水喷淋+干式过滤器+活性炭吸附+催化燃烧
此工艺多用于喷漆、烘漆VOCs废气,主要污染物为苯、甲苯与二甲苯、总VOCs。
含有机物的废气经风机的作用,经过水喷淋将大部分漆雾去除后进入干式过滤器,干式过滤器一方面可以去除气体中的水分,另一方面可以进一步拦截部分颗粒物,保护后续活性炭处理设施。预处理后的气体进入活性炭吸附箱,通过吸附作用,有机物质被截留在其内部,处理达标的气体经烟囱高空排放。
运行一段时间后,活性炭达到饱和状态,吸附作用失效,此时有机物已被浓缩在活性炭内。按照PLC自动控制程序,
催化氧化设备自动升温将热空气通过风机送入活性炭床使碳层升温将有机物从活性炭中“蒸”出,脱附出来的废气属于高浓度、小风量、高温度的有机废气。该部分气体进入催化燃烧室,在催化剂作用下燃烧后净化,完成脱附过程。再通过热交换器将净化后的气体降温,后经风机引高空排放。
为了处理流程的连续性,该工艺中活性炭箱一般采用一用一备,当其中一个炭箱处于脱附状态时,另外一个处于吸附状态,通过控制程序自动切换,交替使用。值得注意的是,脱附过程中要严格按照操作规范进行,注意控制燃烧温度,避免因操作不当导致火灾或爆炸事故。
由于某些物质,如氯离子,对脱附所用催化剂具有毒害作用,会造成催化剂“中毒”而失去催化作用,因此活性炭吸附+催化燃烧工艺不适用于处理含氯离子等对催化剂有毒害作用成分的气体。
吸附成本分析
为方便操作,活性炭饱和期限定为一个月,按每天8小时工作制,减去4个星期天,则总时间为208小时。
假设:废气总流量Q=10000m3/h
污染物甲苯的质量流量为m=10000m3/h×2×10-5=0.2kg/h
则一个饱和期内所需吸附的甲苯量为:m1=208×0.2=51.6(kg)
所需活性炭量为:M≈0.14吨
按上述公式,活性炭吸附装置所需的活性炭用量如下:Q为废气处理总流量
1、Q=20000m3/h 约0.28吨活性炭
2、Q=30000m3/h 约0.4吨活性炭
3、Q=40000m3/h 约0.56吨活性炭
4、Q=50000m3/h 约0.7吨活性炭
5、Q=60000m3/h 约0.84吨活性炭
6、Q=70000m3/h 约0.98吨活性炭
7、Q=80000m3/h 约1.12吨活性炭
按一个月(208小时)运行计算,每吨中等品质的活性炭以6000元/吨计,则活性炭吸附装置的运行费用为:
1、Q=20000m3/h 0.28×6000=1680元
2、Q=30000m3/h 0.4×6000=2400元
3、Q=40000m3/h 0.56×6000=3360元
4、Q=50000m3/h 0.7×6000=4200元
5、Q=60000m3/h 0.84×6000=5040元
6、Q=70000m3/h 0.98×6000=5880元
7、Q=80000m3/h 1.12×6000=6720元
活性炭吸附工艺是一种传统的治理工艺,其因为投资小、处理效果稳定而被广泛应用。在使用过程当中需要注意的是废旧活性炭属于危险固体废物,应交由有资质的第三方公司回收处理。有机废气处理的治理工艺还有很多种,应从使用的实际情况出发,选用合理的工艺,以有良好的处理效果。
活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置作为一种VOCs深度处理新技术能够满足现行排放要求。
优点:
该项技术净化设备结构简单、投资成本低、运营维护较方便,特别是针对中低浓度的VOCs有较高的净化效率。
缺点:
由于活性炭吸附容量有限、用于吸附的填料需定期更换,且更换周期相对较短,导致运行成本较高。
活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置主要由干式预过滤器、活性炭吸附箱、RCO催化燃烧室、脱附风机系统、进出风管道及阀门控制组构成。
废气净化过程
通过对现场生产设施的分析与测量,针对该喷漆生产线设计采用活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置净化喷漆VOCs有机废气,漆雾采用2级预处理净化,即采用喷漆车间地沟铺设漆雾过滤折板纸+漆雾过滤棉进行无尘处理。RCO催化氧化装置选用铂金贵金属催化剂,为了使温控准确,采用电加热方式提供热源。
影响因素与对策
1、颗粒物浓度。当喷漆废气中含有较多颗粒物时,该工艺对预过滤材料、过滤面积、更换周期都有较高要求,确保进入活性炭吸附浓缩段内颗粒物几乎被清除,才能活性炭吸附性能不受影响。一般采用喷淋塔配合干式过滤棉进行预处理。
2、进口温度。当喷漆废气混入烘干等高温废气时,活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置需考虑降温措施,进入活性炭吸附浓缩段废气温度低于40℃,温度过高将直接影响活性炭填料的吸附性能,一般可采用水冷或风冷降温措施。
3、催化氧化床温度。催化氧化床温度宜控制在350~400℃,温度过低VOCs催化氧化反应不,温度过高则能耗较大,运行费用过高。为较高的净化效率及较低的能耗,可采用热交换器进行换热节能。
颗粒活性炭好选择柱状活性炭,直径≤5mm,比表面积≥1200m2/g或碘值≥800mg/g;蜂窝活性炭的横向强度应不低于0.3 MPa,纵向强度应不低于0.8MPa,比表面积≥750m2/g或碘值≥800mg/g。
活性炭本身具有的比表面积,吸附力强且有蓄热性能,一旦塔内活性炭超温,温度上升较快,同时在含氧量足够的情况下,容易发生自燃。如若处理不当将会发生重大安全生产事故,直接关乎正常生产和员工的人身安全。2016 年9 月因生产跟脱硫主控配合不当,在烧结机开机时大量高温烟气( 150 ℃) 涌入吸附塔,造成吸附塔多点严重超温直接导致停机。后期通过开仓将超温活性炭排除才得以恢复正常生产。因此,确保吸附塔内活性炭温度正常非常重要。
活性炭的内部具有高度发达的孔隙结构和的比表面积,其化学稳定性和热稳定性好,表面含有多种含氧官能团,具有很强的吸附能力
活性炭是怎么处理废气的,活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭, 还含有少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构,只是晶粒较小, 层层不规则堆积。具有较大的表面积(500~1000 m2/克)。有很强的吸附能力, 能在它的表面上吸附气体,液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭 本身的质量的。在用多孔性固体物质处理流体混合物时,流体中的某一些组分或某些组分可被吸引到固体表面并浓集其上,此现象称为吸附。吸附处理废气时,吸附的对象是气态污染物,被吸附的气体组分称为吸附质,多孔性物质称为吸附剂