汽车涂装废气处理（沸石浓缩转轮净化工艺）

汽车涂装废气处理（沸石浓缩转轮净化工艺）

 

VOCs是挥发性有机化合物的总称，首要是指在正常状况下蒸气压大于0.1mmHg、沸点低于260℃的挥发性有机化合物，其广泛存在于石化、汽车喷涂、印刷等范畴，其间化工涂料占绝大部分。VOCs中含有很多致癌物质如：甲苯、二甲苯、对-二氯苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛等。VOCs在太阳光和热的效果下能与大气中NOx等通过杂乱的化学、光化学效果，构成光化学烟雾，是灰霾源的首要来源。

 

VOCs的操控和管理，将会成为未来环保工业展开的重要方向，继PM2.5之后,VOC将成为下一阶段大气污染防治部分着重的要点。首要有以下办法：

 

(1)环保要点城市展开VOCs监测，并逐渐在全国推行;

 

(2)严格操控工业VOCs排放。要点加强石化职业生产进程排放操控，推动燃料油和有机溶剂输配及贮存进程的油气收回，削减走漏;

 

(3)鼓舞溶剂和涂料运用类企业运用水性、低毒或低挥发性的有机溶剂;

 

(4)建造有机废气收回运用与管理设备，完善有机废气收集和处理体系。

 

1汽车涂装业VOCs现状

 

汽车涂装是汽车制作进程中“三废”最多的环节;涂料中含有VOCs，但不开释VOC;涂料在涂装进程中，70%的VOCs将挥发;一条大型的车身涂装线每年排放的气体污染物总量或许高达数百吨。现在汽车涂装首要排气点如下：

 

(1)喷漆室废气

 

劳作安全卫生法规则，涂装工厂喷漆室的风速度应操控在0.25～0.35m/s的规模，排出废气为喷漆挥发的有机溶剂，首要成分为甲苯、二甲苯等，还含有少数未处理彻底的漆雾，损害物质为微量的苯、甲苯和二甲苯。其间二甲苯在废气中含量较高，对眼睛及上呼吸道有刺激效果，高浓度时对中枢神经体系有麻醉效果;一同二甲苯在大气中首要通过光解进行转化，转化速度慢，停留大气时刻相对较长，所以涂装车间一般以二甲苯排放浓度和排放速率作为对环境影响的首要依据。

 

(2)晒干间废气

 

中涂、面漆的湿漆膜在晒干进程中有机溶剂进行挥发，为避免晒干间的有机溶剂集合产生爆炸事端，晒干间应进行送排风，风速一般操控在0.2m/s左右，排风废气的成份与喷漆室排风废气的成份附近，但没有漆雾，有机废气的总浓度比喷漆室废气偏大，一般与喷漆室排风混合后会集处理。调漆间、废水处理间也有相似晒干间的有机废气排放。

 

(3)烘干室废气

 

电泳涂料与中涂面漆烘干均有废气排出，烘干废气的成分包括有机溶剂、树脂固化、热分化生成物等成份。电泳烘干废气中的总有机物浓度一般在500～1000mg/m3，中涂面漆烘干废气的首要组成为有机溶剂，烘干废气中总有机物浓度一般在2500mg/m3左右，都超过了CB16297-1996《大气污染归纳排放规范》的废气浓度限值要求，有必要处理合格后才干排放。电泳涂料烘干废气的有机物浓度尽管比面漆烘干废气低一些，但其恶臭物质，如甲乙酮肟的浓度更大，嗅觉更易发觉，更应该进行处理。

 

2沸石浓缩转轮处理汽车涂装VOCs技术

 

2.1沸石的概念

 

