喷涂有机废气治理工程应用

石油、化工、喷漆、印刷、金属表面处理等行业都需利用有机溶剂作为稀释剂或清洗剂,在使用过程中,部分溶解剂挥发性有机气体进入大气中,有机废气中的污染物毒性强、种类多,如不能良好治理将导致破坏生态环境、危害人体健康。
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1 工程概况

项目产生的有机废气来源于喷涂车间,废气主要有苯、甲苯和二甲苯等有机污染物。废气量按 13000 m 3 /h 设计。净化后气体中有机废气最高充许排放浓度指标符合广东省《大气污染物排放限值》DB44/T27-2001 第二时段二级标准。

2 工艺设计

2.1 工艺原理 [1]

有机废气处理技术主要包含吸收法、活性炭吸附、催化燃烧等技术的应用:

2.1.1 吸收法

吸收法治理 VOCs 气体是利用吸收液将气相 VOCs 溶解进液相中,针对 VOCs 的亲疏水性,选择不同的水性溶解或有机溶剂作为吸收剂,再利用 VOCs 与吸收液的物化性质不同进行分离。一般采用物理吸收,即将 VOCs 气体通入喷淋吸收装置,使废气得到净化。

2.1.2 吸附法

吸附法具有成本低、去除率高、工艺成熟等优势,是处理低浓度 VOCs 的主要工艺。利用固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力,气体与固体表面发生接触时,气相中的污染物被吸附在表面,从而得以净化。活性炭吸附法具有吸附容量大、效率高且吸附脱附速率快等优点,该法在国内最常用处理有机废气方法,技术相对成熟。

2.1.3 催化燃烧法

在催化剂作用下,把废气中的 VOCs 组分氧化成无害无臭的二氧化碳和水;大部分 VOCs 组分具有可燃烧性,催化燃烧为无火焰燃烧,与热力燃烧和直接燃烧对比,安全性更好,要求的燃烧温度更低。本法起燃温度低、节能、净化效率高、操作方便、占地面积大、设备投资较大,适用于高温或高浓度的有机废气。催化燃烧法已成功应用于金属印刷、油漆、化工、喷涂等多种行业中净化有机废气。针对车间产生的有机废气,本项目采用组合工艺:喷淋塔吸收+干式过滤器+活性碳吸附浓缩催化燃烧治理工艺。

2.2 工艺流程

 

2.3 工艺说明

本项目工程对车间产生的有机废气,方案采用喷淋+干式过滤器+活性炭吸附浓缩催化燃烧工艺。有机废气先经过喷淋塔,将废气中浓度较高有机溶剂捕集到水相,水喷淋吸收过程产生的吸收液,可循环使用,当循环水喷淋液中有机溶剂达到一定的浓度时,进废水处理系统进行生化处理,并定期向循环喷淋吸收系统补充水。废气经过喷淋后进入干式过滤器,将废气中的水雾去除,避免水雾吸附在活性炭上,影响活性炭的吸附效率和使用寿命。活性碳吸附浓缩催化燃烧装置进行深度处理,有机气体在装置内有机物质被活性炭特有的作用力截留在其内部,净化后的气体经外排风管高空达标排放。活性炭吸附装置两套并联运行,当活性炭吸附装置 1 饱和后,关闭塔内进气和出气阀门,同时打开活性炭吸附装置 2 的管道阀门。运行活性炭再生脱附系统,将浓缩的高浓度有机废气输进催化燃烧床进行燃烧处理,氧化燃烧后的气体达标排放;脱附再生后的活性炭下一个流程重新开始工作。

催化燃烧装置内设加热室,启动加热装置,进入内部循环,当热气体达到有机物的沸点时,有机物就从活性炭内解吸出来,进入催化燃烧室进行催化反应分解成二氧化碳和水,且产生能量。利用释放出的能量再进入吸附床脱附时,此时加热装置完全停止工作,有机废气在催化燃烧室内维持自燃,尾气再生,循环进行,直至有机物完全从活性炭内部分离,至催化燃烧室分解。活性炭得到了再生的同时,有机物也得到分解处理。

2.4 工艺设计

2.4.1 集气罩

在各废气排放点设适合的收集罩收集废气,再连接到总管引至废气处理装置。

2.4.2 喷淋塔

产生的有机废气:总产生量 13000 m 3 /h。

 

2.4.3 干式过滤器

标准设备:Q=13000 m 3 /h

2.4.4 活性炭吸附浓缩催化燃烧装置

标准设备:Q=13000 m 3 /h活性炭吸附装置流速 0.35m 3 /s;催化燃烧参数:运行温度:300~450 ℃,净化效率:95 %以上活性炭吸附浓缩催化燃烧装置是根据吸附和催化燃烧两个基本原理,即吸附浓缩-催化燃烧法,该设备采用双气路连续工作,设备两个吸附装置交替使用。催化燃烧装置由催化反应室、热交换室和加热室构成。

2.4.5 加压风机

每套喷淋装置设计一台耐腐蚀离心风机,风机规格及参数如下:风量:Q=10134~20628 m 3 /h;风压:2004~2734 Pa;风机功率:15 kw;型号:4-72No.6C;风机数量:1 台。

3 运行情况

项目经过调试后,污染物指标均能达标排放。监测数据如下:

 

第三方检测机构对净化装置进出口尾气的检测结果如表1所示,检测结果显示排放浓度和速率均满足排放标准要求。从净化装置的运行效果分析,主要监控指标苯、甲苯和二甲苯的去除率均达到96 %以上。

本项目活性炭吸附浓缩催化燃烧装置,其中包含吸附+热脱+催化燃烧联合工艺,先利用活性炭吸附富集低浓度 VOCs,活性炭饱和后,通过热解脱附富集的 VOCs 进行催化燃烧,因为脱附后的 VOCs 气量小且 VOCs 浓度高,脱附的高浓度 VOCs 通过催化燃烧放热可用于活性炭再生和预加热催化燃烧气体,大大的降低项目的运行费用。

4 结论

本项目自竣工以来,净化后气体中有机废气污染物最高充许排 放 浓 度 指 标 均 符 合 广 东 省 《 大 气 污 染 物 排 放 限 值 》DB44/T27-2001第二时段二级标准的要求。本项目采用喷淋+干式过滤器+活性炭吸附浓缩催化燃烧工艺,运行稳定、污染物去除效率高及运行费用低,为新建的有机废气处理工程项目设计和环境保护提供了示范,有助于实现企业绿色可持续发展,降低区域大气环境污染负荷,改善区域环境空气质量。

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