關(guān)鍵詞：吸附；催化燃燒；苯類(lèi)有機廢氣
摘要：通過(guò)一個(gè)實(shí)例工程介紹了一種吸附及催化燃燒工藝及其在治理苯類(lèi)有機廢氣方面的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)；說(shuō)明該工藝對苯類(lèi)有機廢氣的治理很有效，并在實(shí)踐中取得了良好效果。

一、吸附劑、催化劑的選擇

  1、吸附劑的選擇

根據吸附對象的不同，可選用的吸附劑有活性炭，浸漬活性炭，活性氧化鋁，浸漬活性氧化鋁，硅膠、分子篩，泥煤、褐煤、風(fēng)化煤，浸漬泥煤、褐煤、風(fēng)化煤，焦炭粉粒，白云石粉，蚯蚓類(lèi)。

但用于工業(yè)的吸附劑應能滿(mǎn)足如下要求：

①比表面積和孔隙率大；
②吸附能力強；
③選擇性好；
④具有一定的顆粒度，較好的機械強度、化學(xué)穩定性和熱穩定性；使用壽命長(cháng)，價(jià)格低廉，原料來(lái)源充足。

除了以上的要求外，還應考慮吸附質(zhì)的性質(zhì)、吸附質(zhì)分子的大小、吸附質(zhì)濃度，以及凈化要求、吸附劑來(lái)源等因素。

目前我司在治理某一苯類(lèi)有機廢氣項目時(shí)，采用的是活性炭纖維和蜂窩狀活性炭共裝，以減少系統阻力，增大吸附容量。

2、催化劑的選擇

元素周期表中過(guò)渡族元素及第Ⅷ族元素中的貴金屬具有催化氧化的性能，它們及其氧化物常被用作催化燃燒催化劑的活性成分，例如鈦、釩、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅的氧化物及鉑、鈀、釕等。目前國內催化劑可分為貴金屬催化劑、復合氧化物催化劑、稀土元素氧化物等三類(lèi)。貴金屬催化劑起燃溫度低，資源稀少，價(jià)格昂貴，易中毒；復合氧化物催化劑降低了成本，清除效果也很好；稀土元素氧化物具有助催化作用，能提高催化活性及熱穩定性。

蜂窩載體是比較理想的載體型式，它具有很高的比表面。壓力降較片粒柱狀低，機械強度大，耐磨，耐熱沖擊。

催化燃燒催化劑會(huì )發(fā)生中毒現象。為防止催化劑中毒，可在廢氣進(jìn)入反應器前設廢氣預處理裝置，清除廢氣中粉塵和毒物，并定期進(jìn)行再生和清洗等。

3、吸附催化燃燒工藝

以我公司某一采取固定床進(jìn)行吸附催化燃燒的凈化工程為例：

從噴涂車(chē)間來(lái)的含有漆霧、有機溶劑的廢氣，首先進(jìn)入凈化系統的預過(guò)濾器，進(jìn)一步除去漆霧。除去漆霧后的有機廢氣，進(jìn)入1#活性炭吸附床，利用活性炭將有機廢氣吸附下來(lái)。吸附可使有機廢氣凈化效率高達95%以上，經(jīng)吸附凈化的廢氣可直接排放。

當設置于活性炭吸附床出口管內的有機廢氣濃度監測裝置顯示，有機廢氣濃度即將超標時(shí)，2#活性炭吸附床自動(dòng)開(kāi)啟，對廢氣進(jìn)行吸附；而1#活性炭吸附床廢氣進(jìn)出伐門(mén)關(guān)閉，而脫附進(jìn)出口伐門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，轉入有機廢氣脫附過(guò)程。此時(shí)，脫附風(fēng)機、催化燃燒床內的電加熱器同步開(kāi)啟。脫附氣在活性炭吸附床、脫附風(fēng)機、熱交換器、催化燃燒床等設備間管道內閉路循環(huán)。通過(guò)控制脫附過(guò)程流量，將有機廢氣濃度濃縮10-20倍。脫附氣體經(jīng)催化床內設的電加熱裝置加熱至300℃左右時(shí)，在催化劑作用下起燃。催化燃燒過(guò)程凈化效率可達97%以上。燃燒后生成CO2和H2O并釋放出大量熱量，熱量可通過(guò)熱交換器回收，用來(lái)預熱進(jìn)催化燃燒床的脫附氣。一般達到脫附～催化燃燒自平衡過(guò)程須啟動(dòng)電加熱器1～2小時(shí)左右，達到熱平衡后可關(guān)閉電加熱裝置。此后，催化燃燒系統就靠廢氣中有機溶劑燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能，在無(wú)須外加能源基礎上使催化燃燒達到自平衡。當脫附氣中的有機氣體燃燒完畢后，其催化燃燒床溫度會(huì )逐漸下降至200℃左右，即可視為催化燃燒過(guò)程結束，系統仃止運行。