沸石是一种多孔性骨架型硅铝酸盐，挑选吸附、高效吸附，可作为离子交换剂、吸附分离剂、催化剂;内部的孔穴对大小不同的分子可进行挑选性吸附，通过改性得到新式的人工沸石，新式复合材料由于较高的空地率、好的化学稳定性，可调的孔结构和高的比表面积(介孔壁上附有微孔)，大为进步了吸附VOC的才能。沸石在介孔孔壁上存在微孔结构，微孔对低浓度甲苯显现出了杰出的吸附功能，这是由于沸石的孔径更大，在有序的介孔壁上附有微孔，这些结构上的差异使沸石的传质阻力十分小，从穿透点到吸附饱满之间的时刻要短，吸附速率更快。沸石的比表面积为1126m2/g，均匀孔径更大，介孔壁上附有微孔，因而传质阻力小，吸附有机物速率更快，微孔和介孔共存的特色，均匀孔径大，对大分子和高浓度的VOCs具有更好的吸附才能。

 

2.2沸石的制备

 

将6g三嵌段共聚物P123溶于225mL1.6mol⋅L-1的盐酸溶液中,拌和至溶解，将溶液转入40℃水浴中，600r⋅min-1下拌和10min后逐滴参加13.8mL正硅酸乙酯(TEOS)，滴定完成后，持续拌和24h，移入聚四氟乙烯内衬的晶化釜，100℃晶化24h后，冷却、抽滤、洗刷、烘干，以2℃⋅min-1的速率升至500℃，在该温度下焙烧5h去除模板剂，得到沸石。结构中含有大约20%的水分，因水分会受热而失掉，溫度下降而再吸收，使得它在水中煮沸时会冒泡泡，故以希腊语“ZEO”(沸騰)和“litos”(石头)命名称为Zeolite(沸石)。1立方微米的这种“超级旅馆”内竟有100万个“房间”!的这些房间能依据“旅客”(分子和离子)的性别、高矮、胖瘦、嗜好的不同主动开门或挡驾，肯定不会让“胖子”到“瘦子”的房间去，也不会使高个子与矮个子同住一室。依据沸石的这一特性，人们用它来挑选分子，获得很好的效果。这对在工业废液中收回铜、铅、镉、镍、钼等金属微粒具有特别重要的含义。

 

2.3沸石与活性炭吸附的比较

 

活性炭本钱较低，但存在寿命短、不稳定、受水气影响大、难脱附高沸点有机物、热气流再生进程中易产生火灾等缺陷。

 

沸石具有均匀微孔，其孔径与一般有机分子大小适当，具有耐高温、不可燃、杰出的热稳定性和水热稳定性等长处。

 

2.4沸石吸附的后续处理

 

涂装废气选用沸石转轮吸附+蓄热式燃烧方法，配用蓄热式燃化炉更高效、节能。蓄热式燃化炉(RTO)：废气通过一级换热器至460～500℃，如此可削减燃化炉之燃料消耗量，直燃式燃化炉一般操作温度约為730～760℃，运用高温将VOC废气燃烧反响成CO2及H2O转轮为蜂窝状结构。转轮吸附材料是可以吸附有机溶剂的疏水性分子筛。

 

转轮被分为3个区域即处理区、冷却区和再生区，转轮在一个电机带动下旋转，旋转速度1-6转/小时。转轮为蜂窝状结构。转轮吸附材料是可以吸附有机溶剂的疏水性分子筛。转轮被分为3个区域即处理区、冷却区和再生区，转轮在一个电机带动下旋转，旋转速度1-6转/小时。含有机溶剂的气体从处理区流往后变成相对洁净的空气，其有机溶剂含量最低可降至50mg/m3以下，到达国家环保排放要求。部分含有机溶剂的空气在再生风机的效果下从冷却区流往后，被再生加热器加热到180℃左右，然后流过转轮的再生区。当再生空气流过转轮时，吸附在转轮上的有机溶剂在高温效果下被脱附出来，一同被再生空气带走。转轮作业时，再生空气与处理空气的份额在1/3～1/10之间，再生空气中有机溶剂的浓度最高可到达处理前浓度的10倍。

 

2.5沸石脱附及换热蓄热式燃化炉对经转轮脱附出来的VOCs进行高温732℃裂解，裂解后的成分与O2反响，生成二氧化碳和水蒸汽换热体系：氧化炉出来的气体与脱附后的气体进行热交换，以使将进入氧化炉的气体温度到达适宜温度，然后削减氧化炉燃烧燃料。将换热后的热空气收回后通入到转轮的脱附区域，运用疏水型沸石的高温脱附功能，将吸附在沸石里边的小分子VOCs颗粒与沸石分隔，并与热空气一同进入下一个环节的进程。

