產品噴漆與烤漆操作會產生大量的有害氣體,該生產工藝廢氣風量大、有機物濃度低。本文采用先進的工藝,設計出一套有效的處理方案,對有機廢氣進行全面的凈化處理。該方案利用新型活性炭吸附低濃度的有機廢氣,吸附飽和后利用熱空氣加熱,在貴金屬催化作用下開展燃燒凈化處理,將有機物轉化為無害物質。結果表明,活性炭可以將有機廢氣有效吸附,實現凈化操作。
 
  在部分產品的噴漆與烤漆生產過程中,會出現大量的工藝尾氣排放,這些尾氣對自然環境的危害較大,給操作工人的健康帶來較大的威脅。具體來說,噴漆、烤漆等工藝需要使用大量苯、甲苯、乙苯、乙酸乙酯等揮發性化合物,作為涂料溶劑以及稀釋劑等。這些有機溶劑在噴涂時不會吸附在工件表面,會全部揮發到空氣中變為有機廢氣。這些廢氣具有沸點低、常溫下容易揮發等特征,對周邊環境以及操作人員的身體健康產生較大的影響。
 
  我國一些大城市的空氣中揮發性有機物含量是美國城市的數倍,工業生產排放的有機廢氣已經成為我國城市大氣污染的主要因素。這些氣體揮發時會產生刺激性氣味,對操作人員的身體危害很大,短期接觸后會引發惡心、頭暈等,大量吸收后會損害人體的內臟、神經系統等。因此,在工業生產活動中,除了采用必要的防護措施外,還要盡量避免有機廢氣的排放,全面收集與凈化有機廢氣。
 
1基本原理
 
  本方案將蜂窩狀活性炭作為吸附劑,通過吸附凈化、脫附再生并濃縮揮發性有機物(VOCs)以及催化燃燒的原理,即將大風量、低濃度的有機廢氣通過蜂窩狀活性炭吸附實現空氣凈化的目標。在活性炭吸附飽和后,再通過熱空氣脫附使得活性炭再生,脫附得到的濃縮有機物被送到催化燃燒床進行催化燃燒,內部的有機物質被氧化成為無害的CO2以及H2O。燃燒后的熱廢氣通過熱交換器加熱冷空氣,熱交換后降溫氣體部分排放,部分用于蜂窩狀活性炭的脫附再生,實現節能的目標。整套設備含有預濾器、吸附床、催化燃燒床和風機等設備。
 
  相比其他有機廢氣處理方法,該方法是一種綜合處理模式,汲取了其他模式的優勢,技術較為成熟可靠,對于處理大風量、低濃度的有機廢氣具有較大優勢,在催化燃燒的作用下,凈化效果可以達到最佳。
 
2處理工藝設計
 
2.1預處理
 
  對于有機廢氣,人們應首先開展水噴淋,去除廢氣內部的雜塵、可溶性有機物。噴淋后,氣體內部具有大量水分和少量粉塵,為避免水分與粉塵影響活性炭吸附床的有效運行,人們需要在處理時利用高效率的過濾器進行過濾。
 
2.2吸附操作
 
  經過預處理的有機廢氣,在風機的作用下引入吸附床,將其均勻地分布在活性炭表面。依據分子間的范德華力,活性炭會將有機廢氣吸附在表面,這一過程耗時較少,但時間越長,吸附越徹底。二者之間沒有現較大的化學反應,而有機廢氣卻達到較高的凈化效果。經過凈化后的潔凈廢氣可以達到相關大氣污染物的排放標準,在風機的作用下,其可以達到15m高排氣筒的排放標準。每套廢氣凈化處理系統含有個級別的吸附床,兩套用來吸附,一套用來脫附,三套設備可以實現輪流操作。
 
2.3脫附與催化燃燒
 
  具體的反應方程式為:
 
  在活性炭吸附到飽和程度后,切換到脫附床,脫附需要外加的熱量,加熱裝置安裝在催化氧化床內部,開啟后同時預熱催化劑。催化氧化床達到設定的溫度后,將熱空氣引入脫附床內部,有機廢氣在加熱的作用下從活性炭表面全部解析出來。
 
  高濃度的有機廢氣在外力的作用下進入氧化床中,通過金屬鉑的催化作用,被燃燒分解為H2O與CO2,廢氣通過這一操作得到凈化。這一燃燒過程的特征為低溫、快速以及無焰,并產生較大的熱量,人們可以將活性炭再次回用到有機廢氣的脫附與燃燒氧化中,從而降低能源消耗。具體的反應過程如圖1所示。
 
 
  在有機廢氣濃度較大時,燃燒產生的熱量過多會導致催化氧化床的溫度較大,進而影響整個廢氣治理系統的安全性、為此,本文設計的系統含有冷空氣補充裝置,它可以引入新鮮空氣來降低反應溫度,從而保證系統操作的安全性。
 
  本方案采用吸附一催化燃燒法處理噴漆廢氣,首先利用過濾器去除漆霧,之后通過系統控制,利用蜂窩狀活性炭吸附床對其開展連續吸附,同時對吸附飽和的活性炭開展脫附。通過80%熱風吹脫的作用,將大風量、低濃度的有機廢氣濃縮為小風量、高濃度的有機廢氣,同時利用催化燃燒室將有機氣體轉化為CO2以及H2O,并保持穩定的自燃燒。實踐證明,這種處理模式同傳統的工藝相比,具有凈化效率高、無二次污染以及運行成本低等優勢。