導讀：對已運行的有機廢氣治理工程運行情況的進行分析研究,并對采用吸附濃縮-催化燃燒工藝處理低濃度大風量的有機廢氣工程中的各項數據進行監(jiān)測,得出其最佳條件為：吸附時間18h,空床氣速0.8m/s,吸附容量1.9%;解吸溫度100～120℃,解吸時間4h。該工程實例的監(jiān)測結果表明,催化燃燒的TVOC去除效率保持在99%以上,同時,該工藝對廢氣中甲苯、二甲苯和TVOC的總去除率分別能達到98.3%、99.6%和97.7%。
隨著近年來我國化工行業(yè)的快速發(fā)展，有機化工產品的應用日漸廣泛，低濃度、大風量有機廢氣的排放現(xiàn)象也越來越多，其含有的易揮發(fā)有機化合物(volatileorganiccompunds，VOCs)，尤其是含苯系物，不僅對人體健康造成嚴重危害，而且影響自然環(huán)境，因此對VOCs的有效處理顯得尤為重要。在低濃度、大風量含VOCs的有機廢氣處理工程中，吸附濃縮一催化燃燒工藝作為目前最實用的實用治理技術被廣泛應用，該工藝中吸附解吸、催化燃燒的設計決定了設備能否穩(wěn)定、低成本的運行。通過對吳江某噴涂有機廢氣工程實例中的運行參數及監(jiān)測數據的分析對比，研究了吸附濃縮一催化燃燒工藝在工程實例中的運行條件和處理效果。
1工藝流程
工程采用活性炭吸附解吸與低溫催化燃燒相結合的主體工藝來處理直接噴涂有機廢氣，工藝流程如圖1，設計處理風量為65000m/h，分2套設備進行處理。為保證系統(tǒng)的連續(xù)運行，吸附系統(tǒng)采用多單元分流組合式吸附床，每套系統(tǒng)包括A、B、C和D4個吸附箱，規(guī)格3000mm×3000mm×3000mm，均裝有緊急降溫噴淋水裝置，布風裝置，均風板裝在吸附箱廢氣進口一面，吸附箱上大氣動閥門連接在一根主管道上，從而實現(xiàn)3吸1脫。所有進出氣口閥門全部采用密封閥門，由氣缸帶動前后運動。所有電磁閥安裝在一個控制盒內，在每個控制電磁閥上均標有相對應的識別號碼。
壓縮空氣口安裝了復合式空氣過濾減壓閥，可以根據氣缸的壓力要求調整壓力，同時將空氣的水份進行過濾，以保證進入氣缸的壓縮空氣盡可能地減少水分，延長缸的使用壽命。電磁閥采用進口SMC產品，保證開啟次數在100萬次以上，電磁閥的形式為二位五通，排氣口安裝了截留閥，保證氣缸運行時速度和緩沖。一只電磁閥控制2只氣缸即吸附箱進口或出口閥門同時開關，主氣路進出氣閥門開，脫附氣路進出氣閥門關閉。吸附箱頂部設有一檢修門，用來更換活性碳;門采用鉸鏈加手動鎖緊裝置對門進行密封。
運行時，只有一個單元處于解吸或冷卻狀態(tài)，其余處于吸附狀態(tài)，通過吸附系統(tǒng)的達標氣體，經15m高排氣管排人大氣。在解吸過程前預熱催化燃燒系統(tǒng)，為解吸提供熱源，解吸出來的高濃度廢氣在催化燃燒系統(tǒng)反應，生成HO和CO的無害化氣體。凈化后的高溫氣體部分用來提供解吸溫度，實現(xiàn)熱量循環(huán)利用，工程采用PCL電腦程序來控制整個系統(tǒng)的連續(xù)運行，并配有相應的報警系統(tǒng)和保護程序。
2吸附系統(tǒng)運行參數的確定
在吸附過程中，活性炭類型、吸附時間及空床氣速均對吸附效果產生重要影響，因此在工程調試階段，甲苯和TVOC平均濃度分別為96.6mg/m和113.0mg/m，活性炭體積為5.4m。的條件下，以甲苯為研究對象，對不同條件下的吸附效果進行了研究，確定其最佳吸附條件。
2.1分析方法
2.1.1氣相濃度測定方法
TVOC濃度采用TVOC在線濃度檢測儀(華瑞)測定，甲苯、二甲苯采用GC一1100氣相色譜分析儀測定固定床吸附器進出口濃度，進而分析蜂窩狀活性炭的吸一脫附性能。
2.1.2定量計算方法
研究選取廢氣中含量最多的甲苯作為研究對象，并且選取濃度較高的一套設備進行調試實驗，來確定活性炭吸附量和吸附率。通過測定不同吸附時問下甲苯的出口濃度，得到吸附過程穿透曲線，求出穿透曲線與橫坐標時間(s)圍成的積分面積S，然后再按式(1)計算出不同吸附時間下，蜂窩狀活性炭對甲苯的平衡吸附量，其中吸附過程穿透曲線和積分面積S均由Origin7.5軟件獲得.
Q=(C0×t—S)×u×A×60(1)
6催化燃燒設計費用及運行費用
催化燃燒反應器成本22.5萬元，儀表線路、地基等其他配套設施1.2萬元，貴金屬催化劑18.3萬(每3年更換)，共計成本42.1萬元，由于本工程采用熱量循環(huán)使用，低溫催化燃燒，具有節(jié)能的優(yōu)點，并且設備在正常運行后，其費用主要來自于人工費、風機低頻運行費和催化劑更換費用，設備24h運行，每天用電量619.6kW/h，年運行300d，以當地人工費200元/d，工業(yè)用電單價0.81元/度計，貴金屬催化劑費用6.1萬元/年，年運行費用27.16萬元，折合每l000m有機廢氣的運行費用為4.71元，6h用電量如表2所示。
7結論
采用活性炭吸附濃縮一催化燃燒工藝處理大風量、低濃度的有機廢氣，工程實例研究表明：
(1)對于以甲苯、二甲苯為主的低濃度有機廢氣(含量100mg/m左右)，其吸附最佳條件為18h，空床氣速0.8m/s，蜂窩狀活性炭的吸附率在95%以上，在吸附出口濃度低于1.50mg/m情況下，吸附率(質量分數)為1.9%。在解吸過程中，解析溫度選取100～120℃，時間4h，可以保證后續(xù)工序的平穩(wěn)運行。
(2)采用催化燃燒處理濃縮后的有機廢氣，解吸氣體TVOC濃度最高達到232mg/m，且前后具有較大的差距，出口TVOC濃度與解吸氣體TVOC濃度成正比關系，催化燃燒的去除效率均在99%以上，去除效率均達到排放要求。
(3)催化燃燒系統(tǒng)年運行費用27.16萬元，折合每1000m有機廢氣的運行費用為4.71元。采用蜂窩狀活性炭吸附濃縮一催化燃燒工藝處理低濃度、大風量噴涂有機廢氣，其甲苯、二甲苯、TVOC的去除率分別為98.3%、99.6%和97.7%，取得良好的去除效果。
來源:《環(huán)境工程學報》 作者:李蕾 王學華等
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