Regenerative Thermal Oxidation of Airborne N, N-Dimethylformamide and Its Associated Nitrogen Oxides Formation Characteristics
Abstract In this study, a two-bed electrically heated regenerative thermal oxidizer (RTO) was used to test the thermal destruction and oxides of nitrogen (NOx) formation characteristics in burning airstreams that contain either N, N-dimethylformamide or dimethylformamide (DMF) mixed with methyl ethyl ketone (MEK). The RTO contained two 0.152 m × 0.14 m × 1 m (L × W times] H) beds, both packed with gravel particles with an average diameter of approximately 0.0111 m and a height of up to 1 m with a void fraction of 0.42 in the packed section. The thermal recovery efficiency (TRE) and the gas pressure drop over the beds were also studied. Experimental results reveal that, with a valve shifting time (t s) of 1.5 min, a superficial gas velocity (U g) of 0.39 m/sec (evaluated at an influent air temperature of around 30 °C) and preset maximum destruction temperatures (T S) of 750–950 °C, no NOx was present in the effluent gas from the RTO when it was loaded with DMF-free air. When only DMF was present in the influent air, the average destruction efficiencies exceeded 96%, and increased with the influent DMF concentration from 300 to 750 mg/N∙m3. The “NOx-N formation/DMF-N destruction” mass ratios were in the range 0.76–1.05, and decreased as the influent DMF concentration increased within the experimental range. When both DMF and MEK were present in the influent gas, the NOx formation ratio was almost the same and the DMF destruction efficiency increased with the influent MEK/DMF ratio from 150/300 to 4500/300 (mg/mg) and in the preset temperature range. The NOx formation ratios were in the range 0.75–0.96. The TRE decreased as U g increased but was invariant with T s. The Ergun equation was found to suffice in the estimation of the pressure drop when the gas flowed over the packing beds.
Modellierung und Analyse des Betriebsverhaltens von thermischen Nachverbrennungsanlagen mit regenerativer Abluftvorwärmung
Thermische Nachverbrennungsanlagen mit regenerativer Abluftvorwarmung (kurz: RNVAnlagen) 
werden zur Reinigung von Abgas- bzw. Abluftstromen eingesetzt, die brennbare 
Bestandteile enthalten. Dazu werden die Verunreinigungen, oft fluchtige organische 
Verbindungen wie Losemittel u. A., bei hohen Temperaturen oxidiert und nahezu vollstandig 
in Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt. Um den Prozess moglichst wirtschaftlich zu 
gestalten, wird der Enthalpiestrom des heisen Reingases in Regeneratoren zwischengespeichert 
und zur Vorwarmung der Abluft genutzt. 
Obwohl RNV-Anlagen seit Beginn der 1980er Jahre in der Industrie weite Verbreitung 
gefunden haben, basiert die Auslegung der Anlagen in der Praxis meist auf einfachen 
Abschatzungsrechnungen und vorhandenen Erfahrungen. Dies ist der Tatsache geschuldet, 
dass es sich – auch unter stationaren Randbedingungen – um einen zeitlich dauerhaft 
instationaren Prozess handelt, dessen Modellgleichungen zwar grundsatzlich bekannt sind, 
aber sehr hohe Anforderungen an Berechnungsprogramme stellen. Der erforderliche 
Entwicklungsaufwand ist von den kleinen und mittleren Unternehmen des Anlagenbaus 
kaum zu erbringen. 
Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Arbeit ein vereinfachtes Prozessmodell 
entwickelt, dass uberwiegend auf ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen beruht und somit 
leicht nachvollzogen und implementiert werden kann. 
Dazu wird gezeigt, dass der instationare Stromungsumkehrreaktor im zyklisch-stationaren 
Betrieb mit Hilfe der Regeneratortheorie von Hausen als stationarer Warmeubertragerreaktor 
aufgefasst werden kann. Fur diesen werden die Modellgleichungen formuliert und die 
Berechnungsmethoden der benotigten Koeffizienten dargestellt. 
Anhand umfangreicher experimenteller Arbeiten an einer RNV-Anlage im Technikumsmasstab 
wird das Modell validiert und verdeutlicht, dass, auser den Parametern der 
chemischen Kinetik, keine weiteren Anpassungsfaktoren erforderlich sind, um den Prozess 
im Rahmen der Messfehler adaquat zu beschreiben. 
In weiteren Simulationen wird die Auswirkung verschiedenster Betriebs- und Anlagenparameter 
auf die wesentlichen Auslegungsgrosen (Brennstoffbedarf, Reingastemperatur 
und Druckverlust) untersucht. 
Herleitungen von Abschatzungsgleichungen fur idealisierte Falle, z. B. fur die Maximal- und 
Brennraumtemperaturen im uberautothermen Betrieb oder den Verbrennungswarmebedarf 
im autothermen Betrieb, sowie ein ausfuhrlicher Anhang runden die Arbeit ab.
Study on the strategies of waste solvent minimization in automobile production industry
There are six automobile manufacturers who produce several kinds of vehicles in Taiwan. To meet the consumer`s needs, the automobile coating processes are necessary for the basic functions of anti-rust protection, weatherproofing and appearance. Some kinds of solvents are added as thinners and additives to avoid excessive viscosity of the coating materials and to increase facility productivity. The total consumption of volatile organic solvents is about 407,000 ton/year of which about 100,700 ton/year is used in surface coating. It is worthy of attention that solvents used in automobile industries account for 7,200 ton/year in major coating processes, including electrodeposition coating, primer coating, top coating, and bar coating, according to statistics of VOCs emission rate calculated from the data of consumption provided by each automobile plant. The amount of solvents used for washing spray gun and base coating are about 3,350 ton/year; and about 1,700 ton/year for primer coat and clear coat. The species of organic solvents include toluene, xylene, ethylacetate, n-butyl acetate, ketone, etc. VOCs emission factor from each plant lies between 500 to 650 g-VOCs/L coating. To reduce the amount of coating and waste liquor, the suggested methods include increasing gun spray efficiency, lengthening same colors painting period, reducingmore » the solvent content in paint, and adding treatment equipment. The high solid content painting, waterborne coat, and powder coat should be used for traditional painting. Additionally, a carbon adsorption bed and zeolite rotator recovery system can replace scrubbers since they can be used as solvent recovery equipment.« less