含苯乙烯VOCs廢氣治理
摘要:在聚脂類絕緣漆烘烤成膜的過程中,，活性稀釋劑苯乙烯以氣體狀態(tài)釋出,，成為帶惡臭、刺激性氣味的VOCs廢氣,，對大氣環(huán)境造成污染,。采用吸附—催化燃燒綜合凈化工藝對該廢氣進行治理，實踐證明是可行的,。文章通過一個工程實例介紹了該凈化工藝的工藝路線,、設(shè)備參數(shù)和運行情況，并說明其特點以及注意事項,。
關(guān)鍵詞:苯乙烯,VOCs,活性炭吸附,催化燃燒,廢氣治理
1 前言
近年來,，我國已成為家電、電子原件,、玩具（包括電動玩具）的全球供應(yīng)商,，其中珠三角的出口份額占全國的大部分。在電器絕緣漆的使用上,，由于聚脂類絕緣漆具有涂膜光澤高,、色彩鮮艷、保光性強,、耐水,、耐溶劑、耐磨性好,、耐腐蝕,、電絕緣性優(yōu)良的優(yōu)點，已日漸成為漆包線,、電機,、電器的絕緣漆的主流。聚脂漆是以聚酯樹脂為主要成膜物質(zhì)的涂料,。聚酯樹脂是用多元醇和多元酸縮聚而成的高分子化合物,，可分為飽和樹脂與不飽和樹脂兩類,，后者具有代表性。以不飽和聚酯樹脂作為主要成膜物質(zhì)的涂料是以活性稀釋劑（如苯乙烯）作為稀釋劑,，屬無溶劑漆,，固體分為100%，一次施工可獲得較厚的漆膜[1],。在聚脂類絕緣漆中苯乙烯占45%～60%,，在烘烤成膜的過程中，苯乙烯以氣態(tài)釋出,，成為帶惡臭的,、刺激性VOCs氣體，對大氣環(huán)境會造成污染,。
苯乙烯屬芳香類碳氫化合物,，在國家標準《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）中被列為惡臭污染物。
2 含苯乙烯VOCs廢氣治理技術(shù)
含三苯類VOCs廢氣治理的報導(dǎo)較多[2][3][4],，含苯乙烯VOCs廢氣治理的報導(dǎo)尚少見。
廣東某環(huán)境系統(tǒng)有限公司的馬達浸漆生產(chǎn)線使用東芝牌絕緣漆,，苯乙烯含量59%,，烘漆線廢氣排放量5000m3/h，入口廢氣濃度500mg/m3,，采用吸附-催化燃燒綜合凈化工藝處理,，取得十分滿意的效果。廢氣治理工藝流程如圖1所示,。
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活性炭吸附裝置一備一用,，當一臺設(shè)備處在運行狀態(tài)下，另一臺設(shè)備處于再生或備用狀態(tài),。主要設(shè)備配置見表1,。
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3 廢氣凈化設(shè)備的運行
吸附-催化燃燒綜合凈化法是將吸附和催化燃燒兩種凈化工藝有機地結(jié)合起來，VOCs廢氣先通過吸附床,，在此,，氣體中的有機物被吸附劑吸附，氣體得以凈化達標排放,。吸附床一般配置兩臺以上,，輪換使用。當一臺吸附床吸附的有機物達到規(guī)定的吸附量時（即吸附飽和時）,，切換到另外一臺吸附床繼續(xù)吸附凈化,，已飽和的吸附床即可啟動脫附再生程序。
脫附再生是在再生風(fēng)機,、補冷風(fēng)機,、待再生吸附床與催化燃燒裝置之間組成的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進行,，由PLC控制。先啟動催化燃燒裝置的電熱管將催化床升溫,，接著啟動再生風(fēng)機將空氣送入催化床吸熱后,，熱風(fēng)進入吸附床，有機物從活性炭內(nèi)解吸出來,，熱風(fēng)所含VOCs的濃度較高,，從吸附床出來后進入催化燃燒裝置內(nèi)的板式換熱器吸熱后進入催化床，熱風(fēng)中的VOCs被催化燃燒,，氧化成CO2和H2O,，在再生風(fēng)機的驅(qū)動下熱風(fēng)繼續(xù)再進入吸附床循環(huán)解吸。由于循環(huán)熱風(fēng)中的VOCs濃度高,，催化床的溫度可以由催化燃燒產(chǎn)生的熱量來維持,，電熱管可自動切斷電源，不需外來能源,，可達到余熱利用節(jié)能的目的,。經(jīng)過一段時間的循環(huán)脫附后，吸附床已獲得再生,，離開吸附床的熱氣中的VOCs濃度大幅降低,，催化床的溫度必須重新依靠電熱管加溫來維持，這說明吸附床已完全再生完畢,，PLC令控制系統(tǒng)進入降溫冷卻程序,，自動關(guān)閉電熱管的電源，補冷風(fēng)機啟動,，將冷風(fēng)送入循環(huán)系統(tǒng),，對催化床和吸附床進行冷卻，當吸附床的溫度低于50℃時,，脫附再生操作結(jié)束,，吸附床進入備用狀態(tài)。
