沸石固定床吸附催化燃燒在汽車烘干線有機廢氣中的應用

文_葉巧苑 廣州巨邦環保工程設備有限公司

某汽車配件生產廠家，在其生產工藝中有電泳、清洗等工藝，現已有一套TO爐處理系統，由于抽風效果較差，產生了大量的外溢氣體。本文通過吸附-催化燃燒技術在該汽車配件生產廠家的應用，對吸附時間、溫度、脫附時間及脫附溫度等方面參數的調整對效果的影響進行綜合性闡述。

1 吸附-催化燃燒處理技術的原理

針對此廢氣的特點，合理進行工藝的剖析，擬采用“前端除油除顆粒物+水汽預處理系統+沸石固定床吸附催化燃燒技術”來處理此類廢氣。生產車間溢出的有機廢氣經離心風機引出后，首先進入噴淋塔預洗，去除部分溶劑及烘烤油漆。再進入高效干式過濾器，去除廢氣中的塵雜和水分，之后通過沸石分子篩，利用沸石分子篩對有機物質的強吸附性將氣體凈化實現達標排放。吸附床經過一段時間的運行后會達到吸附飽和，此時開啟脫附再生系統，進行脫附再生，脫附出來的氣體通過催化燃燒裝置燃燒生成二氧化碳、水和部分的熱量等無害氣體。

2 污染物濃度及排放標準

經處理后TVOC可符合廣東省地方標準《表面涂裝（汽車制造業）揮發性有機化合物排放標準》（DB44/816-2010）第二時段排放標準；本項目執行總VOC≦50mg/m3,苯≦1mg/m3,二甲苯≦18mg/m3。廢氣進氣初始濃度＜300mg/m3。

3 設備治理效果工藝參數確定

針對該廠家產生的廢氣特點，在現場進行了各項技術參數的調整，最終達到排放標準。并在此系統的入口和尾端均安裝了VOC濃度檢測儀，在CO爐上及吸附箱中均安裝了溫度傳感器，在CO爐入口和出口處安裝了VOC濃度檢測儀，然后用此次試驗檢測出來的結果，來調整此治理系統在正常運行過程中的各項技術參數。

此系統按10000m3/h進行產品設計（采用二吸一脫，試驗時只采用一個吸附箱進行試驗，即5000m3/h），此產品可以相應添加蜂窩沸石的用量且可以調整各個技術參數的合理范圍。

4 吸附停留時間對治理效果的影響

4.1 調試步驟

通過調整管道的閥門來調整系統的風量（5000m3/h）；蜂窩沸石的量根據系統的效果進行添加；再開啟兩個吸附箱個數來確定工程應用的實際效果。

4.2 調試參數

吸附停留時間對治理效果參數見表1。

表1 吸附停留時間對治理效果參數表

4.3 結果與分析

此類廢氣的濃度較為均勻且穩定，在風量、濃度基本一致的情況下，隨著蜂窩沸石的量增加而不斷提高處理效果，最后在沸石量在＞0.9m3,停留時間＞0.6S情況下，VOCS排放濃度穩定在50mg/m3以下，去除效率＞85%。

5 脫附溫度對脫附治理系統（CO爐）的影響

5.1 脫附原理

脫附再生過程：啟動脫附風機、開啟相應閥門和電加熱器，對催化床內部的催化劑進行預熱，同時產生一定量的熱空氣，當床層溫度達到設定值時將熱空氣送入吸附床，沸石受熱解吸出高濃度的有機氣體，經脫附風機引入催化燃燒床，在貴金屬催化劑的作用下于一個較低的溫度進行無焰催化燃燒，將有機成分轉化為無毒、無害的CO2和H2O，同時釋放出大量的熱量，可維持催化燃燒所需的起燃溫度，使廢氣燃燒過程基本不需外加的能耗（電能），并將部分熱量回用于沸石解吸再生，從而大大降低了能耗。當燃燒廢氣濃度較高、反應溫度較高時，混流風機自動開啟，補充新鮮的冷空氣以降低溫度、確保催化燃燒床安全、高效運行。本方案擬采用蜂窩狀催化劑。同時，本項目中外溢氣體的主要成份為苯類和乙二醇丁醚，因此設計脫附溫度在240℃上下進行調整。

5.2 調試步驟

通過調整系統的鮮風的進氣量及電加熱器的功率來調整系統的脫附溫度；每30min觀察溫度變化后對脫附效果的影響；最后再將調試實驗確定的最有利于系統去除效果的溫度來確定工程應用的實際效果。

5.3 調試參數

此類廢氣進氣濃度約320mg/m3,處理風量10000m3/h，設計脫附風量為2000m3/h，每次脫附一個脫附箱，對應風量為5000m3/h，因此每吸附1h左右就需要進行在線脫附，脫附進氣濃度均可調整在800mg/m3左右，調整吸附時間和脫附溫度后的參數見表2。

表2 脫附溫度對脫附治理系統效果參數表

5.4 結果與分析

在風量、濃度基本一致的情況下，去除效率最終在260～280℃之間達到平衡，實際工程中10000m3/h采用的脫附溫度是280℃，去除效率＞95%。濃度超標的情況下系統自動將廢氣回流至入口處進行吸附后再達標排放。

6 吸附時間對脫附系統（CO爐）的影響

6.1 調試步驟

通過手動調整系統的脫附時間，確定進口的濃度，以確定最優的技術參數；每次實驗增加脫附時間1h，以確定最優脫附時間；最后再將此參數應用于工程100%負荷風量。

6.2 調試參數

脫附溫度對脫附治理系統效果參數見表3。

表3 脫附溫度對脫附治理系統效果參數表

6.3 結果與分析

在處理風量、脫附風量和脫附的溫度基本一致的情況下，隨著吸附時間的延長，脫附系統的進氣濃度不斷升高，最終達到平均，但考慮到濃度太高對系統的影響，本方案選用中間值，在實際工程中10000m3/h采用的吸附時間為16h，去除效率＞95%。

7 結語

本項目VOC處理系統經調試投入運行后，經第三方檢測分析處理前煙氣中的VOCs濃度為325mg/Nm3，處理后煙氣中的VOCs濃度為35mg/Nm3，證明在100%負荷運行下，采用沸石固定床處理技術對中低濃度的VOC氣體處理效果較好且較為穩定。系統參數設定脫附溫度為280℃，吸附時間建議16h進行脫附一次，且廢氣進入沸石吸附的停留時間建議大于0.7S。對廢氣含量較大、濃度稍高的、去除效率要求高且難處理的VOC氣體處理的效率可達85%以上，推薦使用。