 2 ~ 3 Q Ε = ογκομετρική παροχή καυσαερίων u = γραμμική ταχύτητα (7-20 m/s) τ r = χρόνος παραμονής (0,2-2,0 s, συνήθως 0,4-0,9 s) m RT exhaust E Q E P(MW) E 35/44 36/44

Καταλυτική οξείδωση Καταλυτική οξείδωση Ο καταλύτης είναι μία ένωση (ή στοιχείο) που επιταχύνει μία αντίδραση χωρίς να υφίσταται ο ίδιος μόνιμες αλλαγές. Μειώνει την απαιτούμενη θερμοκρασία κατά εκατοντάδες βαθμούς και τον απαιτούμενο χώρο. Θερμοκρασία από το θάλαμο καύσης: 220-550ºC. Η απόδοση εξαρτάται από τις ιδιότητες του καταλύτη, τη θερμοκρασία λειτουργίας, την ταχύτητα του ρεύματος. Αποδόσεις >95% και συχνά >99%. Καταλύτης: ευγενές μέταλλο εναποτεθειμένο σε φορέα αλουμίνας ή ειδικό κεραμικό υλικό. Cutaway of a catalytic oxidizer (ΕΡΑ). Περιορισμοί Ευαίσθητη συσκευή σε αρκετά μεγάλη συγκέντρωση σωματιδίων Πτώση πίεσης Πολλά μέταλλα αντιδρούν αναντιστρεπτά με τον καταλύτη και τον απενεργοποιούν (P, Bi, As, Sb, Hg) Close-up cross-section of a catalyst on a honeycomb. Destruction efficiency curves for selected organic compounds. 37/44 38/44 Καταλυτική οξείδωση Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα της καταλυτικής σε σχέση με τη θερμική οξείδωση Χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου Χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας Χαμηλές ή μέτριες απαιτήσεις μόνωσης Μειωμένος κίνδυνος φωτιάς Μειονεκτήματα της καταλυτικής σε σχέση με τη θερμική οξείδωση Υψηλότερο κόστος αρχικής επένδυσης Δηλητηρίαση ή απενεργοποίηση καταλύτη Τα μεγάλα σωματίδια (και οι υγρές σταγόνες) θα πρέπει αρχικά να απομακρυνθούν Προβλήματα αναγέννησης του καταλύτη Τυπικές αποδόσεις μετατροπής για διάφορους υδρογονάνθρακες σε διάφορες θερμοκρασίες για καταλύτη πλατίνας σε αλουμίνα. 39/44 40/44

Καταλυτική οξείδωση Καταλυτικοί μετατροπείς (αυτοκίνητα) Κλίνη καταλύτη Μονόλιθος Η κλίνη καταλύτη είναι μεταλλικό πλέγμα, μονόλιθος (honeycomb), σφαιρίδια, πελέτες Τα οργανικά σωματίδια τείνουν να επικάθονται στην καταλυτική επιφάνεια (επικαθίσεις-ρύπανση επιφανειών-fouling) 41/44 42/44 Φωτογραφίες μετακαυστήρων Σύνοψη Θερμική και καταλυτική οξείδωση για τον έλεγχο των VOC Κινητική καύσης: απόδοση καταστροφής VOC, σταθερά του ρυθμού Παράμετροι που επιδρούν στην καταστροφή: θερμοκρασία, χρόνος παραμονής. Κινητός καταλυτικός μετακαυστήρας VOC. Σχεδιασμός: ισοζύγιο μάζας, ισοζύγιο ενέργειας, παροχή καυσίμου, διαστάσεις αποτεφρωτήρα. Καταλυτικής καύσης: Προβλήματα με επικαθίσεις & σωματίδια Καύση επικίνδυνων αποβλήτων: προβλήματα με το χλώριο, μεγαλύτερος χρόνος παραμονής. Θερμικός μετακαυστήρας VOC. Καταλυτικός μετακαυστήρας VOC. 43/44 44/44