浅谈中低浓度有机废气处理中吸附催化燃烧法的应用朱再兴

浅谈中低浓度有机废气处理中吸附催化燃烧法的应用朱再兴

朱再兴

东莞市环顺环保器材有限公司523820

摘要：大气污染是我国需要迅速解决的环境问题，而工业废气是重要的污染源。工业废气最难处理的是有机废气排放，这会严重危害人们的身体健康，对经济造成严重损害。本文分析了有效的有机废气净化技术—吸附催化燃烧方法。实际运行结果表明，与其他技术相比，该技术具有净化效率高、无二次污染、低浓度，有机气体能耗高等优点。

关键词：有机废气；吸附；催化燃烧

引言

目前，国内外常用的处理有机废气的方法包括液体吸收过程，活性炭吸附过程，催化燃烧过程和等离子体废气净化过程。液体吸收法的净化效率为60％~80％，适用于处理低浓度，高容量的有机废气，但具有二次污染。催化燃烧过程的净化率为95％，适用于高浓度和少量有机废气的处理，缺点是处理对象非常苛刻，并且必须消耗大量燃料以便提高废气的温度，因此，操作成本很高。在空气含量高，浓度低的有机废气处理中，活性炭吸附法的净化效率为99.2％~99.3％，在国内外，该法被认为是最成熟和可靠的技术，但过程太长，运行成本高，回收的材料也是溶剂和水的混合物，它通常不可重复使用，并且在处理液体废物时会产生问题，此外，对于制造商而言，对稳定的蒸汽源的需求通常是困难的。针对这些问题，近些年，开发吸附催化燃烧作为一种有效的净化技术。这种方法是结合了活性炭吸附和催化燃烧。形成一个紧凑的系统，适用于处理低浓度和高空气含量的复杂系统（如油漆排放）。该方法充分利用了活性炭吸附和催化燃烧方法的优点，克服了其缺点，进一步提高了净化效率，降低了运行成本。本文介绍了净化原理和技术的实际应用。

一、吸附催化燃烧法的原理

在吸附催化燃烧中，该装置使用多个气体通道进行连续操作，并且该装置的多个吸附床可以互换使用。含有有机物质的废气受风机影响在活性炭吸附层之后，有机物的比力受到活性炭上活性炭的限制，吸附去除效率高达80％，当吸附后排出净化气体时，活化碳在一段时间后变得饱和并停止吸附，这时，有机物质集中在活性炭上，因此根据自动PLC控制程序，在饱和炭床和解吸后使用的活性炭床之间切换。Co（催化氧化设备）自动升高温度并将热空气通过鼓风机送至活性炭床以升高碳层的温度以从活性炭中“蒸汽”有机物物质。

催化燃烧法：基于VOC-CH的有机气体催化净化器，是一种使用催化剂在低温下氧化和分解有害气体中的可燃组分的纯化方法。CnHm和有机溶剂的氧化蒸发形成CO2和H2O并释放大量热量。反应式如下。

由活性炭解吸的高浓度、小体积、高温有机废气通过阻火器过滤，进入一个特殊的板式换热器，用于在催化反应后与热气体进行间接能量交换，此时，废气排气源的温度首次上升。在一定温度下的气体进入预热器以进行第二次升温，进入预催化剂后，有机废气在低温下部分分解，释放能量并直接加热废气源并将气体温度升高到催化反应的最佳温度。通过温度检测系统，温度满足催化反应的温度要求，进入催化燃烧室，有机气体完全分解，释放出大量的热量。通过热交换器将净化的气体转化为热量，并在温度下降后，将其从引风机中排出。当解吸的废气的浓度足够高时，有机物质利用其自身氧化燃烧释放的热量自燃，Co的正常使用需要很少的功率甚至电加热，在节约能源和保护环境的同时，确保整套设备安全可靠，不存在二次污染的风险。

