活性炭吸附脫附催化燃燒在噴漆廢氣***域的應(yīng)用

 

在一些產(chǎn)品的噴漆、烤漆生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)有***量的工藝廢氣排放，對(duì)自然環(huán)境造成極***的破壞，給操作人員的健康帶來(lái)極***的威脅。具體來(lái)說(shuō)，許多揮發(fā)化合物，如苯、甲苯、乙苯和乙酸乙酯，被用作涂層溶劑和稀釋劑。這些有機(jī)溶劑在噴涂過(guò)程中不會(huì)吸附在工件表面，而是全部揮發(fā)到空氣中，成為有機(jī)廢氣。這些廢氣在常溫下具有沸點(diǎn)低、常溫下容易揮發(fā)的***點(diǎn)，對(duì)周圍環(huán)境和操作人員的健康影響很***。

我***部分***城市空氣中蒸騰有機(jī)質(zhì)含量是美***城市的數(shù)倍，工業(yè)生產(chǎn)排放的有機(jī)廢氣已成為我***城市空氣污染的主要因素。這些氣體在蒸騰時(shí)會(huì)有刺鼻的氣味，對(duì)操作人員的健康造成極***的危害。短期接觸后會(huì)引起煩惱和頭暈，吸收后很多會(huì)損傷人體內(nèi)臟和神經(jīng)系統(tǒng)。因此，在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，除了選擇必要的保護(hù)措施外，還應(yīng)盡量避免有機(jī)廢氣的排放，并對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行綜合收集和凈化。

一、基本原則

該方案采用蜂窩狀活性炭作為吸附劑，采用吸附凈化、脫附再生、蒸騰有機(jī)物(VOCs)濃縮和催化燃燒的原理，即通過(guò)蜂窩狀活性炭吸附***風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣來(lái)完成空氣凈化的政策。活性炭充分吸附后，通過(guò)熱空氣脫附再生，脫附得到的濃縮有機(jī)物送入催化燃燒床進(jìn)行催化燃燒，內(nèi)部有機(jī)物被氧化成無(wú)害的CO2和H2O。燃燒后，熱廢氣通過(guò)熱交換器加熱冷空氣，熱交換后，冷卻氣體部分排出，部分用于蜂窩活性炭的脫附和再生，從而結(jié)束節(jié)能政策。整套設(shè)備包括預(yù)過(guò)濾器、吸附床、催化燃燒床、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

與其他有機(jī)廢氣處理方法相比，該方法是一種歸納處理方法，吸收了其他方法的***點(diǎn)。該技術(shù)更加成熟可靠，在處理***風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣方面具有很******勢(shì)。在催化燃燒的作用下，凈化效果可以達(dá)到***。

二、處理過(guò)程規(guī)劃:

2.1吸附操作

有機(jī)廢氣在風(fēng)機(jī)的作用下被引入吸附床，并均勻分布在活性炭表面。根據(jù)分子間的范德瓦爾斯力，活性炭會(huì)將有機(jī)廢氣吸附在表面，所需時(shí)間較少，但時(shí)間越長(zhǎng)，吸附越徹底。它們之間沒(méi)有***的化學(xué)反應(yīng)，但有機(jī)廢氣凈化效果很高。凈化后的清潔廢氣可達(dá)到相關(guān)空氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，在風(fēng)機(jī)的作用下，可達(dá)到15m高排氣管的排放標(biāo)準(zhǔn)。每套廢氣凈化處理系統(tǒng)包含三個(gè)等級(jí)的吸附床，兩個(gè)用于吸附，一個(gè)用于脫附，三套設(shè)備可依次運(yùn)行。

2.2脫附和催化燃燒

活性炭吸附至充滿后，將其切換至脫附床，以脫附所需的額外熱量。加熱設(shè)備在催化氧化床內(nèi)部，催化劑打開(kāi)后一起預(yù)熱。催化氧化床達(dá)到設(shè)定溫度后，向脫附床中通入熱空氣，有機(jī)廢氣在加熱作用下從活性炭表面完全分解。

高濃度有機(jī)廢氣在外力作用下進(jìn)入氧化床，在金屬鉑的催化下燃燒分解成H2O和CO2。廢氣通過(guò)這種操作得到凈化。這種燃燒過(guò)程的***點(diǎn)是低溫、快速、無(wú)焰，并產(chǎn)生***量熱量。人們可以將活性炭再次用于有機(jī)廢氣的脫附和燃燒氧化，進(jìn)而降低能耗。

