含苯乙烯VOCs廢氣治理
摘要:在聚脂(zhi)類(lei)絕緣漆烘烤成(cheng)膜的過程(cheng)(cheng)中，活性稀(xi)釋(shi)(shi)劑(ji)苯乙(yi)烯以氣(qi)體狀(zhuang)態釋(shi)(shi)出，成(cheng)為帶惡臭、刺(ci)激性氣(qi)味的VOCs廢氣(qi)，對大(da)氣(qi)環境造成(cheng)污(wu)染。采用吸(xi)附—催化燃燒綜合(he)凈(jing)化工(gong)藝(yi)對該廢氣(qi)進行治理(li)，實踐證明是可行的。文章通(tong)過一個工(gong)程(cheng)(cheng)實例介紹了(le)該凈(jing)化工(gong)藝(yi)的工(gong)藝(yi)路線、設備參數和運行情況，并說明其特點以及注意事項(xiang)。
關鍵詞:苯乙烯,VOCs,活性炭吸附,催化燃燒,廢氣治(zhi)理(li)
1 前言
近年(nian)來，我國已成(cheng)為(wei)(wei)家電(dian)、電(dian)子原(yuan)件(jian)、玩具（包括電(dian)動玩具）的(de)(de)全球(qiu)供應商，其中(zhong)珠三角的(de)(de)出口份額占(zhan)全國的(de)(de)大(da)部分(fen)(fen)。在(zai)電(dian)器(qi)絕(jue)(jue)(jue)緣漆的(de)(de)使用(yong)上，由于聚(ju)(ju)脂(zhi)(zhi)類絕(jue)(jue)(jue)緣漆具有涂(tu)膜(mo)(mo)光澤高(gao)、色彩鮮艷、保(bao)光性強、耐(nai)水、耐(nai)溶劑(ji)(ji)、耐(nai)磨性好、耐(nai)腐蝕(shi)、電(dian)絕(jue)(jue)(jue)緣性優(you)良的(de)(de)優(you)點，已日漸成(cheng)為(wei)(wei)漆包線(xian)、電(dian)機、電(dian)器(qi)的(de)(de)絕(jue)(jue)(jue)緣漆的(de)(de)主流。聚(ju)(ju)脂(zhi)(zhi)漆是以(yi)(yi)聚(ju)(ju)酯(zhi)(zhi)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)為(wei)(wei)主要(yao)成(cheng)膜(mo)(mo)物(wu)質(zhi)的(de)(de)涂(tu)料。聚(ju)(ju)酯(zhi)(zhi)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)是用(yong)多(duo)元醇和(he)(he)多(duo)元酸縮(suo)聚(ju)(ju)而成(cheng)的(de)(de)高(gao)分(fen)(fen)子化合物(wu)，可分(fen)(fen)為(wei)(wei)飽和(he)(he)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)與不飽和(he)(he)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)兩類，后(hou)者具有代表性。以(yi)(yi)不飽和(he)(he)聚(ju)(ju)酯(zhi)(zhi)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)作為(wei)(wei)主要(yao)成(cheng)膜(mo)(mo)物(wu)質(zhi)的(de)(de)涂(tu)料是以(yi)(yi)活性稀釋(shi)劑(ji)(ji)（如苯(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)）作為(wei)(wei)稀釋(shi)劑(ji)(ji)，屬無溶劑(ji)(ji)漆，固體分(fen)(fen)為(wei)(wei)100%，一次施(shi)工(gong)可獲得(de)較(jiao)厚的(de)(de)漆膜(mo)(mo)[1]。在(zai)聚(ju)(ju)脂(zhi)(zhi)類絕(jue)(jue)(jue)緣漆中(zhong)苯(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)占(zhan)45%～60%，在(zai)烘(hong)烤成(cheng)膜(mo)(mo)的(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，苯(ben)(ben)乙(yi)烯(xi)(xi)以(yi)(yi)氣態(tai)釋(shi)出，成(cheng)為(wei)(wei)帶惡臭的(de)(de)、刺激性VOCs氣體，對大(da)氣環(huan)境會(hui)造成(cheng)污染。
苯乙(yi)烯屬芳香類(lei)碳氫化(hua)合物(wu)(wu)，在國家標準(zhun)(zhun)《惡臭污(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)排(pai)放(fang)標準(zhun)(zhun)》（GB14554-93）中被列為(wei)惡臭污(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)。
2 含苯乙烯VOCs廢氣治理技術
含三苯(ben)類VOCs廢氣治理的(de)報(bao)導較多[2][3][4]，含苯(ben)乙烯VOCs廢氣治理的(de)報(bao)導尚少見。
廣(guang)東某(mou)環境系統有(you)限公司的馬達浸漆(qi)(qi)(qi)生產線使(shi)用東芝牌絕緣漆(qi)(qi)(qi)，苯乙烯含量59%，烘漆(qi)(qi)(qi)線廢氣排(pai)放(fang)量5000m3/h，入口廢氣濃度500mg/m3，采(cai)用吸附-催化燃(ran)燒綜合凈化工藝處理，取得十分(fen)滿(man)意的效果。廢氣治理工藝流程如圖1所示。
 |