4 廢氣凈化工藝的特點
（1）吸附-催化燃燒綜合法通過兩種凈化工藝設(shè)備的組合,，使大風(fēng)量,、低濃度的VOCs廢氣變?yōu)樾★L(fēng)量、中高濃度的有機廢氣進行凈化處理,。通過控制,，可使脫附后氣流中的有機物濃度較吸附操作時提高10倍以上，而脫附氣流量僅為總排風(fēng)量的1/20～1/10[5],。由于高濃度VOCs適用于催化燃燒凈化,，而燃燒產(chǎn)生的熱量可用來脫附，所以能源消耗低，運行成本低,。
（2）吸附劑選用蜂窩狀活性炭,。具有床層阻力小，比表面積大,，升溫,、降溫速度快，炭床溫度均勻,，具有高效節(jié)能和安全的優(yōu)點,。蜂窩炭開孔：1600孔/dm2，容重：420kg/m3,。
（3）催化劑采用以堇青石蜂窩陶瓷體負載貴金屬Pd,、Pt的KMF-12A型催化劑，氣體流動阻力小,、反應(yīng)起始溫度低,、活性高、空速適應(yīng)范圍寬,。當烴類等有機物濃度在2000～8000mg/m3,、空速10,000～30,000h-1、反應(yīng)氣入口溫度180℃～300℃的條件下,，凈化效果≥98%,。耐熱性能好，可耐受900℃高溫的短時期沖擊,。使用壽命長，一般不少于7200h,。
（4）在脫附再生操作的后期,，由于VOCs濃度大幅減少，催化床的溫度必須重新依靠電加熱來維持,，這樣催化床的升溫曲線上有明顯的“拐點”,，提示活性炭的再生已完成，無需依靠監(jiān)測分析手段,，非常直觀,、可靠。
（5）設(shè)備及管道系統(tǒng)設(shè)置有防爆口,、阻火器和感溫報警裝置,。活性炭吸附床內(nèi)還設(shè)有超溫自動灑水裝置,，確保運行安全,。
（6）活性炭的脫附再生不使用蒸汽，無需鍋爐等設(shè)施，也不會產(chǎn)生二次污染,。
（7）活性炭再生采用體內(nèi)再生法,，可減輕勞動強度，減少活性炭的損耗,，保持工作環(huán)境衛(wèi)生清潔,。
（8）凈化系統(tǒng)自動化程度高，基本上無需人值守,，高效而安全,。
5 設(shè)計注意事項
5.1 苯乙烯冷凝液
由于苯乙烯的沸點較高（146℃），在管道中有少部分苯乙烯氣體會冷凝成油狀液體,，故廢氣管道應(yīng)設(shè)計有一定的坡度,，并在最低處設(shè)置收集裝置。阻火器應(yīng)采用金屬網(wǎng)的形式,，且須設(shè)計成“快開式”,，便于將金屬網(wǎng)拆下清洗。
5.2 活性炭脫附再生溫度控制
活性炭的脫附再生控制以熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)各點的溫度為依據(jù),。而活性炭床的溫度又是安全操作的關(guān)鍵,。本例中，催化燃燒裝置有2組電熱管,，根據(jù)需要可開1組或2組或全部關(guān)閉電熱管,。循環(huán)系統(tǒng)中共有4個測溫點分別測量催化燃燒裝置的加熱室溫度和催化床溫度、熱風(fēng)管上的熱風(fēng)溫度和炭床溫度,，分別用T加,、T催、T風(fēng),、T炭表示,，溫度自控設(shè)置見表2。
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6 炭床脫附再生升溫曲線
1#炭床脫附再生升溫曲線如圖2所示,。
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從圖2中可以看出,，從12:51開始至14:10的1小時20分鐘時間內(nèi)，催化床的溫度均維持在220℃以上,，活性炭床實現(xiàn)正常的脫附再生操作,，2組電熱管基本關(guān)閉，催化床溫度靠催化燃燒反應(yīng)放熱來維持,。14:10以后,，電熱管的啟動很頻繁，說明炭床脫附已完全,，系統(tǒng)自動開始冷卻操作,。
7 結(jié)論
實踐證明，采用吸附—催化燃燒綜合法處理含苯乙烯VOCs廢氣是成功有效的。吸附劑采用蜂窩活性炭,，催化劑采用以堇青石蜂窩陶瓷體負載貴金屬Pd,、Pt的KMF-12A型催化劑。該凈化工藝具有阻力小,、能耗低,、活性炭脫附再生操作方便、可利用催化燃燒反應(yīng)余熱,、再生效果好,、無二次污染、自動化程度高,、安全可靠等優(yōu)點,。
參考文獻：
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