活性炭及催化燃燒涂裝廢氣處理設(shè)備的研究與應(yīng)用

 

涂裝車間分為涂裝和烤漆兩部分操作會(huì)產(chǎn)生***量的有害氣體，生產(chǎn)過(guò)程中廢氣量***，有機(jī)物濃度低。采用先進(jìn)的技術(shù)，設(shè)計(jì)了有效的處理方案，對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行綜合凈化。低濃度有機(jī)廢氣用新型活性炭吸附，吸附飽和后用熱空氣加熱，在貴金屬催化下進(jìn)行燃燒凈化處理，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。結(jié)果表明，活性炭能有效吸附有機(jī)廢氣，實(shí)現(xiàn)凈化操作；在一些產(chǎn)品的涂裝、烤漆生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)排放***量的工藝尾氣，對(duì)自然環(huán)境造成極***的危害，對(duì)操作人員的健康構(gòu)成極***的威脅。具體來(lái)說(shuō)，涂裝、烤漆等工藝需要使用***量的苯、甲苯、乙苯、乙酸乙酯等揮發(fā)性化合物作為涂布溶劑和稀釋劑。這些有機(jī)溶劑在涂裝過(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。這些廢氣具有沸點(diǎn)低、常溫易揮發(fā)的***點(diǎn)，對(duì)周圍環(huán)境和操作人員的健康有很***影響。

 

涂裝廢氣催化燃燒處理工藝設(shè)計(jì)

 

1、預(yù)處理:對(duì)于有機(jī)廢氣，人們***先要進(jìn)行水噴淋，去除廢氣中的外來(lái)粉塵和可溶性有機(jī)物。噴灑后，氣體中有***量水分和少量灰塵。為了避免水分和灰塵對(duì)活性炭吸附床有效運(yùn)行的影響，人們需要在處理過(guò)程中使用高效過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。

 

2、吸附操作:預(yù)處理后的有機(jī)廢氣在風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入吸附床，均勻分布在活性炭表面。根據(jù)分子間的范德瓦爾斯力，活性炭可以將有機(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)有主要的化學(xué)反應(yīng)，但有機(jī)廢氣達(dá)到了較高的凈化效果。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高排風(fēng)道的排放標(biāo)準(zhǔn)。每套廢氣凈化處理系統(tǒng)包含三層吸附床，兩層用于吸附，一層用于脫附，三套設(shè)備可依次運(yùn)行。

 

3、脫附和催化燃燒的具體反應(yīng)方程式如下:活性炭吸附到飽和后，切換到脫附床，脫附需要額外的熱量。加熱裝置安裝在催化氧化床內(nèi)，催化劑開(kāi)啟后同時(shí)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為H2O和CO2，廢氣通過(guò)該操作得到凈化。這種燃燒過(guò)程的***點(diǎn)是低溫、高速、無(wú)焰，并產(chǎn)生***量的熱量。人們可以在有機(jī)廢氣的脫附和燃燒氧化中再次使用活性炭，從而降低能耗；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，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中包含了冷風(fēng)補(bǔ)充裝置，可以引入新鮮空氣來(lái)降低反應(yīng)溫度，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

 

4、冷凝處理:水噴淋預(yù)處理后，將含有雜質(zhì)和有機(jī)物的廢水引入涂裝車間廢水處理池進(jìn)行沉淀，去除***尺寸雜質(zhì)。含有機(jī)化合物的廢水呈弱酸性。為了減少?gòu)U水回用對(duì)設(shè)備的腐蝕，人們需要加入少量片狀堿進(jìn)行中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)其酸堿度。廢水經(jīng)徹底凈化后，可在水噴淋預(yù)處理模塊中循環(huán)使用，污水處理單元基本無(wú)污水排放現(xiàn)象。作為危險(xiǎn)廢物，污水離心分析的產(chǎn)品和沉淀產(chǎn)生的漆渣沉淀應(yīng)委托有資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物處置單位按照***家有關(guān)危險(xiǎn)廢物管理要求進(jìn)行安全處理作業(yè)。

 

1漆霧過(guò)濾器:涂裝的廢氣主要出現(xiàn)在工件被涂抹的涂裝臺(tái)上，高壓空氣噴出的涂裝有一***部分停留在工件上，其他的則隨廢氣排出成為漆霧。漆霧粉塵含量低，顆粒小，***部分直徑小于10毫米。如果不進(jìn)行處理，活性炭的微孔會(huì)很快被堵塞，失去原有的功能。因此，涂裝廢氣必須先進(jìn)行粗過(guò)濾處理。

 

