活性炭吸附-氮气脱附-冷凝回收在表面涂装行业的治理与应用

·114·区域治理前沿理论与策略活性炭吸附-氮气脱附-冷凝回收在表面涂装行业的治理与应用娄彦龙吴婷婷上海市碳索能源环境服务有限公司，上海201108摘要：活性炭吸附回收技术利用活性炭吸附材料选择吸附废气中的VOCs，吸附饱和的材料在氮气保护下经高温脱附工艺处理，进而回收处理VOCs。该工艺主要包括预处理、吸附段和脱附段等，预处理后的废气进入吸附装置中吸附净化后经烟囱排放，吸附饱和后用热氮气脱附再生。氮气保护再生技术采用了氮气作为脱附气体被导入吸附床层，对吸附饱和的吸附材料床层进行吹扫，形成惰性气体和有机气体的混合气体，气体在冷凝器中冷却液化回收有机溶剂，分离后的有机溶剂进行储存，氮气循环利用。氮气脱附技术最大的优点是安全性好，避免了热空气再生时活性炭的着火隐患；相对于水蒸气再生，回收的溶剂中含水量低，易于分离提纯和回收利用。氮气保护再生回收技术可用于含高沸点有机废气的净化处理。关键词：活性炭吸附；热氮气脱附；冷凝回收；高沸点一、治理说明1工况说明上海某重工企业表面涂装车间的废气来源于手持式喷枪喷漆，根据实测数据，E房喷漆车间原有通风量为80000m3/h；收集后总风管的VOC气体平均浓度为200mg/m3，采用一套“表冷器+干式过滤器+活性炭吸附+氮气脱附+冷凝回收装置”净化后排放，设备处理能力为80000m3/h；系统先通过表冷器、干式过滤器分别除去喷漆废气中的漆雾颗粒和水蒸气，之后采用蜂窝活性炭作为吸附材料，当活性炭吸附饱和之后结合脱附冷凝工艺一方面治理废气，另一方面可以高效回收排放废气中的有机溶剂，系统整体吸附/脱附转换时间短，能耗低，可回收的有机气体包括醇类、酮类、酯类、芳烃类，具体包括了甲醇、乙醇、甲二醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯等有机物。2工艺流程说明整个工艺过程包含五部分：预处理系统、吸附系统、脱附系统、冷凝回收系统、控制系统。（1）预处理系统有机废气通过预处理系统（表冷器，干式过滤器）进行前期处理，处理的主要作用分为除漆雾颗粒、除尘、调节温度、调节湿度，以保证吸附系统活性炭的寿命和吸附效率。（2）吸附系统经过预处理后的废气通过主风机送入吸附床吸附净化，控制一定的通风速度、在活性炭吸附箱中的停留时间，废气经过活性炭的吸附净化后通过烟囱排入大气，两个活性炭吸附床吸附—脱附交替使用，即其中一个床吸附，另一床则进行脱附再生备用。（3）脱附系统及冷凝回收系统吸附饱和的活性炭吸附床转入脱附再生阶段，通过阀门控制，用N2置换待脱附活性炭床以及脱附管内的空气，通过在线氧含量分析仪检测系统氧含量达到设定值后，启动脱附风机、开启脱附加热器加热升温开始脱附，同时开启分流冷凝器，调节分流冷凝器比例，系统进行脱附冷凝回收。脱附后的高浓度有机废气在分流冷凝形成两路支流，一部分流经位于分流冷凝器中的双级冷凝设备，一路经分流冷凝器中的旁路管，而后两部分气体混合回到循环加热回路中。流经双级冷凝设备的脱附气体先经过前端热交换器进行初步冷却，可得到部分有机物冷却液，再进入二级冷凝装置中进一步深度冷凝，冷却液与冷凝回收液经油水分离器分离后得品直接回用或者增加提纯系统。两路气体经过分流冷凝器后混合通过脱附加热器，再次被送回吸附床中循环脱附。局部冷凝风量与旁路风量的比分别为1:1-1:10，脱附温度根据不同有机物设定。脱附过程采用时序控制，当达到设定脱附时间后，为保证转入吸附阶段具有优良的的吸附率，需要对吸附床及活性炭进行降温，通过PLC控制系统关闭脱附加热器、开、关相应阀门、同时开启降温换热器，对系统进行冷却处理。（4）控制系统本装置的工艺流程由PLC控制程序系统通过对系统电动启停、阀门动作、压力控制、温度监控、氧含量检测等连锁控制，装置全自动运行，可以无人值守。二、废气系统的净化效率分析1基础数据本系统采用八吸一脱（E房：80000m3/h）模式进行废气处理，每个吸附箱的装载炭量为1.8吨。经过中试平台测试设定温度值，分流比根据不同工况，脱附频率要求、吸附切换时间要求、公用工程配套以及能源耗用综合设计计算设定。企业车间每天运行12小时，实际风量如下表所示，分别对每套系统进行连续七天检测，检测数据见表1。2工程应用数据3结果分析（1）采用热氮气循环脱附后的活性（下转第115页）表1E房工程数据项目时间Day1Day2Day3Day4Day5Day6Day7废气进口流量（m3/h)77566755247654578585770487604575044废气出口流量（m3/h)68313678366735868792669746855967998废气进气浓度（mg/m3)165.5138.7147.6168.8188.4156.2175.4废气出气浓度（mg/m3)12.611.212.314.715.512.517.1净化效率（%）