活性炭吸附裝置(zhi)一備(bei)一用，當一臺(tai)(tai)設備(bei)處(chu)在運(yun)行狀(zhuang)態下，另一臺(tai)(tai)設備(bei)處(chu)于(yu)再生或備(bei)用狀(zhuang)態。主要(yao)設備(bei)配置(zhi)見表(biao)1。
 |
3 廢氣凈化設備的運行
吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)-催化(hua)燃燒(shao)綜合凈(jing)化(hua)法是將吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)和催化(hua)燃燒(shao)兩(liang)種凈(jing)化(hua)工(gong)藝(yi)有機地結合起來，VOCs廢(fei)氣先通(tong)過吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)，在此，氣體中的有機物被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)，氣體得以凈(jing)化(hua)達標(biao)排放。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)一般配置兩(liang)臺以上(shang)，輪換使用。當一臺吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的有機物達到規定的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)量時（即吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)飽和時），切換到另外一臺吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)繼續(xu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)凈(jing)化(hua)，已飽和的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)(chuang)即可啟(qi)動脫附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)再生程序。
脫附(fu)再(zai)生(sheng)(sheng)是在再(zai)生(sheng)(sheng)風(feng)機、補(bu)冷(leng)風(feng)機、待再(zai)生(sheng)(sheng)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)與催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)裝置之間(jian)組成的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)系(xi)統內進(jin)(jin)行，由PLC控制。先啟動催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)裝置的(de)(de)(de)電(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)管將催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)升溫(wen)，接(jie)著啟動再(zai)生(sheng)(sheng)風(feng)機將空氣送(song)入(ru)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)吸(xi)(xi)(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)后(hou)，熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)進(jin)(jin)入(ru)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)，有機物(wu)從活性炭內解吸(xi)(xi)(xi)出(chu)來(lai)，熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)所含VOCs的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)較高(gao)，從吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)出(chu)來(lai)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)裝置內的(de)(de)(de)板式(shi)換熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)器吸(xi)(xi)(xi)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)，熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)中(zhong)的(de)(de)(de)VOCs被催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)，氧化(hua)(hua)(hua)成CO2和H2O，在再(zai)生(sheng)(sheng)風(feng)機的(de)(de)(de)驅動下熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)繼續再(zai)進(jin)(jin)入(ru)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)循(xun)環(huan)(huan)解吸(xi)(xi)(xi)。