摘要：近兩年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)大氣污染，特別是VOCs氣體的管控越來(lái)越嚴(yán)，VOCs治理迫在眉睫。本文就活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝回收工藝在涂料行業(yè)中對(duì)有機(jī)廢氣的治理情況進(jìn)行分析，通過(guò)企業(yè)監(jiān)測(cè)的運(yùn)行數(shù)據(jù)分別從設(shè)施的凈化率、回收率及經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益等進(jìn)行說(shuō)明。結(jié)果表明：活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝回收工藝對(duì)涂料行業(yè)有機(jī)廢氣治理具有較顯著的效果，在達(dá)標(biāo)治理有機(jī)廢氣的同時(shí)回收有機(jī)溶劑，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的雙贏，具有非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
1前言
隨著化工涂料行業(yè)的安全環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，要求環(huán)保治理的同時(shí)，還應(yīng)考慮到安全問(wèn)題和對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而化工涂料行業(yè)產(chǎn)生的有機(jī)性氣體均稱之為VOCs，由于VOCs大多具有毒性，部分已被列入致癌物，其危險(xiǎn)性許多國(guó)家頒布法令，對(duì)VOCs排放進(jìn)行管制。我國(guó)頒布的《中國(guó)人民共和國(guó)大氣污染物防治法》，要求對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的可燃性氣體回收利用，這就需要有經(jīng)濟(jì)有效的VOCs回收方法。目前，對(duì)活性炭吸附-脫附研究的報(bào)道較多，逐漸開(kāi)發(fā)了以惰性氣體為脫附介質(zhì)的再生工藝，然活性炭吸附-蒸汽脫附回收技術(shù)仍是當(dāng)今回收的主流工藝，具有工藝成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，安全性高等優(yōu)點(diǎn)，處理過(guò)程最高脫附溫度不超過(guò)蒸氣的溫度，不存在高溫和明火的風(fēng)險(xiǎn)，是最為適合化工涂料行業(yè)的廢氣處理工藝。
2治理工藝說(shuō)明
2.1廢氣狀況
該涂料生產(chǎn)企業(yè)的廢氣來(lái)源于2個(gè)車(chē)間的反應(yīng)釜加料時(shí)揮發(fā)出來(lái)的有機(jī)氣體、分散缸攪拌、洗缸和包裝時(shí)產(chǎn)生的氣體，通過(guò)吸風(fēng)罩集中收集后進(jìn)入廢氣處理設(shè)備進(jìn)行處理。企業(yè)共有油漆反應(yīng)釜18臺(tái)、活動(dòng)分散缸6臺(tái)、固化劑反應(yīng)釜2臺(tái)、樹(shù)脂反應(yīng)釜4臺(tái)，包裝機(jī)13臺(tái)。收集后總風(fēng)管的VOC氣體平均濃度為428PPM，排風(fēng)量18000m3/h，排氣溫度為常溫。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵采用脈沖布袋除塵器處理攔截粉塵，而有機(jī)氣體則進(jìn)入后端三個(gè)活性炭罐中吸附，利用活性炭的吸附能力，將有機(jī)組分?jǐn)r截、吸附下來(lái)，最終達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.2工藝流程說(shuō)明
2.2.1預(yù)處理
采用布袋脈沖除塵器對(duì)前端風(fēng)管收集的粉塵和顆粒進(jìn)行攔截處理，其工作原理：除塵器的殼體空間分成2個(gè)袋房，每個(gè)袋房有若干個(gè)條形布袋（柔性濾料）。含塵廢氣通過(guò)濾袋側(cè)部管道分別送入正在進(jìn)行濾塵過(guò)程的袋房中，濾塵黏附在濾袋表面攔截，過(guò)濾后的氣體經(jīng)排氣管排出除塵器。隨著濾塵過(guò)程不斷進(jìn)行，濾袋表面的粉塵越來(lái)越厚，抽風(fēng)阻力增大，這時(shí)通過(guò)時(shí)間控制脈沖氣體對(duì)布袋進(jìn)行反吹，粉料被吹脫掉到袋房的料斗中，保證濾袋表面干凈、恢復(fù)攔截粉塵的效果。料斗中的粉塵需定期清理回用。
2.2.2吸附-脫附
