活性炭吸附催化一體設(shè)備在汽車涂裝噴漆廢氣處理中的應(yīng)用

施媛媛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

活性炭吸附催化一體設(shè)備在汽車涂裝噴漆廢氣處理中的應(yīng)用

施媛媛

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車涂裝噴漆廢氣因VOC濃度較低，排放溫度低的特性一般采用活性炭吸附法進(jìn)行處理，這是一種成熟、有效、設(shè)備成本較低的工藝方法。我公司運(yùn)用了一種活性炭吸附催化一體設(shè)備，其原理是目采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝，活性炭對VOC吸附濃縮，脫附后可重復(fù)使用，脫附下來的濃縮VOC通過催化劑電加熱實現(xiàn)低溫燃燒，達(dá)到處理污染物的目的，燃燒熱風(fēng)循環(huán)使用于活性炭脫附，達(dá)到節(jié)能目的。

汽車涂裝；噴漆廢氣處理；活性炭吸附；催化燃燒；循環(huán)使用

CLC NO.:U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-167-03

1 背景

汽車工業(yè)的涂裝廢氣主要來源是噴漆、烘干、儲漆調(diào)漆間。烘干廢氣的VOCs濃度高，一般采用蓄熱式熱力焚燒直接處理；噴漆廢氣，包括流噴漆室、流平室、儲調(diào)漆間廢氣，其濃度相對較低，通過排氣筒高空排放，因國家環(huán)保要求日趨升級，環(huán)保部門已明確提出噴漆廢氣必須經(jīng)過處理后才能排放，本文討論的就是這部分噴漆廢氣如何進(jìn)行處理的。

有機(jī)廢氣處理多采用兩種處理方式，一種是化學(xué)燃燒，一種是物理吸附。化學(xué)燃燒需要廢氣中的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）含量達(dá)到一定濃度，噴漆廢氣經(jīng)過了漆霧捕集，濃度較低，不具備直接燃燒條件，因此一般采用物理吸附方案。吸附處理技術(shù)的核心是吸附劑的性能，高性能的吸附劑應(yīng)具有均勻孔道、較大的吸附容量、良好的疏水性以及容易再生等特性。目前在工業(yè)應(yīng)用中，有機(jī)廢氣吸附處理工藝最常用的吸附劑是活性炭和分子篩沸石兩種。“沸石濃縮轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒”是近年來國外引進(jìn)的新技術(shù)，沸石具有耐高溫(1000℃)，不可燃，對濕度的適應(yīng)性較大(RH＜90%)等特點[1]，使用壽命長，不過其一次性投入成本高；“活性炭吸附／脫附+催化燃燒”工藝較為成熟，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，缺點是活性炭使用壽命短，運(yùn)行成本較高。

江淮納威司達(dá)柴油發(fā)動機(jī)公司因其涂裝線有機(jī)廢氣產(chǎn)生量相對較小，結(jié)合成本考慮，使用的是一種活性炭吸附催化一體設(shè)備。

2 排放特性

江淮納威司達(dá)柴油發(fā)動機(jī)公司采用的活性炭吸附催化一體，其應(yīng)用范圍針對的是發(fā)動機(jī)涂裝車間噴漆室、流平室、儲漆調(diào)漆間產(chǎn)生的廢氣。

廢氣主要成分為苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)混合物；廢氣總量為55000 m3/h；VOC濃度為350 mg/m3；廢氣溫度≤40℃。

3 吸附催化一體設(shè)備

3.1 原理

本項目（有機(jī)廢氣吸附催化一體設(shè)備）由活性炭吸附和催化燃燒脫附兩個基本原理設(shè)計的。即使用活性炭對送進(jìn)來的廢氣進(jìn)行物理吸附，從而達(dá)到降低VOC濃度的目的；當(dāng)活性炭吸附達(dá)到飽和時，對其進(jìn)行熱氣流沖刷脫附，使其恢復(fù)活性，達(dá)到循環(huán)使用的目的，對脫附下來的高濃度VOC被加熱燃燒處理。

3.2工藝流程

前端為過濾裝置，過濾級數(shù)為2級，其中一級過濾為漆霧過濾器，二級過濾為初效過濾棉。經(jīng)過過濾后有機(jī)廢氣進(jìn)入吸附箱（活性炭組成），經(jīng)過時VOC被吸附。本套設(shè)備包含3個吸附箱（可交替使用）。當(dāng)設(shè)備使用一段時間后，活性炭快達(dá)到飽和時停止吸附操作，用熱氣流將有機(jī)物從活性炭上脫附下來使活性炭再生。脫附下來的有機(jī)物（已被濃縮，濃度較原來提高幾十倍）送入催化燃燒室進(jìn)行電加熱，燃燒轉(zhuǎn)化成CO2和H2O排出。當(dāng)有機(jī)廢氣濃度達(dá)到2000PPm以上時，有機(jī)廢氣在催化床可維持自然，不用外加熱，燃燒后的尾氣一部份通過煙囪排出大氣，大部份送往吸附床，用于活性炭的脫附再生。這樣可能滿足燃燒和脫附所需熱能，達(dá)到節(jié)能的目的，再生后的活性炭用于下次吸附。在脫附時，凈化操作可用另一個吸附床進(jìn)行，既適合于連續(xù)操作，也適合于間斷操作。

