在聚脂類絕緣漆烘烤成膜的過程中，活性稀釋劑苯乙烯以氣體狀態(tài)釋出，成為帶惡臭、刺激性氣味的VOCs廢氣，對大氣環(huán)境造成污染。采用吸附一催化燃燒綜合凈化工藝對該廢氣進行治理，實踐證明是可行的。文章通過一個工程實例介紹了該凈化工藝的工藝路線、設備參數(shù)和運行情況，并說明其特點以及注意事項。
1前言
近年來，我國已成為家電、電子原件、玩具(包括電動玩具)的全球供應商，其中珠三角的出口份額占全國的大部分。在電器絕緣漆的使用上，由于聚脂類絕緣漆具有涂膜光澤高、色彩鮮艷、保光性強、耐水、耐溶劑、耐磨性好、耐腐蝕、電絕緣性優(yōu)良的優(yōu)點，已日漸成為漆包線、電機、電器的絕緣漆的主流。聚脂漆是以聚酯樹脂為主要成膜物質的涂料。聚酯樹脂是用多元醇和多元酸縮聚而成的高分子化合物，可分為飽和樹脂與不飽樹脂兩類，后者具有代表性。以不飽和聚酯樹脂作為主要成膜物質的涂料是以活性稀釋劑(如苯乙烯)作為稀釋劑，屬無溶劑漆，固體分為100%，一次施工可獲得較厚的漆膜[1]。在聚脂類絕緣漆中苯乙烯占45%～60%，在烘烤成膜的過程中，苯乙烯以氣態(tài)釋出，成為帶惡臭的、刺激性VOCs氣體，對大氣環(huán)境會造成污染。苯乙烯屬芳香類碳氫化合物，在國家標準《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)中被列為惡臭污染物。
2含苯乙烯VOCs廢氣治理技術
含三苯類VOCs廢氣治理的報導較多，含苯乙烯VOCs廢氣治理的報導尚少見。
廣東某環(huán)境系統(tǒng)有限公司的馬達浸漆生產(chǎn)線使用東芝牌絕緣漆，苯乙烯含量59%，烘漆線廢氣排放量5000m3/h，入口廢氣濃度500mg/m3，采用吸附-催化燃燒綜合凈化工藝處理，取得十分滿意的效果。廢氣治理工藝流程如圖1所示。
活性炭吸附裝置一備一用，當一臺設備處在運行狀態(tài)下，另一臺設備處于再生或備用狀態(tài)。主要設備配置見表1。工藝流程如圖1所示。
3廢氣凈化設備的運行
吸附-催化燃燒綜合凈化法是將吸附和催化燃燒兩種凈化工藝有機地結合起來，VOCs廢氣先通過吸附床，在此，氣體中的有機物被吸附劑吸附，氣體得以凈化達標排放。吸附床一般配置兩臺以上，輪換使用。當一臺吸附床吸附的有機物達到規(guī)定的吸附量時(即吸附飽和時)，切換到另外一臺吸附床繼續(xù)吸附凈化，已飽和的吸附床即可啟動脫附再生程序。
脫附再生是在再生風機、補冷風機、待再生吸附床與催化燃燒裝置之間組成的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進行，由PLC控制。先啟動催化燃燒裝置的電熱管將催化床升溫，接著啟動再生風機將空氣送入催化床吸熱后，熱風進入吸附床，有機物從活性炭內(nèi)解吸出來，熱風所含VOCs的濃度較高，從吸附床出來后進入催化燃燒裝置內(nèi)的板式換熱器吸熱后進入催化床，熱風中的VOCs被催化燃燒，氧化成CO2和H2O，在再生風機的驅動下熱風繼續(xù)再進入吸附床循環(huán)解吸。由于循環(huán)熱風中的VOCs濃度高，催化床的溫度可以由催化燃燒產(chǎn)生的熱量來維持，電熱管可自動切斷電源，不需外來能源，可達到余熱利用節(jié)能的目的。經(jīng)過一段時間的循環(huán)脫附后，吸附床已獲得再生，離開吸附床的熱氣中的VOCs濃度大幅降低，催化床的溫度必須重新依靠電熱管加溫來維持，這說明吸附床已完全再生完畢，PLC令控制系統(tǒng)進入降溫冷卻程序，自動關閉電熱管的電源，補冷風機啟動，將冷風送入循環(huán)系統(tǒng)，對催化床和吸附床進行冷卻，當吸附床的溫度低于50℃時，脫附再生操作結束，吸附床進入備用狀態(tài)。
