活性炭吸附催化一體設(shè)備在汽車(chē)涂裝噴漆廢氣處理中的應(yīng)用

施媛媛

（安徽江淮汽車(chē)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(chē)涂裝噴漆廢氣處理中的應(yīng)用

施媛媛

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車(chē)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(duì)VOC吸附濃縮，脫附后可重復(fù)使用，脫附下來(lái)的濃縮VOC通過(guò)催化劑電加熱實(shí)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(chē)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(chē)工業(yè)的涂裝廢氣主要來(lái)源是噴漆、烘干、儲(chǔ)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(chǔ)調(diào)漆間廢氣，其濃度相對(duì)較低，通過(guò)排氣筒高空排放，因國(guó)家環(huán)保要求日趨升級(jí)，環(huán)保部門(mén)已明確提出噴漆廢氣必須經(jīng)過(guò)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(guò)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?！胺惺瘽饪s轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒”是近年來(lái)國(guó)外引進(jìn)的新技術(shù)，沸石具有耐高溫(1000℃)，不可燃，對(duì)濕度的適應(yīng)性較大(RH＜90%)等特點(diǎn)[1]，使用壽命長(zhǎng)，不過(guò)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(jiǎn)單，安全可靠，缺點(diǎn)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(dòng)機(jī)公司因其涂裝線有機(jī)廢氣產(chǎn)生量相對(duì)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(dòng)機(jī)公司采用的活性炭吸附催化一體，其應(yīng)用范圍針對(duì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)涂裝車(chē)間噴漆室、流平室、儲(chǔ)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(xiàng)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(gè)基本原理設(shè)計(jì)的。即使用活性炭對(duì)送進(jìn)來(lái)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(shí)，對(duì)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(duì)脫附下來(lái)的高濃度VOC被加熱燃燒處理。

3.2工藝流程

前端為過(guò)濾裝置，過(guò)濾級(jí)數(shù)為2級(jí)，其中一級(jí)過(guò)濾為漆霧過(guò)濾器，二級(jí)過(guò)濾為初效過(guò)濾棉。經(jīng)過(guò)過(guò)濾后有機(jī)廢氣進(jìn)入吸附箱（活性炭組成），經(jīng)過(guò)時(shí)VOC被吸附。本套設(shè)備包含3個(gè)吸附箱（可交替使用）。當(dāng)設(shè)備使用一段時(shí)間后，活性炭快達(dá)到飽和時(shí)停止吸附操作，用熱氣流將有機(jī)物從活性炭上脫附下來(lái)使活性炭再生。脫附下來(lái)的有機(jī)物（已被濃縮，濃度較原來(lái)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(shí)，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(guò)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(shí)，凈化操作可用另一個(gè)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(xiàng)目采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝，活性炭對(duì)VOC吸附濃縮，脫附后可重復(fù)使用，脫附下來(lái)的濃縮VOC通過(guò)催化劑電加熱實(shí)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(xiàng)目設(shè)置了三個(gè)吸附床，可同時(shí)使用也可以交替使用，目的在于一個(gè)吸附床進(jìn)行脫附操作時(shí)，另外兩個(gè)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(dòng)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(zhǎng)，吸附系統(tǒng)運(yùn)行阻力低，凈化效率高等特點(diǎn)。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(shí)，可維持自燃，加熱時(shí)間大約1小時(shí)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(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，達(dá)到節(jié)能的目的。

e）整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全封閉循環(huán)，加熱方式采用電加熱，過(guò)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(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。具有自動(dòng)順序啟動(dòng)、運(yùn)行、切換、停機(jī)功能，能實(shí)現(xiàn)定時(shí)吸附、脫附功能。脫附過(guò)程中，當(dāng)加熱室內(nèi)的溫度超過(guò)設(shè)定的參數(shù)時(shí)電加熱裝置自動(dòng)停止；當(dāng)加熱室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時(shí)，加熱裝置啟動(dòng)加熱；當(dāng)脫附出口氣流溫度升高，超過(guò)設(shè)定的數(shù)值時(shí)，模擬閥開(kāi)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(shí)，模擬閥關(guān)閉；當(dāng)催化燃燒室的溫度超過(guò)設(shè)定數(shù)值時(shí)，旁通閥打開(kāi)；當(dāng)催化燃燒室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時(shí)，旁通閥關(guān)閉。

g）活性炭的燃點(diǎn)相對(duì)較低，自燃的風(fēng)險(xiǎn)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(cè)裝置和自動(dòng)噴淋裝置，當(dāng)吸附床內(nèi)溫度大于90℃(吸附)或180℃（脫附）時(shí)，啟動(dòng)噴淋裝置，防止活性炭自燃，確保設(shè)備安全 。

4 實(shí)施效果

廢氣排放執(zhí)行國(guó)家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）表3中的（國(guó)家二級(jí)，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(cè)數(shù)據(jù)如表4所示：

表4 環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測(cè)報(bào)告

5 結(jié)語(yǔ)

活性炭吸附／脫附+催化燃燒工藝是目前汽車(chē)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(jiǎn)單，成熟可靠，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。本項(xiàng)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(jiǎn)化了操作程序，提高了安全性能，降低了能耗水平，對(duì)于同類(lèi)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(duì)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(chē)集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.061