活性炭及催化燃燒涂裝廢氣處理設備的研究與應用

 

涂裝車間分為涂裝和烤漆兩部分操作會產生***量的有害氣體，生產過程中廢氣量***，有機物濃度低。采用先進的技術，設計了有效的處理方案，對有機廢氣進行綜合凈化。低濃度有機廢氣用新型活性炭吸附，吸附飽和后用熱空氣加熱，在貴金屬催化下進行燃燒凈化處理，將有機物轉化為無害物質。結果表明，活性炭能有效吸附有機廢氣，實現凈化操作；在一些產品的涂裝、烤漆生產過程中，會排放***量的工藝尾氣，對自然環境造成極***的危害，對操作人員的健康構成極***的威脅。具體來說，涂裝、烤漆等工藝需要使用***量的苯、甲苯、乙苯、乙酸乙酯等揮發性化合物作為涂布溶劑和稀釋劑。這些有機溶劑在涂裝過程中不會吸附在工件表面，而是全部揮發到空氣中，成為有機廢氣。這些廢氣具有沸點低、常溫易揮發的***點，對周圍環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計

 

1、預處理:對于有機廢氣，人們***先要進行水噴淋，去除廢氣中的外來粉塵和可溶性有機物。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活性炭吸附床有效運行的影響，人們需要在處理過程中使用高效過濾器進行過濾。

 

2、吸附操作:預處理后的有機廢氣在風機的作用下進入吸附床，均勻分布在活性炭表面。根據分子間的范德瓦爾斯力，活性炭可以將有機廢氣吸附在表面，所需時間較少，但時間越長，吸附越徹底。它們之間沒有主要的化學反應，但有機廢氣達到了較高的凈化效果。凈化后的清潔廢氣可達到相關空氣污染物的排放標準，在風機的作用下，可達到15m高排風道的排放標準。每套廢氣凈化處理系統包含三層吸附床，兩層用于吸附，一層用于脫附，三套設備可依次運行。

 

3、脫附和催化燃燒的具體反應方程式如下: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，催化劑開啟后同時預熱。催化氧化床達到設定溫度后，向脫附床中通入熱空氣，有機廢氣在加熱作用下從活性炭表面完全分解。高濃度有機廢氣在外力作用下進入氧化床，在金屬鉑的催化下燃燒分解為H2O和CO2，廢氣通過該操作得到凈化。這種燃燒過程的***點是低溫、高速、無焰，并產生***量的熱量。人們可以在有機廢氣的脫附和燃燒氧化中再次使用活性炭，從而降低能耗；當有機廢氣濃度較高時，燃燒產生的熱量過多會導致催化氧化床溫度升高，影響整個廢氣處理系統的安全性。因此，本文設計的系統中包含了冷風補充裝置，可以引入新鮮空氣來降低反應溫度，從而保證系統運行的安全性。

 

4、冷凝處理:水噴淋預處理后，將含有雜質和有機物的廢水引入涂裝車間廢水處理池進行沉淀，去除***尺寸雜質。含有機化合物的廢水呈弱酸性。為了減少廢水回用對設備的腐蝕，人們需要加入少量片狀堿進行中和反應，調節其酸堿度。廢水經徹底凈化后，可在水噴淋預處理模塊中循環使用，污水處理單元基本無污水排放現象。作為危險廢物，污水離心分析的產品和沉淀產生的漆渣沉淀應委托有資質的危險廢物處置單位按照***家有關危險廢物管理要求進行安全處理作業。

 

1漆霧過濾器:涂裝的廢氣主要出現在工件被涂抹的涂裝臺上，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。如果不進行處理，活性炭的微孔會很快被堵塞，失去原有的功能。因此，涂裝廢氣必須先進行粗過濾處理。

 

