吸附浓缩—催化燃烧法处理VOCs废气实例

摘要：介绍用一种适合于大流量低浓度VOCs废气装置处理浸漆废气和烘箱废气实例，废气经FTX型有机废气净化装置处理后达标排放。该装置采用活性炭纤维吸附-催化燃烧法工艺，结合多吸附单元循环吸附、脱附再生过程，实现连续、高效、节能的处理效果。

有机废气中所含的挥发性有机化合物(VOCs)，一般是指室温下饱和蒸汽压超过70.91Pa或沸点温度小于260℃的有机物，包括脂肪烃、芳香烃、脂类、酮类、醚类和卤代烃等，最常见的污染物为苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、香蕉水、乙酸乙脂、丙酮等。有机废气是有毒有害气体，它释放在空气中不仅会造成严重的环境污染，而且人体若长期接触或吸入将会给神经系统及造血功能带来严重的危害，甚至引发癌变及其他疾病直至死亡。

采用颗粒活性碳固定床吸附VOCs废气，因其吸附率低、换碳频繁等不利因素的影响未能大量推广使用。采用蜂窝状活性碳吸附-催化燃烧处理大风量低浓度VOCs废气，亦因存在设备体积庞大、投资高、能耗高等缺点，一般中小企业无法承受其费用。

某电气配件有限公司浸漆机和烘箱有机废气的污染源分析

某电气配件有限公司是燃气热水器配件生产厂，生产车间配有1台浸绝缘漆机和1台电热烘箱。浸漆机废气排放量为2534m3/h，电热烘箱废气排放量为635m3/h，装卸区外溢废气排放量为4736m3/h，取其废气排放总量为7500m3/h。根据厂方提供监测数据，处理前的“三苯类”污染物浓度为：苯≤0.2mg/m3甲苯≤223mg/m3二甲苯≤1.0mg/m3针对浸漆机废气和烘箱废气的特点，应业主的要求并结合企业现状认为采用活性炭纤维吸附-催化燃烧法来处理“三苯”等有机废气比较合理。

装置的工艺流程及特点

一、工艺流程

图1是采用FTX型有机废气净化装置处理有机废气的流程。有机废气由装置上部进风口进入预处理器，经过多层不锈钢丝网组成的粗效过滤元件去除废气中的灰尘等颗粒物，由装置下部总通道进入组合吸附床(两行并列6格)。每个吸附床均带有一套气动切换阀，该切换阀可将吸附床转换成吸附/脱附状态。吸附床的纵剖面由下向上分别为进气总管、吸附室、净气室、出气总管，其中吸附室与净气室之间由花板分隔，花板下吊装着若干吸附筒，进入吸附室的废气经由吸附筒外壁穿过吸附层，VOCs分子被吸附剂的大量微孔表面吸附，废气被净化后向上经花板孔进入净气室，然后经切换阀进入出气总管经风机排出装置。

     6个吸附室中必有一个处于脱附状态，其余5个处于吸附状态。通常脱附时间12分钟，即在每小时内，负责吸附工作的吸附床均可脱附再生一次，装置这种工作流程正切合该发明专利的名称—一种分室离线脱附袋式吸附设备，其过程原理与脉冲反吹分室离线袋式除尘器一样，只不过本装置净化工艺是“物理吸附”，而袋式除尘器净化工艺为“物理过滤”。

吸附床的脱附工质为热空气，热空气由催化燃烧装置提供，通常热空气的温度≤150℃，由不同VOCs的沸点及脱附温度时的饱和蒸气分压来决定。

二、净化装置特点

第一，采用吸附浓缩—催化燃烧工艺处理VOCs废气，每套装置由预滤器、吸附器(由6个吸附单元组成)、引风机、催化燃烧装置、脱附风机、补冷风机、控制箱、自动阀门和统一底座等组合成一台一体化装置，方便运输和安装。

第二，采用性能优异的新型吸附剂—活性炭纤维对VOCs分子团进行快速、高效吸附，废气得以净化达标排放。

第三，吸附器的6个吸附单元循环进行吸附、脱附和再生过程。将大风量低浓度VOCs废气净化的同时，脱附气体中的VOCs被浓缩为高浓度小风量的VOCs废气，大量节约催化燃烧净化的能源。

第四，采用可编程控制器(PLC)及触摸屏进行中央控制，模拟显示设备运转，运行状况可以一目了然。全自动控制，无人值守，可靠性强，操作简单，便于维护。

第五，设备体积小，重量轻，节省投资。

第六，由于活性炭纤维热稳定性好(着火温度≥500℃，而颗粒活性炭着火温度为300℃)，吸附/脱附周期短，每一吸附床装填的吸附剂质量少，吸附层薄(一般为30mm)，且活性炭纤维的热容量低，故脱附时不会形成吸附床升温过高的问题，加上装置配备的自动控制系统的保障，净化装置的安全性能优于“活性炭吸附浓缩—催化燃烧装置”。

第七，固废产生量(即废弃活性炭纤维、催化剂等)少，只有传统的“活性炭吸附浓缩—催化燃烧装置”1/20～1/30。

实际应用效果

所谓的FTX型有机废气净化装置从2010年年末开始在某电气配件有限公司正式投入运行，经过多次的自动吸附-脱附循环操作，使用了1年多后，对净化系统的废气治理效果再次进行检测。连续测试两天，设备的废气处理结果列于表1。

表1结果表明，经本净化装置处理后的废气浓度符合广东地方标准《大气污染物排放值》DB44/27-2001第二时段二级标准。检测结果表明，本FTX型有机废气净化装置对有机废气的治理取得了预期的良好效果。

结语

对浸漆机和烘箱排放的VOCs废气的治理，采用了以吸附-催化燃烧原理为基础的FTX型有机废气净化装置的处理系统。经跟踪检测证明，FTX型有机废气净化处理系统对VOCs废气的治理效果达到了广东省地方第二时段二级标准。应用结果表明，FTX型有机废气净化处理系统处理大风量、低浓度的VOCs废气净化效果好，无二次污染，投资及运行费用低，占地少，操作安全、简单、可靠，自动化水平高，是一种值得推广应用的技术。

来源:工业设计  作者:杨远盛

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