活性炭吸附脱附催化燃烧在喷漆废气领域的运用

返回列表 来源：发布日期： 2018.09.11

在部分产品的喷漆与烤漆出产进程中，会出现许多的工艺尾气排放，这些尾气对自然环境的损害较大，给操作工人的健康带来较大的要挟。具体来说，喷漆、烤漆等工艺需求运用许多苯、甲苯、乙苯、乙酸乙酯等蒸腾性化合物，作为涂料溶剂以及稀释剂等。这些有机溶剂在喷涂时不会吸附在工件表面，会全部蒸腾到空气中变为有机废气。这些废气具有沸点低、常温下简略蒸腾等特征，对周边环境以及操作人员的身体健康发作较大的影响。

我国一些大城市的空气中蒸腾性有机物含量是美国城市的数倍，工业出产排放的有机废气已经成为我国城市大气污染的主要因素。这些气体蒸腾时会发作刺激性气味，对操作人员的身体损害很大，短期接触后会引发讨厌、头晕等，许多吸收后会损害人体的内脏、神经系统等。因此，在工业出产活动中，除了选用必要的防护办法外，还要尽量避免有机废气的排放，全面收集与净化有机废气。
一、基本原理
本方案将蜂窝状活性炭作为吸附剂，通过吸附净化、脱附再生并浓缩蒸腾性有机物(VOCs)以及催化燃烧的原理，即将大风量、低浓度的有机废气通过蜂窝状活性炭吸附完结空气净化的政策。在活性炭吸附丰满后，再通过热空气脱附使得活性炭再生，脱附得到的浓缩有机物被送到催化燃烧床进行催化燃烧，内部的有机物质被氧化成为无害的CO2以及H2O。燃烧后的热废气通过热交换器加热冷空气，热交换后降温气体部分排放，部分用于蜂窝状活性炭的脱附再生，完结节能的政策。整套设备含有预滤器、吸附床、催化燃烧床和风机等设备。
比较其他有机废气处理办法，该办法是一种归纳处理方式，汲取了其他方式的优势，技术较为老练可靠，关于处理大风量、低浓度的有机废气具有较大优势，在催化燃烧的作用下，净化作用可以抵达最佳。
二、处理工艺规划:
2.1吸附操作
有机废气，在风机的作用下引入吸附床，将其均匀地分布在活性炭表面。依据分子间的范德华力，活性炭会将有机废气吸附在表面，这一进程耗时较少，但时间越长，吸附越彻底。二者之间没有现较大的化学反应，而有机废气却抵达较高的净化作用。通过净化后的洁净废气可以抵达相关大气污染物的排放规范，在风机的作用下，其可以抵达15m高排气筒的排放规范。每套废气净化处理系统含有个等级的吸附床，两套用来吸附，一套用来脱附，三套设备可以完结轮番操作。
2.2脱附与催化燃烧
具体的反应方程式为：

在活性炭吸附到丰满程度后，切换到脱附床，脱附需求外加的热量，加热设备设备在催化氧化床内部，敞开后一同预热催化剂。催化氧化床抵达设定的温度后，将热空气引入脱附床内部，有机废气在加热的作用下从活性炭表面全部解析出来。
高浓度的有机废气在外力的作用下进入氧化床中，通过金属铂的催化作用，被燃烧分解为H2O与CO2，废气通过这一操作得到净化。这一燃烧进程的特征为低温、快速以及无焰，并发作较大的热量，人们可以将活性炭再次回用到有机废气的脱附与燃烧氧化中，然后下降能源消耗。具体的反应进程如图1所示。

在有机废气浓度较大时，燃烧发作的热量过多会导致催化氧化床的温度较大，进而影响整个废气处理系统的安全性、为此，本文规划的系统含有冷空气补充设备，它可以引入新鲜空气来下降反应温度，然后保证系统操作的安全性。
本方案具有许多优势。首要，选用新式高效的活性炭，吸附床结构安稳、合理，吸附作用大幅度进步其次，通过金属铂打开催化燃烧，将有机废气分解为无毒无害的H2O与CO2，完结高效的彻底净化;再次，燃烧进程温度较低、安全，燃烧进程发作的热量可以循环运用，热量丢掉较少，能耗大幅度下降;最终，系统设备的规划设备选用多种办法来根绝安全隐患，操作简略，便于后期的运用和处理。
三、组成模块的操作办法：
3.1吸附剂的选择与参数设定
活性炭具有比表面大、吸附能力强以及本钱较低一级优势，它是现在VOCs污染常见的吸附剂。粉末情况的活性炭替换不便当，活性炭纤维含有规则的微孑L结构，具有较大的吸附容量，一同简略坠落，本钱较高。蜂窝状的活性炭风速高，阻力小，可以应用到大风量的低浓度废气吸附中。本文选择蜂窝状活性炭，吸附床的结构选用的为抽屉式的组装方式，便于运用时的填装与拆开。
3.2催化燃烧规划
3.2.1换热器
换热器的结构较为凌乱，为了下降出产本钱，便当后续设备，本文选用结构较为简略的固定式管板式换热器，冷气体走壳体，热气体走管程。
3.2.2电加热室
在本方案中，加热室仅仅供给开机时预热气体需求的热量，苯催化燃烧后有许多的预热可以运用，因此需求的热功率较低，通过电加热即可，不需求天然气或液化石油气的额外加热。
3.2.3保温模块的处理
催化燃烧一体化设备内部的温度远远高于常温，需求添加保温处理避免对工作人员造成损害。保温运用的保温棉选用的材料为硅酸铝纤维毡，依据燃烧室可能出现的最高温度400oC来规划，保温棉的厚度取值为64mm。
3.3阻火器的规划
阻火器是由许多纤细通道或孑L隙组成的，当火焰进入这些纤细通道后就构成许多纤细的火焰流。由于通道或孔隙的传热面积很大，火焰通过通道壁进行热交换后，温度下降，到必定程度时火焰即平息。阻火器是用来阻挠燃烧的气体或者是易燃性液体蒸腾火焰延伸的设备，在VOCs催化燃烧的反应器中，假设有火星的话会引发气体火焰出现进而促进整个管网燃烧，所以阻火器的作用较大。阻火器的壳体尺度巨细与流体阻力有直接关系，一般壳体直径为协作运用的管道直径的4倍左右，即D=4d。本文依据规范规划，运用明火开口端和沉默端进行燃烧，本方案选用无火燃烧办法，假设依据D=4d的话，阻火器会过大，依据实践的操作需求，本文规划的数据取值为D=2d，视点为60o。阻火器选用的为1mm不锈钢，管道直径为500mm×200mm，涣散的视点为60o，壳体前半部分的高度取值为250×sin60o=433mm。
四、方案优势：
本方案选用吸附一催化燃烧法处理喷漆废气。首要运用蜂窝状活性炭吸附床对其打开接连吸附，一同对吸附丰满的活性炭打摆脱附。通过80%热风吹脱的作用，将大风量、低浓度的有机废气浓缩为小风量、高浓度的有机废气，一同运用催化燃烧室将有机气体转化为CO2以及H2O，并坚持安稳的自燃烧。实践证明，这种处理方式同传统的工艺比较，具有净化效率高、无二次污染以及运转本钱低一级优势。

五、实例展示：