2吸附劑選擇及參數(shù)設(shè)定:活性炭比表面積***，吸附能力強(qiáng)，成本低。是目前常用的VOCs污染吸附劑。粉末狀態(tài)的活性炭不方便更換?；钚蕴坷w維具有規(guī)則的微L結(jié)構(gòu)，吸附容量***，易脫落，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)采用抽屜式組裝方式，使用時(shí)便于裝填和拆卸。

 

催化燃燒設(shè)計(jì):

 

1.換熱器:換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了降低生產(chǎn)成本，方便后續(xù)安裝，本文采用了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的固定管板換熱器，冷氣通過(guò)殼體，熱氣通過(guò)管程。

 

2.電加熱室:加熱室僅提供啟動(dòng)時(shí)預(yù)熱氣體所需的熱量，苯催化燃燒后可***量預(yù)熱使用，因此所需的熱能較低，可通過(guò)電加熱實(shí)現(xiàn)，無(wú)需天然氣或液化石油氣額外加熱。

 

3.保溫模塊的處理:一體化催化燃燒設(shè)備內(nèi)部溫度遠(yuǎn)高于常溫，需要增加保溫處理，避免對(duì)工人造成傷害。保溫棉使用的材料為硅酸鋁纖維氈，根據(jù)燃燒室可能出現(xiàn)的400oC溫度設(shè)計(jì)，保溫棉厚度為64 mm。

 

4.阻火器的設(shè)計(jì):阻火器由許多小通道或間隙組成，當(dāng)火焰進(jìn)入這些小通道時(shí)，形成許多小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積***，火焰通過(guò)通道壁換熱后溫度會(huì)下降，火焰會(huì)有一定程度的熄滅。阻火器是用于防止燃燒氣體或易燃液體擴(kuò)散蒸發(fā)火焰的裝置。在VOCs催化燃燒的反應(yīng)器中，如果有火星，會(huì)出現(xiàn)氣體火焰，然后整個(gè)管網(wǎng)燃燒，所以阻火器的作用很***。阻火器外殼的尺寸與流體阻力直接相關(guān)。一般情況下，殼體的直徑約為配合使用的管道直徑的4倍，即D=4d。本文根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)，采用明火的開(kāi)口端和封閉端進(jìn)行點(diǎn)火。該方案采用無(wú)焰燃燒方式。如果采用D=4d，阻火器會(huì)過(guò)***。根據(jù)實(shí)際操作要求，本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)為D=2d，角度為60°。阻火器為1mm不銹鋼材質(zhì)，管徑500mm×200mm，擴(kuò)散角60o，外殼前半部高度250×sin60o=433mm。

 

RCO催化燃燒處理技術(shù):催化燃燒處理技術(shù)借助催化劑實(shí)現(xiàn)了揮發(fā)性有機(jī)化合物在低溫下的完全氧化，達(dá)到了工業(yè)廢氣凈化處理的效果。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、涂裝行業(yè)和涂裝生產(chǎn)行業(yè)。目前，有許多類型的設(shè)備可供企業(yè)選擇。催化燃燒處理設(shè)備主要由預(yù)熱裝置、催化燃燒裝置、煙道、電加熱裝置、余熱回收裝置等組成。在早期的生產(chǎn)中，氧化鋁通常被用作貴金屬催化劑，但由于價(jià)格昂貴，它逐漸被其他催化劑所取代。目前，我***已經(jīng)開(kāi)發(fā)出催化效果******的稀土催化劑，我***稀土資源豐富。在催化燃燒處理廢氣的過(guò)程中，應(yīng)注意安全問(wèn)題。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)廢氣會(huì)與高溫空氣混合，容易引起爆炸。因此，在使用催化燃燒凈化技術(shù)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制有機(jī)物與空氣的混合比例，使混合比例控制在爆炸范圍的下限。

 

引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)模式:涂裝行業(yè)的運(yùn)營(yíng)包括兩個(gè)方面，一是涂裝生產(chǎn)，二是樹(shù)脂合成，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備包括窯爐、化工設(shè)備、制漆設(shè)備等，都將排放有機(jī)廢氣，其中制漆裝置排放的有機(jī)廢氣難以處理，其***點(diǎn)是廢氣量***、濃度低，也是全行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。為了使廢氣排放達(dá)標(biāo)，涂裝行業(yè)必須停止傳統(tǒng)的粗放管理模式，積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和環(huán)保設(shè)備，通過(guò)科學(xué)管理贏得環(huán)境效益。具體做法包括:選擇封閉式生產(chǎn)模式，采用科學(xué)的生產(chǎn)管理模式；一是采用新型高效活性炭，吸附床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定合理，吸附效果******提高。其次，鉑金屬進(jìn)行催化燃燒，將有機(jī)廢氣分解為無(wú)毒無(wú)害的H2O和CO2，實(shí)現(xiàn)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******降低；系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和安裝采用各種措施消除安全隱患，操作簡(jiǎn)單，便于后期使用和管理。