其工藝流程圖如圖1所示：

圖1 活性炭吸附催化一體設(shè)備工藝流程圖

3.3 設(shè)備參數(shù)

如表1所示：

表1 活性炭吸附催化一體設(shè)備技術(shù)參數(shù)

3.4 設(shè)備特性

項目采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝，活性炭對VOC吸附濃縮，脫附后可重復(fù)使用，脫附下來的濃縮VOC通過催化劑電加熱實現(xiàn)低溫燃燒，達(dá)到處理污染物的目的，燃燒熱風(fēng)循環(huán)使用于活性炭脫附，達(dá)到節(jié)能目的。設(shè)備具體特性如下：

a）項目設(shè)置了三個吸附床，可同時使用也可以交替使用，目的在于一個吸附床進(jìn)行脫附操作時，另外兩個可以正常進(jìn)行吸附操作。

b）吸附箱采用抽屜式結(jié)構(gòu)，裝填方便、便于更換。采用新型的活性炭吸附材料——蜂窩狀活性炭，與粒狀相比具有優(yōu)越的動力學(xué)性能。極適合于大風(fēng)量下使用。由于其比重為條形活性炭纖維的8-10倍，再生前吸附有機(jī)溶劑可以達(dá)到活性炭總重量的25%，具有使用壽命長，吸附系統(tǒng)運(yùn)行阻力低，凈化效率高等特點。蜂窩活性炭主要技術(shù)參數(shù)如表2所示：

表2 蜂窩狀活性炭技術(shù)參數(shù)

c）催化燃燒室采用陶瓷蜂窩體的貴金屬催化劑，阻力小，活性高，當(dāng)有機(jī)蒸汽濃度達(dá)到2000PPm以上時，可維持自燃，加熱時間大約1小時左右電加熱自行停止，不用外加熱，節(jié)約能耗。

d）燃燒后的尾氣一部份排出大氣，大部份再送回吸附箱，用于活性炭的脫附，熱能又能實現(xiàn)循環(huán)使用，達(dá)到節(jié)能的目的。

e）整個系統(tǒng)實現(xiàn)了全封閉循環(huán)，加熱方式采用電加熱，過程中不產(chǎn)生二次污染。

f）設(shè)備采用微機(jī)集中控制系統(tǒng)，設(shè)備運(yùn)行、操作過程實現(xiàn)全自動化。具有自動順序啟動、運(yùn)行、切換、停機(jī)功能，能實現(xiàn)定時吸附、脫附功能。脫附過程中，當(dāng)加熱室內(nèi)的溫度超過設(shè)定的參數(shù)時電加熱裝置自動停止；當(dāng)加熱室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時，加熱裝置啟動加熱；當(dāng)脫附出口氣流溫度升高，超過設(shè)定的數(shù)值時，模擬閥開啟補(bǔ)新風(fēng)；當(dāng)脫附出口氣流溫度下降，低于設(shè)定的數(shù)值時，模擬閥關(guān)閉；當(dāng)催化燃燒室的溫度超過設(shè)定數(shù)值時，旁通閥打開；當(dāng)催化燃燒室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時，旁通閥關(guān)閉。

g）活性炭的燃點相對較低，自燃的風(fēng)險大，因此設(shè)備消防是關(guān)鍵且是必須的。本設(shè)備的吸附床內(nèi)設(shè)置有溫度檢測裝置和自動噴淋裝置，當(dāng)吸附床內(nèi)溫度大于90℃(吸附)或180℃（脫附）時，啟動噴淋裝置，防止活性炭自燃，確保設(shè)備安全 。

4 實施效果

廢氣排放執(zhí)行國家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）表3中的（國家二級，排氣筒標(biāo)高15m）標(biāo)準(zhǔn)：

表3 廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)備投入使用后有機(jī)污染物去除率≥90%，具體檢測數(shù)據(jù)如表4所示：

表4 環(huán)保驗收監(jiān)測報告

5 結(jié)語

活性炭吸附／脫附+催化燃燒工藝是目前汽車涂裝噴漆廢氣處理應(yīng)用最多的一種工藝，其性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，成熟可靠，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。本項目采用的吸附催化一體設(shè)備就是在基本工藝原理不變的前提下優(yōu)化了使用功能，簡化了操作程序，提高了安全性能，降低了能耗水平，對于同類行業(yè)有一定借鑒意義。

[1] 鄭磊,夏友超.噴漆廢氣的主要處置方式及其成本對比研究.[J]資源節(jié)約與環(huán)保2016年第4期.

Application of the activated carbon adsorption and catalytic equipment in automobile painting

Shi Yuanyuan
（Anhui jianghuai automobile group Co., LTD, Anhui Hefei 230601）

The Paint waste gas in automobile painting has low concentration of VOC, and the temperature is lower , the activated carbon adsorption method is usually used in the treatment of waste gas, it’s effective and low cost. We used the activated carbon adsorption and catalytic equipment, the principle is adsorption, concentration and catalytic combustion. the activated carbon adsorbs the VOC, the activated carbon has been desorbed can be reused, concentrated VOC is burned by electrical heating, the combustion temperature is low by adding a catalyst, the heat produced by combustion can be reused in the desorption, so as to achieve the goal of energy-saving.

Automobile painting; The treatment of painting gas; Adsorption used activated carbon; Catalytic combustion; Recycle

U466

A

1671-7988 (2017)15-167-03

施媛媛，涂裝工藝工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.061