該工程采用的處理工藝為“活性炭吸附-水蒸氣脫附-冷凝回收”。經(jīng)預(yù)處理后的廢氣通過(guò)合理布風(fēng)，讓氣體通過(guò)固定吸附罐內(nèi)的活性炭層的過(guò)濾斷面，由于活性炭表面與有機(jī)廢氣分子間相互引力作用產(chǎn)生物理吸附（又稱范德華力），有機(jī)廢氣吸附在活性炭表面和微孔里，凈化后的氣體通過(guò)煙囪達(dá)標(biāo)排放。吸附材料采用溶劑回收專用的顆粒活性碳，規(guī)格為柱狀粒徑ф4mm，四氯化碳吸附率≧70%，比表面積800-1000m2/g左右。該工藝設(shè)置有三個(gè)吸附罐：兩個(gè)罐處于吸附狀態(tài)，一個(gè)罐處于脫附再生狀態(tài)或者待吸附狀態(tài)，運(yùn)行過(guò)程采用PLC全自動(dòng)控制，它們通過(guò)時(shí)間差進(jìn)行吸附和脫附的輪流切換，以保證車(chē)間的連續(xù)生產(chǎn)。
2.2.3活性炭烘干
蒸汽脫附后，活性炭中會(huì)吸附大量的水，嚴(yán)重影響了下一輪的廢氣吸附效果，因此需要對(duì)活性炭進(jìn)行烘干處理，烘干系統(tǒng)采用新鮮空氣經(jīng)加熱器加熱到80-100℃后對(duì)炭床進(jìn)行吹掃，將活性炭中的水分烘干。烘干結(jié)束后關(guān)閉加熱器，直接通過(guò)新鮮空氣吹掃炭床進(jìn)行降溫，使活性炭溫度恢復(fù)到吸附所需溫度，以備于下一輪的吸附。
3廢氣設(shè)施的凈化效率分析
本設(shè)施采用兩吸一脫模式進(jìn)行廢氣處理，每個(gè)炭罐的裝載炭量為3噸，即時(shí)刻保持6噸的吸附炭容量。在抽風(fēng)狀態(tài)不變、生產(chǎn)狀態(tài)不變的情況下，檢驗(yàn)單個(gè)罐的處理效果。企業(yè)車(chē)間每天運(yùn)行12小時(shí)，實(shí)際風(fēng)量為18000m3/h。分別對(duì)每個(gè)罐進(jìn)行連續(xù)三天檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2、表3。
注：凈化率=（平均進(jìn)口濃度－平均出口濃度）÷平均進(jìn)口濃度×100%
從表1、表2及表3的數(shù)據(jù)可以看出，在大致相同的平均進(jìn)口濃度和流速下，經(jīng)蒸汽脫附再生后的炭床凈化率均保持在90%以上，炭床吸附三天后，出口濃度均小于排放標(biāo)準(zhǔn)限值（50mg/m3），切換進(jìn)入脫附再生階段，另一再生后炭床切換進(jìn)入吸附階段，保證設(shè)施的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。
4回收效益分析
結(jié)合廠區(qū)廢氣排放特征及排放濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)，本設(shè)施活性炭罐吸附周期為三天，三天后需進(jìn)行一次脫附再生，脫附回收下來(lái)的有機(jī)溶劑經(jīng)分層槽分層后流入長(zhǎng)1500mm，寬1250mm，高1250mm的溶劑儲(chǔ)罐中。本設(shè)施脫附運(yùn)行后有機(jī)溶劑回收率達(dá)85%以上，產(chǎn)生的廢水約為回收溶劑量的5.5倍左右，經(jīng)對(duì)廢水檢測(cè)，其CODcr值達(dá)5800mg/L，說(shuō)明未回收的有機(jī)溶劑一部分溶解于水中，仍還有一部分有機(jī)溶劑可能殘留于活性炭?jī)?nèi)，在現(xiàn)有的脫附條件下無(wú)法脫附下來(lái)。由此可見(jiàn)涂料行業(yè)中選用冷凝回收工藝能回收溶劑，符合了企業(yè)的清潔生產(chǎn)要求。
5結(jié)論與問(wèn)題
（1）中低濃度的VOCs氣體通過(guò)活性炭吸附，脫附再生。保證2罐同時(shí)吸附確保廢氣達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)脫附回收的溶劑能利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
（2）選用冷凝回收工藝處理涂料行業(yè)的有機(jī)廢氣，采用再生的介質(zhì)為水蒸氣，不存在高溫和明火，比較符合化工廠的安全要求。
（3）本工藝除了應(yīng)采用防爆設(shè)備等措施外，還應(yīng)設(shè)法使吸附和脫附的VOCs濃度控制在爆炸限值之外。
（4）該工藝設(shè)置3天脫附一次的頻率能滿足了廢氣排放要求，同時(shí)減少了企業(yè)的運(yùn)行維護(hù)的工作負(fù)荷，比較容易被企業(yè)接受。
（5）冷卻溫度和蒸汽加熱速度是脫附效率和回收效率的重要保證。
（6）存在的問(wèn)題是該系統(tǒng)是有PLC自動(dòng)在線控制的，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間轉(zhuǎn)換吸附和脫附的轉(zhuǎn)換，如果企業(yè)生產(chǎn)量不大時(shí)，會(huì)造成活性炭吸附容量浪費(fèi)和脫附蒸汽的浪費(fèi)。