4 廢氣凈化工藝的特點
(1)吸附-催化燃燒綜合法通過兩種凈化工藝設備的組合，使大風量、低濃度的VOCs廢氣變?yōu)樾★L量、中高濃度的有機廢氣進行凈化處理。通過控制，可使脫附后氣流中的有機物濃度較吸附操作時提高10倍以上，而脫附氣流量僅為總排風量的1/20～1/10[5]。由于高濃度VOCs適用于催化燃燒凈化，而燃燒產(chǎn)生的熱量可用來脫附，所以能源消耗低，運行成本低。
(2)吸附劑選用蜂窩狀活性炭。具有床層阻力小，比表面積大，升溫、降溫速度快，炭床溫度均勻，具有高效節(jié)能和安全的優(yōu)點。蜂窩炭開孔：1600孔/dm2，容重：420kg/m3。
(3)催化劑采用以堇青石蜂窩陶瓷體負載貴金屬Pd、Pt的KMF-12A型催化劑，氣體流動阻力小、反應起始溫度低、活性高、空速適應范圍寬。當烴類等有機物濃度在2000～8000mg/m3、空速10,000～30,000h-1、反應氣入口溫度180℃～300℃的條件下，凈化效果≥98%。耐熱性能好，可耐受900℃高溫的短時期沖擊。使用壽命長，一般不少于7200h。
(4)在脫附再生操作的后期，由于VOCs濃度大幅減少，催化床的溫度必須重新依靠電加熱來維持，這樣催化床的升溫曲線上有明顯的“拐點”，提示活性炭的再生已完成，無需依靠監(jiān)測分析手段，非常直觀、可靠。
(5)設備及管道系統(tǒng)設置有防爆口、阻火器和感溫報警裝置?；钚蕴课酱矁?nèi)還設有超溫自動灑水裝置，確保運行安全。
(6)活性炭的脫附再生不使用蒸汽，無需鍋爐等設施，也不會產(chǎn)生二次污染。
(7)活性炭再生采用體內(nèi)再生法，可減輕勞動強度，減少活性炭的損耗，保持工作環(huán)境衛(wèi)生清潔。
(8)凈化系統(tǒng)自動化程度高，基本上無需人值守，高效而安全。
5設計注意事項
5.1苯乙烯冷凝液
由于苯乙烯的沸點較高(146℃)，在管道中有少部分苯乙烯氣體會冷凝成油狀液體，故廢氣管道應設計有一定的坡度，并在低處設置收集裝置。阻火器應采用金屬網(wǎng)的形式，且須設計成“快開式”，便于將金屬網(wǎng)拆下清洗。
5.2活性炭脫附再生溫度控制
活性炭的脫附再生控制以熱風循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)各點的溫度為依據(jù)。而活性炭床的溫度又是安全操作的關鍵。本例中，催化燃燒裝置有2組電熱管，根據(jù)需要可開1組或2組或全部關閉電熱管。循環(huán)系統(tǒng)中共有4個測溫點分別測量催化燃燒裝置的加熱室溫度和催化床溫度、熱風管上的熱風溫度和炭床溫度，分別用T加、T催、T風、T炭表示，溫度自控設置見表2。
6炭床脫附再生升溫曲線
1#炭床脫附再生升溫曲線如圖2所示。
從圖2中可以看出，從12:51開始至14:10的1小時20分鐘時間內(nèi)，催化床的溫度均維持在220℃以上，活性炭床實現(xiàn)正常的脫附再生操作，2組電熱管基本關閉，催化床溫度靠催化燃燒反應放熱來維持。14:10以后，電熱管的啟動很頻繁，說明炭床脫附已完全，系統(tǒng)自動開始冷卻操作。
7結論
實踐證明，采用吸附—催化燃燒綜合法處理含苯乙烯VOCs廢氣是成功有效的。吸附劑采用蜂窩活性炭，催化劑采用以堇青石蜂窩陶瓷體負載貴金屬Pd、Pt的KMF-12A型催化劑。該凈化工藝具有阻力小、能耗低、活性炭脫附再生操作方便、可利用催化燃燒反應余熱、再生效果好、無二次污染、自動化程度高、安全可靠等優(yōu)點
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