產(chǎn)品噴漆與烤漆操作會產(chǎn)生大量的有害氣體,該生產(chǎn)工藝廢氣風(fēng)量大、有機物濃度低。本文采用先進的工藝,設(shè)計出一套有效的處理方案,對有機廢氣進行的凈化處理。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(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。結(jié)果表明,活性炭可以將有機廢氣有效吸附,實現(xiàn)凈化操作。
在部分產(chǎn)品的噴漆與烤漆生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)大量的工藝尾氣排放，這些尾氣對自然環(huán)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(fā)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(fā)到空氣中變?yōu)橛袡C廢氣。這些廢氣具有沸點低、常溫下容易揮發(fā)等特征，對周邊環(huán)境以及操作人員的身體健康產(chǎn)生較大的影響。
我國一些大城市的空氣中揮發(fā)性有機物含量是美國城市的數(shù)倍，工業(yè)生產(chǎn)排放的有機廢氣已經(jīng)成為我國城市大氣污染的主要因素。這些氣體揮發(fā)時會產(chǎn)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(fā)惡心、頭暈等，大量吸收后會損害人體的內(nèi)臟、神經(jīng)系統(tǒng)等。因此，在工業(yè)生產(chǎn)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，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(fā)性有機物(VOCs)以及催化燃燒的原理，即將大風(fēng)量、低濃度的有機廢氣通過蜂窩狀活性炭吸附實現(xiàn)空氣凈化的目標(biāo)。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(nèi)部的有機物質(zhì)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(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。整套設(shè)備含有預(yù)濾器、吸附床、催化燃燒床和風(fēng)機等設(shè)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(yōu)勢，技術(shù)較為成熟可靠，對于處理大風(fēng)量、低濃度的有機廢氣具有較大優(yōu)勢，在催化燃燒的作用下，凈化效果可以達到。
2處理工藝設(shè)計
2.1預(yù)處理
對于有機廢氣，人們應(yīng)首先開展水噴淋，去除廢氣內(nèi)部的雜塵、可溶性有機物。噴淋后，氣體內(nèi)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率的過濾器進行過濾。
2.2吸附操作
經(jīng)過預(yù)處理的有機廢氣，在風(fēng)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(jù)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(xiàn)較大的化學(xué)反應(yīng)，而有機廢氣卻達到較高的凈化效果。經(jīng)過凈化后的潔凈廢氣可以達到相關(guān)大氣污染物的排放標(biāo)準，在風(fēng)機的作用下，其可以達到15m高排氣筒的排放標(biāo)準。每套廢氣凈化處理系統(tǒng)含有個級別的吸附床，兩套用來吸附，一套用來脫附，三套設(shè)備可以實現(xiàn)輪流操作。
2.3脫附與催化燃燒
具體的反應(yīng)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(nèi)部，開啟后同時預(yù)熱催化劑。催化氧化床達到設(shè)定的溫度后，將熱空氣引入脫附床內(nèi)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(chǎn)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(yīng)過程如圖1所示。
在有機廢氣濃度較大時，燃燒產(chǎn)生的熱量過多會導(dǎo)致催化氧化床的溫度較大，進而影響整個廢氣治理系統(tǒng)的性、為此，本文設(shè)計的系統(tǒng)含有冷空氣補充裝置，它可以引入新鮮空氣來降低反應(yīng)溫度，從而保證系統(tǒng)操作的性。
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(tǒng)控制，利用蜂窩狀活性炭吸附床對其開展連續(xù)吸附，同時對吸附飽和的活性炭開展脫附。通過80%熱風(fēng)吹脫的作用，將大風(fēng)量、低濃度的有機廢氣濃縮為小風(fēng)量、高濃度的有機廢氣，同時利用催化燃燒室將有機氣體轉(zhuǎn)化為CO2以及H2O，并保持穩(wěn)定的自燃燒。實踐證明，這種處理模式同傳統(tǒng)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(yōu)勢。