沸石固定床吸附催化燃烧在汽车烘干线有机废气中的应用

文_叶巧苑 广州巨邦环保工程设备有限公司

某汽车配件生产厂家，在其生产工艺中有电泳、清洗等工艺，现已有一套TO炉处理系统，由于抽风效果较差，产生了大量的外溢气体。本文通过吸附-催化燃烧技术在该汽车配件生产厂家的应用，对吸附时间、温度、脱附时间及脱附温度等方面参数的调整对效果的影响进行综合性阐述。

1 吸附-催化燃烧处理技术的原理

针对此废气的特点，合理进行工艺的剖析，拟采用“前端除油除颗粒物+水汽预处理系统+沸石固定床吸附催化燃烧技术”来处理此类废气。生产车间溢出的有机废气经离心风机引出后，首先进入喷淋塔预洗，去除部分溶剂及烘烤油漆。再进入高效干式过滤器，去除废气中的尘杂和水分，之后通过沸石分子筛，利用沸石分子筛对有机物质的强吸附性将气体净化实现达标排放。吸附床经过一段时间的运行后会达到吸附饱和，此时开启脱附再生系统，进行脱附再生，脱附出来的气体通过催化燃烧装置燃烧生成二氧化碳、水和部分的热量等无害气体。

2 污染物浓度及排放标准

经处理后TVOC可符合广东省地方标准《表面涂装（汽车制造业）挥发性有机化合物排放标准》（DB44/816-2010）第二时段排放标准；本项目执行总VOC≦50mg/m3,苯≦1mg/m3,二甲苯≦18mg/m3。废气进气初始浓度＜300mg/m3。

3 设备治理效果工艺参数确定

针对该厂家产生的废气特点，在现场进行了各项技术参数的调整，最终达到排放标准。并在此系统的入口和尾端均安装了VOC浓度检测仪，在CO炉上及吸附箱中均安装了温度传感器，在CO炉入口和出口处安装了VOC浓度检测仪，然后用此次试验检测出来的结果，来调整此治理系统在正常运行过程中的各项技术参数。

此系统按10000m3/h进行产品设计（采用二吸一脱，试验时只采用一个吸附箱进行试验，即5000m3/h），此产品可以相应添加蜂窝沸石的用量且可以调整各个技术参数的合理范围。

4 吸附停留时间对治理效果的影响

4.1 调试步骤

通过调整管道的阀门来调整系统的风量（5000m3/h）；蜂窝沸石的量根据系统的效果进行添加；再开启两个吸附箱个数来确定工程应用的实际效果。

4.2 调试参数

吸附停留时间对治理效果参数见表1。

表1 吸附停留时间对治理效果参数表

4.3 结果与分析

此类废气的浓度较为均匀且稳定，在风量、浓度基本一致的情况下，随着蜂窝沸石的量增加而不断提高处理效果，最后在沸石量在＞0.9m3,停留时间＞0.6S情况下，VOCS排放浓度稳定在50mg/m3以下，去除效率＞85%。

5 脱附温度对脱附治理系统（CO炉）的影响

5.1 脱附原理

脱附再生过程：启动脱附风机、开启相应阀门和电加热器，对催化床内部的催化剂进行预热，同时产生一定量的热空气，当床层温度达到设定值时将热空气送入吸附床，沸石受热解吸出高浓度的有机气体，经脱附风机引入催化燃烧床，在贵金属催化剂的作用下于一个较低的温度进行无焰催化燃烧，将有机成分转化为无毒、无害的CO2和H2O，同时释放出大量的热量，可维持催化燃烧所需的起燃温度，使废气燃烧过程基本不需外加的能耗（电能），并将部分热量回用于沸石解吸再生，从而大大降低了能耗。当燃烧废气浓度较高、反应温度较高时，混流风机自动开启，补充新鲜的冷空气以降低温度、确保催化燃烧床安全、高效运行。本方案拟采用蜂窝状催化剂。同时，本项目中外溢气体的主要成份为苯类和乙二醇丁醚，因此设计脱附温度在240℃上下进行调整。

5.2 调试步骤

通过调整系统的鲜风的进气量及电加热器的功率来调整系统的脱附温度；每30min观察温度变化后对脱附效果的影响；最后再将调试实验确定的最有利于系统去除效果的温度来确定工程应用的实际效果。

5.3 调试参数

此类废气进气浓度约320mg/m3,处理风量10000m3/h，设计脱附风量为2000m3/h，每次脱附一个脱附箱，对应风量为5000m3/h，因此每吸附1h左右就需要进行在线脱附，脱附进气浓度均可调整在800mg/m3左右，调整吸附时间和脱附温度后的参数见表2。

表2 脱附温度对脱附治理系统效果参数表

5.4 结果与分析

在风量、浓度基本一致的情况下，去除效率最终在260～280℃之间达到平衡，实际工程中10000m3/h采用的脱附温度是280℃，去除效率＞95%。浓度超标的情况下系统自动将废气回流至入口处进行吸附后再达标排放。

6 吸附时间对脱附系统（CO炉）的影响

6.1 调试步骤

通过手动调整系统的脱附时间，确定进口的浓度，以确定最优的技术参数；每次实验增加脱附时间1h，以确定最优脱附时间；最后再将此参数应用于工程100%负荷风量。

6.2 调试参数

脱附温度对脱附治理系统效果参数见表3。

表3 脱附温度对脱附治理系统效果参数表

6.3 结果与分析

在处理风量、脱附风量和脱附的温度基本一致的情况下，随着吸附时间的延长，脱附系统的进气浓度不断升高，最终达到平均，但考虑到浓度太高对系统的影响，本方案选用中间值，在实际工程中10000m3/h采用的吸附时间为16h，去除效率＞95%。

7 结语

本项目VOC处理系统经调试投入运行后，经第三方检测分析处理前烟气中的VOCs浓度为325mg/Nm3，处理后烟气中的VOCs浓度为35mg/Nm3，证明在100%负荷运行下，采用沸石固定床处理技术对中低浓度的VOC气体处理效果较好且较为稳定。系统参数设定脱附温度为280℃，吸附时间建议16h进行脱附一次，且废气进入沸石吸附的停留时间建议大于0.7S。对废气含量较大、浓度稍高的、去除效率要求高且难处理的VOC气体处理的效率可达85%以上，推荐使用。