二、处理工艺流程

根据行业要求及减少用户投资成本、运行维护费用，拟采用湿法除尘、活性炭吸附法和催化燃烧解吸法综合控制喷涂室污染，吸附浓缩-催化燃烧法的工艺流程如下。

本处理装置工艺采用湿法除尘+干式过滤+吸附+催化净化装置，工作方式为：一个湿式除尘塔+干式过滤器+若于个吸附床，在除尘过滤器除去漆雾后，有机废气进入吸附床进行吸附操作，净化后的气体通过鼓风机排入排气管，达到标准排出量。日常工作时吸附床中-个进行脱附再生工作，其余进行吸附工作。当解吸时，温度达到起燃温度时，启动催化燃烧器中的电预热器，通过解吸风机和辅助冷却风机供应给系统的冷空气混合并调节到适当的温度（140C），其中废气中有机成分沸点：甲苯110.6'C，二甲苯138-144'C）后送入吸附床进行脱附操作，在热交换器中更换吹制的（10至20倍浓缩的）高浓度有机废气和燃烧后的高温废气，预热并送至燃烧室，在升高到燃烧室中的点火温度之后，有机物被分解成CO2和H2O，它们被催化剂氧化无害。燃烧后的废气通过解吸气体的热交换温度解吸至180至200℃，并且过量的废气被排放到排气筒中。

通过多个吸附床在吸附和解吸之间切换，吸附和解吸再生，连续运行（工作时间可根据企业生产情况调节）。本工程设计废气浓度100ppm，浓缩后有机废气浓度可达到5000mg/m3以上，在燃烧器启动通过电加热升温至起燃温度后，可维持自燃。

气体进口处设一直排口，装有电动阀门控制，在设备不工作时，直排口始终打开，当吸附装置风机出现故障时，直排阀门自动打开，进行检修作业。脱附再生采用催化净化装置，装置进出口均安装阻火器，整个系统采用PLC控制。

三、某家具厂喷漆废气的污染源分析

喷漆房尺寸为：3500x2000，排量按14000m/h设计；溶剂为热固化丙烯酸树脂，消耗量为15kg/h，溶剂中Km的释放量为45kg/h，培养基中甲苯的浓度为300mg/m2。涂料中的大多数有机溶剂在涂料室中蒸发，所得的涂料雾的粒径为20至200毫米。工厂的喷房配有水幕清洗装置，涂料废气主要含有涂料粉尘和难以溶于水的“三苯”。因此，用水幕处理是非常低效的。一般达不到环保要求，漆的去除率仅为50％，“三”的去除率小于10％。之后，由于没有采用再生处理装置，因此在洗涤帘子后用固定的颗粒碳床处理该设备，更新新木炭需要大约1.5个月，这不仅操作昂贵而且操作繁琐。

针对喷漆发气的特点，应业主的要求并结合企业现状认为采取吸附催化燃烧法来处理”三苯”等有机废气比较合理，由于喷漆废气经水幕机洗涤后仍具有粘性并含有--定的水分，因此在吸附床前应增加预处理部分以除去漆物和水分。

四、实际应用效果

除漆脱水装置+活性炭纤维吸附装置于2001年在该厂投入运行.表1结果表明，经本净化装置处理后喷漆废气中甲苯的出口浓度只有16mg/m，符合GB1629796中的排放标准，在净化设施运行过程中，除漆装置中的多层金属网约3周清洗1次，少部分的焦炭约3个月更换1次，少部分废炭可送附近的燃煤锅炉处理或当其它燃料使用。活性炭纤维吸附催化燃烧装置和颗粒炭吸附床的性能参数比较见表2可知，活性炭纤维吸附催化燃烧装置.次性投资与颗粒炭装置相比增加的费用只要2年多即可收回成本。

结束语

低油漆涂料废气净化效果预处理和活性炭纤维吸附催化燃烧处理效果好、无二次污染，投资和运行成本低，占地少、安全、简便、可靠、自动化程度高，是值得应用的技术。在实际应用过程中，活性炭纤维的量、吸附装置的数量和装置的开关周期也取决于涂料废气的类型，浓度和温度。

参考文献：

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[2]木家具硝基漆涂饰车间VOC排放治理[J].祁忆青，李晓菊，黄琼涛.林业科技开发.2016

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[4]催化燃烧法处理污水处理场有机废气[J].吕晓宁.环境与发展.2018

[5]催化燃烧法处理喷漆有机废气的应用研究[J].李纯爱.环境与发展.2018