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(jī)物濃度低。本文采用先進(jìn)的工藝,設(shè)計(jì)出一套有效的處理方案,對有機(jī)廢氣進(jìn)行的凈化處理。該方案利用新型活性炭吸附低濃度的有機(jī)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(jī)物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。結(jié)果表明,活性炭可以將有機(jī)廢氣有效吸附,實(shí)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(jī)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(jī)廢氣。這些廢氣具有沸點(diǎn)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(jī)物含量是美國城市的數(shù)倍，工業(yè)生產(chǎn)排放的有機(jī)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(hù)措施外，還要盡量避免有機(jī)廢氣的排放，收集與凈化有機(jī)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(jī)物(VOCs)以及催化燃燒的原理，即將大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣通過蜂窩狀活性炭吸附實(shí)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(jī)物被送到催化燃燒床進(jìn)行催化燃燒，內(nèi)部的有機(jī)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(shí)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(jī)等設(shè)備。

相比其他有機(jī)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(jī)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(dá)到。

2處理工藝設(shè)計(jì)

2.1預(yù)處理

對于有機(jī)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(jī)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(yùn)行，人們需要在處理時利用率的過濾器進(jìn)行過濾。

2.2吸附操作

經(jīng)過預(yù)處理的有機(jī)廢氣，在風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)廢氣卻達(dá)到較高的凈化效果。經(jīng)過凈化后的潔凈廢氣可以達(dá)到相關(guān)大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，在風(fēng)機(jī)的作用下，其可以達(dá)到15m高排氣筒的排放標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)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(dá)到設(shè)定的溫度后，將熱空氣引入脫附床內(nèi)部，有機(jī)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(jī)廢氣在外力的作用下進(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)而影響整個廢氣治理系統(tǒng)的性、為此，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)含有冷空氣補(bǔ)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(jī)廢氣濃縮為小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣，同時利用催化燃燒室將有機(jī)氣體轉(zhuǎn)化為CO2以及H2O，并保持穩(wěn)定的自燃燒。實(shí)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(yùn)行成本低等優(yōu)勢。