由于(yu)循(xun)環(huan)(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)風(feng)中(zhong)的(de)(de)(de)VOCs濃(nong)度(du)(du)高(gao)，催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)可以由催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)量來(lai)維(wei)持，電(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)管可自(zi)動切斷電(dian)源，不(bu)需外來(lai)能源，可達到余熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)利用(yong)節能的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。經(jing)過一(yi)段時間(jian)的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)脫附(fu)后(hou)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)已獲得再(zai)生(sheng)(sheng)，離開吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)氣中(zhong)的(de)(de)(de)VOCs濃(nong)度(du)(du)大幅降(jiang)低，催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)必(bi)須重新依(yi)靠(kao)電(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)管加溫(wen)來(lai)維(wei)持，這說明吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)已完(wan)全再(zai)生(sheng)(sheng)完(wan)畢，PLC令控制系(xi)統進(jin)(jin)入(ru)降(jiang)溫(wen)冷(leng)卻程序(xu)，自(zi)動關閉(bi)電(dian)熱(re)(re)(re)(re)(re)(re)管的(de)(de)(de)電(dian)源，補(bu)冷(leng)風(feng)機啟動，將冷(leng)風(feng)送(song)入(ru)循(xun)環(huan)(huan)系(xi)統，對(dui)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)進(jin)(jin)行冷(leng)卻，當吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)低于(yu)50℃時，脫附(fu)再(zai)生(sheng)(sheng)操(cao)作結束(shu)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)進(jin)(jin)入(ru)備(bei)用(yong)狀態(tai)。
4 廢氣凈化工藝的特點
（1）吸(xi)附(fu)-催(cui)化(hua)燃燒綜(zong)合(he)法通過(guo)兩種(zhong)凈化(hua)工藝設備的(de)(de)組合(he)，使(shi)大風量(liang)、低(di)(di)濃度的(de)(de)VOCs廢氣(qi)變(bian)為(wei)小風量(liang)、中高(gao)濃度的(de)(de)有(you)機廢氣(qi)進(jin)行(xing)(xing)凈化(hua)處理。通過(guo)控制，可(ke)使(shi)脫附(fu)后氣(qi)流中的(de)(de)有(you)機物濃度較(jiao)吸(xi)附(fu)操作時提(ti)高(gao)10倍以上，而(er)脫附(fu)氣(qi)流量(liang)僅為(wei)總(zong)排(pai)風量(liang)的(de)(de)1/20～1/10[5]。由于高(gao)濃度VOCs適用于催(cui)化(hua)燃燒凈化(hua)，而(er)燃燒產生(sheng)的(de)(de)熱量(liang)可(ke)用來脫附(fu)，所以能源消耗低(di)(di)，運行(xing)(xing)成本低(di)(di)。
（2）吸(xi)附劑選用(yong)蜂窩(wo)狀活(huo)性(xing)炭。具有(you)床層(ceng)阻力小，比表(biao)面積大，升(sheng)溫、降溫速度(du)快，炭床溫度(du)均勻(yun)，具有(you)高效節能和安全的優點(dian)。蜂窩(wo)炭開孔：1600孔/dm2，容重(zhong)：420kg/m3。
（3）催化劑采用以堇青石蜂窩陶瓷(ci)體負載貴金屬Pd、Pt的KMF-12A型催化劑，氣(qi)體流動阻力小、反(fan)應(ying)起始(shi)溫度低、活性(xing)高、空速適應(ying)范圍寬。當烴類(lei)等有機物濃度在2000～8000mg/m3、空速10,000～30,000h-1、反(fan)應(ying)氣(qi)入口溫度180℃～300℃的條件下，凈(jing)化效果(guo)≥98%。耐熱性(xing)能好，可耐受900℃高溫的短時期沖擊。使用壽命(ming)長(chang)，一般不少(shao)于7200h。
（4）在脫附再生操作的后(hou)期，由(you)于VOCs濃度大幅減少，催(cui)化(hua)床(chuang)的溫(wen)度必須重新依(yi)靠電加熱來維持(chi)，這(zhe)樣催(cui)化(hua)床(chuang)的升溫(wen)曲線上有明顯的“拐點”，提(ti)示(shi)活性炭的再生已完成，無需依(yi)靠監測分析(xi)手段，非常直觀(guan)、可靠。