當(dāng)有機(jī)廢氣濃度較高時(shí)，燃燒產(chǎn)生的熱量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致催化氧化床溫度升高，影響整個(gè)廢氣處理系統(tǒng)的安全性。因此，本文所規(guī)劃的系統(tǒng)包含有冷風(fēng)補(bǔ)充設(shè)備，通過(guò)引入新鮮空氣來(lái)降低反應(yīng)溫度，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

這個(gè)方案有很多***點(diǎn)。***先選用新型高效活性炭，吸附床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定合理，吸附效果******提高。其次，用金屬鉑啟動(dòng)催化燃燒，將有機(jī)廢氣分解成無(wú)毒無(wú)害的H2O和CO2，完成高效徹底的凈化；***三，燃燒過(guò)程溫度低且安全，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量可以回收利用，熱量損失少，能耗顯著降低；***后，系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)劃設(shè)備采用各種方法消除安全隱患，操作簡(jiǎn)單，便于后期使用和處理。

三、模塊的操作方法:

3.1吸附劑的選擇和參數(shù)設(shè)置

活性炭具有比表面積***、吸附能力強(qiáng)、成本低的一級(jí)***勢(shì)。它是一種常見(jiàn)的揮發(fā)性有機(jī)化合物污染吸附劑。粉末狀態(tài)的活性炭不方便更換，活性炭纖維含有規(guī)則的微L結(jié)構(gòu)，吸附容量***，短暫地一起落下，成本高。蜂窩活性炭風(fēng)速高、阻力小，可用于***風(fēng)量低濃度廢氣的吸附。本文選用蜂窩狀活性炭，吸附床結(jié)構(gòu)為抽屜式組裝方式，使用時(shí)便于裝填和拆卸。

3.2催化燃燒計(jì)劃

3.2.1換熱器

換熱器的結(jié)構(gòu)比較亂。為了降低生產(chǎn)成本，方便后續(xù)設(shè)備，本文選擇了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的固定管板換熱器。冷氣通過(guò)外殼，熱氣通過(guò)管程。

3.2.2電加熱室

該方案中，加熱室僅提供啟動(dòng)時(shí)預(yù)熱氣體所需的熱量，苯催化燃燒后有***量預(yù)熱可用，因此所需的熱能較低，無(wú)需額外加熱天然氣或液化石油氣即可通過(guò)電加熱實(shí)現(xiàn)。

3.2.3保溫模塊的處理

催化燃燒一體化設(shè)備內(nèi)部溫度遠(yuǎn)高于常溫，需加保溫處理，以免對(duì)工人造成傷害。保溫用保溫棉的材料為硅酸鋁纖維氈，根據(jù)燃燒室可能的***溫度400℃來(lái)規(guī)劃，保溫棉的厚度為64 mm。

3.3阻火器的規(guī)劃

阻火器由許多細(xì)長(zhǎng)通道或縫隙組成，當(dāng)火焰進(jìn)入這些細(xì)長(zhǎng)通道時(shí)，形成許多細(xì)長(zhǎng)的火焰流。由于通道或孔的傳熱面積***，火焰通過(guò)通道壁換熱后溫度下降，達(dá)到一定程度后火焰就熄滅了。阻火器是一種用于阻擋燃燒氣體或易燃液體的發(fā)散火焰的裝置。在催化燃燒揮發(fā)性有機(jī)化合物的反應(yīng)器中，如果有火星，會(huì)引發(fā)氣體火焰的出現(xiàn)，促進(jìn)整個(gè)管網(wǎng)的燃燒，因此阻火器有很***的作用。阻火器外殼的尺寸與流體阻力直接相關(guān)。一般殼體的直徑約為配合使用的管道直徑的4倍，即D=4d。本文按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，采用明火和沉默端進(jìn)行燃燒。該方案采用無(wú)焰燃燒方式。假設(shè)D=4d，阻火器會(huì)過(guò)***。根據(jù)實(shí)際操作要求，本次規(guī)劃數(shù)據(jù)為D=2d，視點(diǎn)為60o。阻火器為1mm不銹鋼材質(zhì)，管徑500mm×200mm，跑偏視點(diǎn)60o，外殼前半部高度250×sin60o=433mm。

四、該計(jì)劃的***點(diǎn):

該方案選擇吸附-催化燃燒法處理噴漆廢氣。先用蜂窩活性炭吸附床一個(gè)接一個(gè)打開(kāi)吸附，吸附充分的活性炭一起去除。通過(guò)吹出80%的熱空氣，將***風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣濃縮成小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣，通過(guò)催化燃燒室將有機(jī)氣體轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，保持穩(wěn)定的自燃。實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)工藝相比，該處理方法具有凈化效率高、無(wú)二次污染、運(yùn)行成本低等***點(diǎn)。