VOCS有機(jī)廢氣催化燃燒法凈化原理

吸附濃縮-催化燃燒工藝是活性炭吸附和催化燃燒的組合工藝,有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)了吸附-濃縮和催化燃燒三個(gè)過(guò)程:首先利用活性炭的多孔性和空隙表面的張力把有機(jī)廢氣中的溶劑吸附在活性炭的空隙中,使所排廢氣得到凈化;當(dāng)活性炭吸附飽和后,用熱風(fēng)脫附再生;被脫附出來(lái)的有機(jī)物在催化劑的作用下,能在較低溫度的狀況轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的二氧化碳和水。由該工藝和其凈化原理可知該工藝有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)由活性炭捕獲(吸附)廢氣中的有機(jī)物,使該工藝具有了活性炭吸附工藝的安全可靠、凈化效率高、適應(yīng)濃度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

(2)該工藝采用吸附-濃縮-催化燃燒組合工藝,整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了凈化過(guò)程閉環(huán)操作,有機(jī)物一次處理徹底;無(wú)二次污染。

(3)該系統(tǒng)組合緊湊,充分利用熱源,節(jié)省設(shè)備投資和操作費(fèi)用。首先有機(jī)物經(jīng)脫附后被濃縮(用熱風(fēng)脫附出來(lái)的有機(jī)物濃度比原來(lái)提高十幾倍到幾十倍),其濃度接近自然狀態(tài),在催化燃燒階段不需要外加熱源就可以分解為水和二氧化碳。其次該工藝設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中地利用了有機(jī)廢氣中有機(jī)成分的熱值。

一、噴漆廢氣處理設(shè)備活性炭吸附脫附催化燃燒：吸附-催化燃燒法：此法綜合了吸附法及催化燃燒法的優(yōu)點(diǎn)，采用新型吸附材料(蜂窩狀活性炭)吸附，在接近飲和后引入熱空氣進(jìn)行脫附、解析，脫附后廢氣引入催化燃燒床無(wú)焰燃燒，將其徹底凈化，熱氣體在系統(tǒng)中循環(huán)使用，大大降低能耗。本法具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、投資省、運(yùn)行成本低、維修方便等特點(diǎn)，適用于大風(fēng)量、低濃度的廢氣治理，是目前國(guó)內(nèi)治理有機(jī)廢氣較成熟、實(shí)用的方法。

二、噴漆廢氣處理設(shè)備活性炭吸附脫附催化燃燒：廢氣收集——活性炭吸附塔——風(fēng)機(jī)——達(dá)標(biāo)排放。活性炭吸附塔的漆霧凈化器由兩級(jí)干式過(guò)濾器，一級(jí)漆霧過(guò)濾棉和一級(jí)高效過(guò)濾器組成。漆霧過(guò)濾棉主要過(guò)濾從干式過(guò)濾器逃逸的細(xì)微顆粒物及進(jìn)一步分離漆霧中的稀釋劑。高效過(guò)濾器主要分離顆粒物，使顆粒物凈化效率達(dá)到99%以上。漆霧凈化器具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、投資少、安裝與維護(hù)方便。運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用低;不需要頻繁更換濾料，漆霧顆粒處理簡(jiǎn)單，不會(huì)造成二次污染等特點(diǎn)。

二、噴漆廢氣處理設(shè)備活性炭吸附脫附催化燃燒的凈化工藝多種多樣，但必須經(jīng)過(guò)以上一級(jí)凈化與二級(jí)凈化的復(fù)合型處理。

三、根據(jù)業(yè)主要求及我公司長(zhǎng)期治理有機(jī)廢氣的經(jīng)驗(yàn)，噴漆室排出的尾氣中含定量漆霧，屬于粘性物質(zhì)，所以在廢氣進(jìn)入活性炭吸附裝置前必須要進(jìn)行預(yù)處理，否則，廢氣進(jìn)入活性炭吸附裝置會(huì)造成不必要的麻煩，甚至使活性炭失效，因?yàn)閺U氣中的粘性顆粒容易使活性炭“堵死”，企業(yè)要做好前面的除漆霧工作。

催化燃燒工藝流程

根據(jù)廢氣燃燒的熱量平衡，催化燃燒工藝流程可分為3種。

(1)預(yù)熱式。有機(jī)廢氣溫度和濃度都較低，熱量不能自給，因此在進(jìn)入反應(yīng)器前需要在預(yù)熱室加熱升溫。燃燒凈化后氣體在熱交換器內(nèi)與未處理廢氣進(jìn)行熱交換，以回收部分熱量。該工藝通常采用或電加熱升溫至催化反應(yīng)所需的起燃溫度。

(2)自身熱平衡式。當(dāng)有機(jī)廢氣排出時(shí)溫度高于起燃溫度(350℃左右)且有機(jī)物含量較高時(shí)，熱交換器回收部分凈化氣體所產(chǎn)生的熱量，在正常操作下能夠維持熱平衡，無(wú)需補(bǔ)充熱量，通常只需要在催化燃燒反應(yīng)器中設(shè)置電加熱器供起燃時(shí)使用。

(3)吸附濃縮 催化燃燒。當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低，采用催化燃燒需耗大量燃料時(shí)，可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后通過(guò)熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附濃縮成為高濃度有機(jī)廢氣(可濃縮10倍以上)，再進(jìn)行催化燃燒。

此時(shí)，不需要補(bǔ)充熱源，就可維持正常運(yùn)行。對(duì)于有機(jī)廢氣催化燃燒工藝的選擇主要取決于： (1) 燃燒過(guò)程的放熱量，即廢氣中可燃物的種類(lèi)和濃度；

(2) 起燃溫度，即有機(jī)組分的性質(zhì)及催化劑活性；

(3) 熱回收率等。

當(dāng)回收熱量超過(guò)預(yù)熱所需熱量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自身熱平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)需外界補(bǔ)充熱源，這是的催化燃燒的應(yīng)用。

催化燃燒裝置具有 VOCs 去除效率高、能耗低、自動(dòng)化操作方便等特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。目前在我國(guó)，相對(duì)于傳統(tǒng)吸附技術(shù)與生化技術(shù)等VOCs 處理方法，催化燃燒工藝市場(chǎng)的占有率超過(guò)22%，其在國(guó)外市場(chǎng)占有率高達(dá) 29%，顯示出其日益成熟并且被市場(chǎng)廣泛接受的趨勢(shì)[4]。催化燃燒裝置適合處理中小風(fēng)量（800~30 000 m3/h）廢氣，在風(fēng)量較大、VOCs 質(zhì)量濃度過(guò)低的情況下，可采用上游安裝沸石轉(zhuǎn)輪對(duì)氣體進(jìn)行濃縮，下游利用催化燃燒裝置進(jìn)行氧化處理的協(xié)同方法進(jìn)行處理?？傮w來(lái)說(shuō)，催化燃燒裝置與工藝是一種經(jīng)濟(jì)方便的 VOCs 廢氣處理方式。