（5）設備(bei)及管道系統設置有防爆(bao)口、阻火器(qi)和感溫報警裝置。活性炭吸附(fu)床內還設有超(chao)溫自動灑(sa)水(shui)裝置，確保運(yun)行安全(quan)。
（6）活性炭的脫(tuo)附再生不(bu)使用蒸汽，無(wu)需鍋爐等設施，也不(bu)會(hui)產生二(er)次污染。
（7）活性炭(tan)再(zai)生(sheng)采用體內再(zai)生(sheng)法，可減輕勞動強度，減少活性炭(tan)的損耗(hao)，保持工(gong)作環境衛生(sheng)清潔。
（8）凈化(hua)系統自動化(hua)程度高(gao)，基本(ben)上無需(xu)人值(zhi)守(shou)，高(gao)效而安全。
5 設計注意事項
5.1 苯乙烯冷凝液
由(you)于苯(ben)乙(yi)烯的沸點(dian)較高(gao)（146℃），在(zai)管道(dao)中有少部分苯(ben)乙(yi)烯氣體會冷凝成(cheng)油(you)狀液體，故(gu)廢氣管道(dao)應(ying)(ying)設(she)計(ji)有一定的坡度，并在(zai)最低處(chu)設(she)置(zhi)收集裝(zhuang)置(zhi)。阻火器應(ying)(ying)采(cai)用金屬網的形式(shi)，且須設(she)計(ji)成(cheng)“快開式(shi)”，便于將金屬網拆下清洗(xi)。
5.2 活性炭脫附再生溫度控制
活性炭(tan)的脫附再(zai)生控(kong)制(zhi)以熱風(feng)循環系(xi)統內(nei)各點的溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)為依據(ju)。而活性炭(tan)床(chuang)的溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)又是安全操(cao)作(zuo)的關(guan)(guan)鍵。本例中，催(cui)(cui)化燃燒裝置(zhi)有(you)2組電(dian)熱管，根據(ju)需要可(ke)開(kai)1組或2組或全部關(guan)(guan)閉(bi)電(dian)熱管。循環系(xi)統中共有(you)4個測(ce)溫(wen)(wen)點分別測(ce)量催(cui)(cui)化燃燒裝置(zhi)的加熱室溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)和催(cui)(cui)化床(chuang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)、熱風(feng)管上的熱風(feng)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)和炭(tan)床(chuang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)，分別用T加、T催(cui)(cui)、T風(feng)、T炭(tan)表示(shi)，溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)自(zi)控(kong)設置(zhi)見表2。
 |
6 炭床脫附再生升溫曲線
1#炭(tan)床脫附再(zai)生升溫曲(qu)線如圖(tu)2所示。
 |
從圖2中(zhong)可以看(kan)出，從12:51開(kai)始至(zhi)14:10的1小(xiao)時20分鐘(zhong)時間內，催化床(chuang)的溫度均維(wei)持在220℃以上，活性炭床(chuang)實現正常(chang)的脫(tuo)(tuo)附再(zai)生(sheng)操作，2組電熱(re)管基本關閉，催化床(chuang)溫度靠催化燃(ran)燒反(fan)應放熱(re)來維(wei)持。14:10以后，電熱(re)管的啟動很頻繁，說明(ming)炭床(chuang)脫(tuo)(tuo)附已完全，系統自動開(kai)始冷(leng)卻操作。
7 結論
實(shi)踐證明，采(cai)用(yong)吸(xi)附(fu)—催化(hua)燃燒綜(zong)合法處理(li)含(han)苯乙(yi)烯VOCs廢氣(qi)是(shi)成功(gong)有效的。吸(xi)附(fu)劑(ji)采(cai)用(yong)蜂(feng)(feng)窩(wo)活性炭(tan)，催化(hua)劑(ji)采(cai)用(yong)以堇青石(shi)蜂(feng)(feng)窩(wo)陶瓷體負載貴金屬Pd、Pt的KMF-12A型催化(hua)劑(ji)。該凈化(hua)工藝(yi)具有阻(zu)力小、能耗低、活性炭(tan)脫附(fu)再(zai)生操作方便、可(ke)利(li)用(yong)催化(hua)燃燒反應余熱、再(zai)生效果(guo)好、無二次(ci)污染、自動化(hua)程度高(gao)、安全(quan)可(ke)靠(kao)等(deng)優點。
參考文獻：
[1] 李國英(ying).表面工(gong)程(cheng)手冊[M].北京：機械工(gong)業(ye)出版社，1998:2-11.
[2] 陶(tao)有勝.“三苯”廢氣治理技術[J].環境保護(hu)，1999，（8）:20-21.
[3] 鄭(zheng)銘.制(zhi)鞋(xie)生產中“三苯”廢(fei)氣的危害(hai)及治理措(cuo)施[J].勞動安全與健康，2001， (6）:43-44.
[4] 侯(hou)晨(chen)濤，馬廣大，曹曉(xiao)強.凈化三苯廢(fei)氣(qi)生物濾池中微生物的初步鑒定[J]. 環境科學與技術，2006，29（11）:37-38.
[5] 喬惠賢(xian)，尹維(wei)東，欒(luan)志(zhi)強，袁義(yi)勝，陳學魁(kui)，李巖.大風量VOCS廢氣治理[J]. 環境工(gong)程，2004，22（1）:36-38.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
