一體化碳纖維+催化再生設備處理VOCs

鐘 菲，蔡周祥（佛山市順德區順環市政工程設備有限公司，廣東 佛山 528300）

?

一體化碳纖維+催化再生設備處理VOCs

鐘 菲，蔡周祥
（佛山市順德區順環市政工程設備有限公司，廣東 佛山 528300）

摘 要：連續沉浸機在生產過程中產生的廢氣中主要含有苯乙烯、VOCs污染因子，宜采用活性碳纖維吸附+催化燃燒工藝進行凈化。通過工程實例介紹了活性碳纖維吸附+催化燃燒一體化設備的構造、工作原理、設備參數、注意事項以及運行效果。

關鍵詞：一體化；活性碳纖維；苯乙烯；VOCs

1 項目概況

佛山市某電子有限公司是一家從事微型高壓變壓器及其零部件生產經營的企業。該公司的浸漆房內配有韓國進口變壓器連續沉浸機2臺，房間為全封閉狀態。在變壓器浸漆烘干過程中，使用的絕緣漆含有機溶劑（苯乙烯），廢氣中的主要污染物為苯乙烯及非甲烷總烴。廢氣來源分為兩部分：1）烘干固化過程收集的高溫廢氣高風量9000m3/h（200℃）；2）浸漆、滴漆、冷卻、上下料、配漆罐、真空泵排氣管以及室內空間收集的低溫廢氣低風量17，000Nm3/h。兩部分廢氣混合后的25，000m3/h（45℃）。

2 廢氣處理工藝及主要處理設施

2.1 廢氣處理工藝

該工程高溫廢氣采用催化燃燒技術處理后經降溫再與車間低溫廢氣混合后，采用活性碳纖維吸附 + 催化燃燒再生的工藝路線，主設備選用國內企業自主研發的FTX型VOCs廢氣凈化裝置。工藝流程見圖1。

2.2 工藝要點簡介

2.2.1 催化燃燒凈化設備

HCR型催化凈化設備是專用于高濃度有機廢氣催化燃燒凈化處理的關鍵設備，由電加熱室、催化床（內填蜂窩狀催化劑）、換熱器及電器儀表等部分組成。其工作原理是在鉑（Pt）、鈀（Pb）等貴金屬催化劑的作用下，使廢氣中的有機污染物在較低的溫度下（通常為220℃～300℃）和較短的反應時間內（0.05～0.2s）轉化成無害的H2O和CO2氣體［1］。并釋放出大量反應熱，這些熱量可維持催化燃燒所需的起燃溫度，維持催化燃燒反應不斷進行。溫度監控等措施又通過PLC控制各項反應指標，使反應有序、準確、安全進行。

圖1 工藝流程圖

2.2.2 FTX型VOCs廢氣凈化裝置

（1）裝置的基本構造

FTX型VOCs廢氣凈化裝置的基本構造為：預處理-吸附-脫附-催化燃燒凈化（設備結構圖見圖2）。

圖2 設備結構圖

1）預濾器內設多層復合濾材，其材質為不銹鋼絲網和活性碳纖維網各一組，能有效過濾攔截細小的顆粒粉塵，保證后續的活性碳纖維不受污染而失效。2）采用活性碳纖維（黏膠基 ACF）作吸附劑對VOCs分子或分子團進行快速、高效吸附，廢氣得以凈化達標排放。3）每套裝置由預濾器、吸附器（由 6 個吸附單元組成）、引風機、催化燃燒裝置、脫附風機、控制箱、自動閥門和統一底座等組合成一臺一體化裝置，方便運輸和安裝。4）吸附器的 6 個吸附單元循環進行吸附、脫附和再生過程。5）采用西門子可編程控制器（PLC）及觸摸屏進行中央控制，模擬顯示設備運轉，運行狀況可以一目了然。全自動控制，無人值守，可靠性強，操作簡單，便于維護［2］。

（2）裝置的工作原理

混合廢氣經預過濾器過濾后由裝置下部總通道進入組合吸附床（兩行并列6格）。每個吸附床均帶有1套氣動切換閥，該切換閥可將吸附床轉換成吸附/脫附狀態。

吸附床的縱剖面由下向上分別為進氣總管、吸附室、凈氣室、出氣總管，其中吸附室與凈氣室之間由花板分隔，花板下吊裝著若干吸附筒，進入吸附室的廢氣由吸附筒外壁穿過吸附層，VOCs分子被吸附劑的大量微孔表面吸附，廢氣被凈化后由活性碳纖維袋（或稱濾筒）外穿過吸附層，凈化后從濾筒內進入凈氣室經引風機排出設備。吸附室一般設6個相同的并列單元，5個單元處于吸附狀態，1 個單元處于脫附狀態。假如第 1 室脫附歷程到達 5min后，通過自控系統控制氣動組合閥門轉為吸附狀態，而第2室進入脫附狀態，如此不斷循環。

脫附由催化燃燒裝置及系統來完成，催化燃燒加熱室溫度260℃，脫附熱風溫度145±5℃。

3 FTX型VOCs廢氣凈化裝置技術參數

型號：FTX-25，外形尺寸8100×2800×3300（mm），處理風量25，000m3/h；預濾部分的過濾面積5.9m2，過濾濾速1.18m/s；吸附部分的濾筒面積31.4m2，濾筒濾速0.22m/s，配催化燃燒裝置HCR-1000，電加熱功率36kW，再生風機型號Y5-47-13NO4C，再生風機功率3kW，引風機型號4-72-13NO9C，引風機功率22kW，總裝機容量61kW，運行功率22.88kW，重量約 7475kg，材質為Q235A。

4 注意事項

1）FTX型VOCs廢氣凈化裝置適用于大風量低濃度（≤500mg/m3）有機廢氣（VOCs）的凈化；2）有機廢氣的相對濕度宜≤50%；3）有機廢氣的溫度度宜≤45℃；4）禁止當催化劑床溫度低于250℃時引入有機廢氣，不然容易使催化劑中毒失效及反應器出現“悶死”現象；5）高濃度有機廢氣直接進催化燃燒的管道外需做保溫。

5 結論

1）該設備從2012年9月至今已運行3年多的時間，運行效果穩定，且效果良好，實踐證明，該設備針對有機廢氣切實有效。廢氣凈化設施處理效果監測表（速率值對應15m煙囪），見下表。2）該設備不僅體積小、重量輕，操作及管理均極為方便，除了脫附操作外，可實現無人值守，大大節約了人力、物力及財力。

廢氣凈化設施處理效果表

參考文獻：

［1］ 黃炳輝.小風量高濃度VOCs廢氣治理［J］.中國環保產業，2009（12）：44-46.

［2］ 蔡宇峰，李海強.活性炭纖維吸附-催化燃燒法處理大風量低濃度VOCs廢氣［J］.科技創新導報，2009（18）：80-81.

中圖分類號：X701

文獻標志碼：A

文章編號：1006-5377（2016）02-0043-02

Treating VOCs by the Integrated Equipment of Carbon Fiber and Catalytic Regeneration

ZHONG Fei， CAI Zhou-xiang