活性炭吸附脱附催化燃烧在喷漆废气领域的应用

活性炭吸附脱附催化燃烧在喷漆废气***域的应用

 

在一些产品的喷漆、烤漆生产过程中，会有***量的工艺废气排放，对自然环境造成极***的破坏，给操作人员的健康带来极***的威胁。具体来说，许多挥发化合物，如苯、甲苯、乙苯和乙酸乙酯，被用作涂层溶剂和稀释剂。这些有机溶剂在喷涂过程中不会吸附在工件表面，而是全部挥发到空气中，成为有机废气。这些废气在常温下具有沸点低、常温下容易挥发的***点，对周围环境和操作人员的健康影响很***。

我***部分***城市空气中蒸腾有机质含量是美***城市的数倍，工业生产排放的有机废气已成为我***城市空气污染的主要因素。这些气体在蒸腾时会有刺鼻的气味，对操作人员的健康造成极***的危害。短期接触后会引起烦恼和头晕，吸收后很多会损伤人体内脏和神经系统。因此，在工业生产活动中，除了选择必要的保护措施外，还应尽量避免有机废气的排放，并对有机废气进行综合收集和净化。

一、基本原则

该方案采用蜂窝状活性炭作为吸附剂，采用吸附净化、脱附再生、蒸腾有机物(VOCs)浓缩和催化燃烧的原理，即通过蜂窝状活性炭吸附***风量低浓度有机废气来完成空气净化的政策。活性炭充分吸附后，通过热空气脱附再生，脱附得到的浓缩有机物送入催化燃烧床进行催化燃烧，内部有机物被氧化成无害的CO2和H2O。燃烧后，热废气通过热交换器加热冷空气，热交换后，冷却气体部分排出，部分用于蜂窝活性炭的脱附和再生，从而结束节能政策。整套设备包括预过滤器、吸附床、催化燃烧床、风机等设备。

与其他有机废气处理方法相比，该方法是一种归纳处理方法，吸收了其他方法的***点。该技术更加成熟可靠，在处理***风量低浓度有机废气方面具有很******势。在催化燃烧的作用下，净化效果可以达到***。

二、处理过程规划:

2.1吸附操作

有机废气在风机的作用下被引入吸附床，并均匀分布在活性炭表面。根据分子间的范德瓦尔斯力，活性炭会将有机废气吸附在表面，所需时间较少，但时间越长，吸附越彻底。它们之间没有***的化学反应，但有机废气净化效果很高。净化后的清洁废气可达到相关空气污染物的排放标准，在风机的作用下，可达到15m高排气管的排放标准。每套废气净化处理系统包含三个等级的吸附床，两个用于吸附，一个用于脱附，三套设备可依次运行。

2.2脱附和催化燃烧

活性炭吸附至充满后，将其切换至脱附床，以脱附所需的额外热量。加热设备在催化氧化床内部，催化剂打开后一起预热。催化氧化床达到设定温度后，向脱附床中通入热空气，有机废气在加热作用下从活性炭表面完全分解。

高浓度有机废气在外力作用下进入氧化床，在金属铂的催化下燃烧分解成H2O和CO2。废气通过这种操作得到净化。这种燃烧过程的***点是低温、快速、无焰，并产生***量热量。人们可以将活性炭再次用于有机废气的脱附和燃烧氧化，进而降低能耗。

当有机废气浓度较高时，燃烧产生的热量过多会导致催化氧化床温度升高，影响整个废气处理系统的安全性。因此，本文所规划的系统包含有冷风补充设备，通过引入新鲜空气来降低反应温度，从而保证系统运行的安全性。

这个方案有很多***点。***先选用新型高效活性炭，吸附床结构稳定合理，吸附效果******提高。其次，用金属铂启动催化燃烧，将有机废气分解成无毒无害的H2O和CO2，完成高效彻底的净化；***三，燃烧过程温度低且安全，燃烧过程中产生的热量可以回收利用，热量损失少，能耗显著降低；***后，系统设备的规划设备采用各种方法消除安全隐患，操作简单，便于后期使用和处理。

三、模块的操作方法:

3.1吸附剂的选择和参数设置

活性炭具有比表面积***、吸附能力强、成本低的一级***势。它是一种常见的挥发性有机化合物污染吸附剂。粉末状态的活性炭不方便更换，活性炭纤维含有规则的微L结构，吸附容量***，短暂地一起落下，成本高。蜂窝活性炭风速高、阻力小，可用于***风量低浓度废气的吸附。本文选用蜂窝状活性炭，吸附床结构为抽屉式组装方式，使用时便于装填和拆卸。

3.2催化燃烧计划

3.2.1换热器

换热器的结构比较乱。为了降低生产成本，方便后续设备，本文选择了结构简单的固定管板换热器。冷气通过外壳，热气通过管程。

3.2.2电加热室

该方案中，加热室仅提供启动时预热气体所需的热量，苯催化燃烧后有***量预热可用，因此所需的热能较低，无需额外加热天然气或液化石油气即可通过电加热实现。

3.2.3保温模块的处理

催化燃烧一体化设备内部温度远高于常温，需加保温处理，以免对工人造成伤害。保温用保温棉的材料为硅酸铝纤维毡，根据燃烧室可能的***温度400℃来规划，保温棉的厚度为64 mm。

3.3阻火器的规划

阻火器由许多细长通道或缝隙组成，当火焰进入这些细长通道时，形成许多细长的火焰流。由于通道或孔的传热面积***，火焰通过通道壁换热后温度下降，达到一定程度后火焰就熄灭了。阻火器是一种用于阻挡燃烧气体或易燃液体的发散火焰的装置。在催化燃烧挥发性有机化合物的反应器中，如果有火星，会引发气体火焰的出现，促进整个管网的燃烧，因此阻火器有很***的作用。阻火器外壳的尺寸与流体阻力直接相关。一般壳体的直径约为配合使用的管道直径的4倍，即D=4d。本文按照标准规划，采用明火和沉默端进行燃烧。该方案采用无焰燃烧方式。假设D=4d，阻火器会过***。根据实际操作要求，本次规划数据为D=2d，视点为60o。阻火器为1mm不锈钢材质，管径500mm×200mm，跑偏视点60o，外壳前半部高度250×sin60o=433mm。

四、该计划的***点:

该方案选择吸附-催化燃烧法处理喷漆废气。先用蜂窝活性炭吸附床一个接一个打开吸附，吸附充分的活性炭一起去除。通过吹出80%的热空气，将***风量、低浓度的有机废气浓缩成小风量、高浓度的有机废气，通过催化燃烧室将有机气体转化为CO2和H2O，保持稳定的自燃。实践证明，与传统工艺相比，该处理方法具有净化效率高、无二次污染、运行成本低等***点。