2吸附劑選擇及參數設定:活性炭比表面積***，吸附能力強，成本低。是目前常用的VOCs污染吸附劑。粉末狀態的活性炭不方便更換。活性炭纖維具有規則的微L結構，吸附容量***，易脫落，成本高。蜂窩活性炭風速高、阻力小，可用于***風量低濃度廢氣的吸附。本文選用蜂窩狀活性炭，吸附床結構采用抽屜式組裝方式，使用時便于裝填和拆卸。

 

催化燃燒設計:

 

1.換熱器:換熱器結構復雜。為了降低生產成本，方便后續安裝，本文采用了一種結構簡單的固定管板換熱器，冷氣通過殼體，熱氣通過管程。

 

2.電加熱室:加熱室僅提供啟動時預熱氣體所需的熱量，苯催化燃燒后可***量預熱使用，因此所需的熱能較低，可通過電加熱實現，無需天然氣或液化石油氣額外加熱。

 

3.保溫模塊的處理:一體化催化燃燒設備內部溫度遠高于常溫，需要增加保溫處理，避免對工人造成傷害。保溫棉使用的材料為硅酸鋁纖維氈，根據燃燒室可能出現的400oC溫度設計，保溫棉厚度為64 mm。

 

4.阻火器的設計:阻火器由許多小通道或間隙組成，當火焰進入這些小通道時，形成許多小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積***，火焰通過通道壁換熱后溫度會下降，火焰會有一定程度的熄滅。阻火器是用于防止燃燒氣體或易燃液體擴散蒸發火焰的裝置。在VOCs催化燃燒的反應器中，如果有火星，會出現氣體火焰，然后整個管網燃燒，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。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。本文根據規范設計，采用明火的開口端和封閉端進行點火。該方案采用無焰燃燒方式。如果采用D=4d，阻火器會過***。根據實際操作要求，本文設計的數據為D=2d，角度為60°。阻火器為1mm不銹鋼材質，管徑500mm×200mm，擴散角60o，外殼前半部高度250×sin60o=433mm。

 

RCO催化燃燒處理技術:催化燃燒處理技術借助催化劑實現了揮發性有機化合物在低溫下的完全氧化，達到了工業廢氣凈化處理的效果。該技術廣泛應用于化工、涂裝行業和涂裝生產行業。目前，有許多類型的設備可供企業選擇。催化燃燒處理設備主要由預熱裝置、催化燃燒裝置、煙道、電加熱裝置、余熱回收裝置等組成。在早期的生產中，氧化鋁通常被用作貴金屬催化劑，但由于價格昂貴，它逐漸被其他催化劑所取代。目前，我***已經開發出催化效果******的稀土催化劑，我***稀土資源豐富。在催化燃燒處理廢氣的過程中，應注意安全問題。設備運行過程中，揮發性有機廢氣會與高溫空氣混合，容易引起爆炸。因此，在使用催化燃燒凈化技術時，應嚴格控制有機物與空氣的混合比例，使混合比例控制在爆炸范圍的下限。

 

引進先進的生產模式:涂裝行業的運營包括兩個方面，一是涂裝生產，二是樹脂合成，相關生產設備包括窯爐、化工設備、制漆設備等，都將排放有機廢氣，其中制漆裝置排放的有機廢氣難以處理，其***點是廢氣量***、濃度低，也是全行業關注的焦點。為了使廢氣排放達標，涂裝行業必須停止傳統的粗放管理模式，積極引進先進技術和環保設備，通過科學管理贏得環境效益。具體做法包括:選擇封閉式生產模式，采用科學的生產管理模式；一是采用新型高效活性炭，吸附床結構穩定合理，吸附效果******提高。其次，鉑金屬進行催化燃燒，將有機廢氣分解為無毒無害的H2O和CO2，實現高效徹底的凈化。***三，燃燒過程溫度低且安全，燃燒過程中產生的熱量可以回收利用，熱量損失少，能耗******降低；系統設備的設計和安裝采用各種措施消除安全隱患，操作簡單，便于后期使用和管理。