 

3设备参数对去除功率的影响

 

(1)废气的温、湿度：操控进流温度低于40℃、相对湿度小于80%以下;

 

(2)转轮转速：每小时转轮转速3至4.5圈之间(随进流VOC浓度值略变);

 

(3)浓缩倍率：添加浓缩倍率将使得体系去除功率随之下降，但却可使得后端燃化设备削减燃料运用;

 

(4)脱附温度：满意之脱附温度有助于脱附程序之进行，但过高之脱附温度将或许使得转轮基材之余热无法于冷却区有用降温，以致于吸附区时转轮轮体仍处高温状况、不利于吸附程序进行。

 

4沸石浓缩转轮技术发展

 

现在沸石转轮首要依托进口，国际规模内沸石技术较完善的有瑞典Munters公司和日本西部技研公司。瑞典Munters产品以某汽车厂涂装生产线烟气流量为20000Nm/h3,排烟温度为200℃的1台电泳烘干炉为改造事例，在其烟气排烟管结尾改造装置余热收回体系，将烟温降至110℃排放，收回的余热将70℃的工艺回水加热至90℃,用于前处理槽液加热。项目施行后既能减轻环境污染，满意企业生产工艺要求，又到达节省燃料的方针。

 

4.1设计方案

 

该汽车厂涂装车间一楼设置有蒸汽站，蒸汽通过板式换热器加热热水，热水通过循环水泵送至前处理各槽体对槽液进行加热，换热后的水再送至板式换热器与蒸汽进行换热，热水的送水温度约为90℃，回水温度约为70℃。详细工艺流程：

 

为收回余热，节省蒸汽用量，在电泳烘干炉高温排烟管结尾设置一台与之匹配的复合管式余热收回体系，将烘干炉所排放的高温烟气降至110℃左右进行排放。

 

在原回水管路上新增循环水泵，通过水泵将回水送入余热收回体系内，与烘干炉排放的高温烟气进行换热后进入原回水管路，通过原循环泵将加热后的热水送至槽体加热槽液。电泳烘干炉余热收回体系工艺流程如图3所示：

 

4.2设计参数

 

余热收回体系的管式换热器选用复合管技术，原料悉数选用304不锈钢，换热方式为气液换热。设计烟气阻力200pa左右，烟气接口尺度与原烘干炉相一致。余热收回体系外形尺度依据现场实践情况进行非标设计。

 

4.3经济效益剖析

 

4.3.1收回热量的核算

 

已知烟气温度t1=200℃，烟气流量V=20000Nm3/h，通过余热收回体系后降至t2=110℃，则每小时收回热量Q可依据公式：Q=C.ρ.V.Δt

 

式中：Q为每小时收回的热量，单位kcal/h;

 

Δt为烟气温差，单位℃;

 

V为烟气在规范状况下的流量，单位为Nm3/h;

 

C为烟气定压比热容，单位是kcal/kg﹒℃;

 

Ρ为烟气密度，单位是kg/Nm3;

 

终究核算得Q≈75万kcal/h。

 

4.3.2加热热水量

 

已知热水进水温度t1=70℃，出水温度t2=90℃，余热运用率按85%，则可加热热水质量：

 

G=Q.0.85/[C(t2-t1)]

 

式中：G为热水量，单位为t/h:

 

Q为每小时收回的热量，单位kcal/h;

 

C为水的比热容，单位是kcal/kg﹒℃;

 

t1和t2为进出口水温

 

终究核算得G≈26t/h

 

4.4经济效益剖析

 

余热收回体系每小时可收回热量Q2=Q*85%=75*0.85=63.75万kcal/h，节省很多蒸汽，下降生产本钱，详细详见下表所示：

 

5结束语依据工程实例标明，装置烟气余热收回体系，可以进步生产线热功率，下降整体能耗，收回余热也越大，节省能源越多。如果在实践生产中可以保证余热运用率，不只可获得客观的经济效益，并且相应国家节能减排方针，为社会环境保护做出奉献。