整套吸附和催化燃燒過(guò)程由PLC實(shí)現自動(dòng)控制，系統內裝有阻火伐、濃度監測儀、煙火噴滅裝置等。為了防止活性炭吸附床溫度過(guò)高發(fā)生自燃，補充催化燃燒所需要的空氣，系統內裝有補冷風(fēng)機。

考慮到凈化系統需要維修，在漆霧預過(guò)濾口器前加裝有旁路排空管路。

凈化工藝流程圖如下：

4、凈化工藝特點(diǎn)

與普通的吸附催化燃燒凈化有機廢氣工藝相比，本工藝中有幾個(gè)新特點(diǎn)，可確保系統運行安全和廢氣達標排放。

4.1、保證車(chē)間生產(chǎn)能正常進(jìn)行。

在漆霧過(guò)濾器前，加裝一安有電動(dòng)風(fēng)閥的放空旁路。在凈化設備正常運行時(shí)，該風(fēng)閥關(guān)閉；當凈化設備需維修時(shí)，該風(fēng)閥自動(dòng)開(kāi)啟，不會(huì )因凈化系統故障而影響車(chē)間的正常生產(chǎn)；

4.2、系統運行費用節省。

吸附材料采用蜂窩狀活性炭和活性炭纖維兩種材料，并將活性炭纖維置于蜂窩狀活性炭前。利用活性炭纖維吸附容量大、阻力小和吸附速度、脫附速度快的特點(diǎn)，以減小系統運行阻力，縮短脫附時(shí)間，節省運行費用，攔截透過(guò)漆霧過(guò)濾器的微小顆粒，防止污染蜂窩活性炭吸附材料，降低吸附材料的更換費用；

4.3、系統吸附功能得到最大程度的發(fā)揮。

在吸附床出口管內設置有機廢氣濃度監測裝置，當廢氣出口濃度因吸附床達到飽和即將超標排放時(shí)，指示吸附床自動(dòng)進(jìn)行切換，確保廢氣達標排放，以充分發(fā)揮吸附材料的吸附功能，避免脫附時(shí)間的盲目性；

4.4、系統運行更有安全保障。

一是在吸附床前、后，脫附風(fēng)機后，催化燃燒床前、后等處加裝有阻火閥，防止燃燒火焰回串；二是在吸附床內、催化燃燒床內設有煙火探頭和噴淋系統，確保系統安全運行；三是在脫附床、催化燃燒床等處設置高溫熱電偶，及時(shí)反應出各床溫度。

5、運行期經(jīng)濟性能

運行期內的經(jīng)濟性能是工藝選型的重要一環(huán)。除了盡可能增長(cháng)吸附時(shí)間，縮短催化燃燒時(shí)間，減少電加熱器的啟用次數；選擇相匹配的動(dòng)力；增強系統的預處理能力，在確保達標排放的前提下延長(cháng)活性炭、催化劑的使用壽命外，充分利用催化燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱量尤其重要。為此，我司在系統中增添了浮頭式換熱器，熱回收率在70%以下，將其熱量用于回收加熱進(jìn)入催化燃燒床的脫附氣體，以減少輔助燃料的消耗。

6、系統的安全生產(chǎn)

任何可燃物與氧或空氣的混合物都有兩種臨界組成，即爆炸下限和爆炸上限。從理論上講，在這兩個(gè)極限之間的混合氣體是可燃的或爆炸性的，因為當一定濃度范圍內的氧和可燃組分混合物被點(diǎn)著(zhù)后，在有控制的條件下就形成火焰，維持燃燒，而在一個(gè)有限的空間內無(wú)控制地迅速發(fā)展則會(huì )形成爆炸。因此，嚴格控制可燃物濃度和氧氣含量極為重要。由于各種碳氫化合物在空氣中爆炸濃度下限時(shí)，其燃燒的熱值及燃燒時(shí)的升溫大致相同，因而常將可燃物濃度與熱值、溫升聯(lián)系起來(lái)，把可燃物濃度用爆炸濃度下限的百分數來(lái)表示，為1%LEL（LowerExpsiveLimit）。大多數碳氫化合物每1%LEL所含熱值，大約可以使混合氣體溫升15.3℃。為安全計，通常將可燃物濃度沖淡在爆炸濃度下限以下燃燒 ，即將廢氣中可燃物濃度控制在25% LEL以下，以防止由于混合物比例及爆炸范圍的偶然變化，可能引起的爆炸或回火。為此，我司在系統中的脫附風(fēng)機、補冷風(fēng)機進(jìn)口，均裝有新鮮空氣進(jìn)口管道。