摘要：近兩年來隨著國家對大氣污染，特別是VOCs氣體的管控越來越嚴，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)中對有機廢氣的治理情況進行分析，通過企業(yè)監(jiān)測的運行數(shù)據(jù)分別從設(shè)施的凈化率、回收率及經(jīng)濟效益、環(huán)境效益等進行說明。結(jié)果表明：活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝回收工藝對涂料行業(yè)有機廢氣治理具有較顯著的效果，在達標治理有機廢氣的同時回收有機溶劑，實現(xiàn)經(jīng)濟與社會效益的雙贏，具有非常可觀的經(jīng)濟效益。
1前言
隨著化工涂料行業(yè)的安全環(huán)保問題越來越嚴峻，要求環(huán)保治理的同時，還應(yīng)考慮到安全問題和對企業(yè)的經(jīng)濟效益。而化工涂料行業(yè)產(chǎn)生的有機性氣體均稱之為VOCs，由于VOCs大多具有毒性，部分已被列入致癌物，其危險性許多國家頒布法令，對VOCs排放進行管制。我國頒布的《中國人民共和國大氣污染物防治法》，要求對工業(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)濟有效的VOCs回收方法。目前，對活性炭吸附-脫附研究的報道較多，逐漸開發(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，運行穩(wěn)定，安全性高等優(yōu)點，處理過程最高脫附溫度不超過蒸氣的溫度，不存在高溫和明火的風(fēng)險，是最為適合化工涂料行業(yè)的廢氣處理工藝。
2治理工藝說明
2.1廢氣狀況
該涂料生產(chǎn)企業(yè)的廢氣來源于2個車間的反應(yīng)釜加料時揮發(fā)出來的有機氣體、分散缸攪拌、洗缸和包裝時產(chǎn)生的氣體，通過吸風(fēng)罩集中收集后進入廢氣處理設(shè)備進行處理。企業(yè)共有油漆反應(yīng)釜18臺、活動分散缸6臺、固化劑反應(yīng)釜2臺、樹脂反應(yīng)釜4臺，包裝機13臺。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，而有機氣體則進入后端三個活性炭罐中吸附，利用活性炭的吸附能力，將有機組分攔截、吸附下來，最終達到排放標準。
2.2工藝流程說明
2.2.1預(yù)處理
采用布袋脈沖除塵器對前端風(fēng)管收集的粉塵和顆粒進行攔截處理，其工作原理：除塵器的殼體空間分成2個袋房，每個袋房有若干個條形布袋（柔性濾料）。含塵廢氣通過濾袋側(cè)部管道分別送入正在進行濾塵過程的袋房中，濾塵黏附在濾袋表面攔截，過濾后的氣體經(jīng)排氣管排出除塵器。隨著濾塵過程不斷進行，濾袋表面的粉塵越來越厚，抽風(fēng)阻力增大，這時通過時間控制脈沖氣體對布袋進行反吹，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)處理后的廢氣通過合理布風(fēng)，讓氣體通過固定吸附罐內(nèi)的活性炭層的過濾斷面，由于活性炭表面與有機廢氣分子間相互引力作用產(chǎn)生物理吸附（又稱范德華力），有機廢氣吸附在活性炭表面和微孔里，凈化后的氣體通過煙囪達標排放。吸附材料采用溶劑回收專用的顆?；钚蕴迹?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)置有三個吸附罐：兩個罐處于吸附狀態(tài)，一個罐處于脫附再生狀態(tài)或者待吸附狀態(tài)，運行過程采用PLC全自動控制，它們通過時間差進行吸附和脫附的輪流切換，以保證車間的連續(xù)生產(chǎn)。
2.2.3活性炭烘干
蒸汽脫附后，活性炭中會吸附大量的水，嚴重影響了下一輪的廢氣吸附效果，因此需要對活性炭進行烘干處理，烘干系統(tǒng)采用新鮮空氣經(jīng)加熱器加熱到80-100℃后對炭床進行吹掃，將活性炭中的水分烘干。烘干結(jié)束后關(guān)閉加熱器，直接通過新鮮空氣吹掃炭床進行降溫，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行廢氣處理，每個炭罐的裝載炭量為3噸，即時刻保持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，檢驗單個罐的處理效果。企業(yè)車間每天運行12小時，實際風(fēng)量為18000m3/h。分別對每個罐進行連續(xù)三天檢測，檢測數(shù)據(jù)見表1、表2、表3。
注：凈化率=（平均進口濃度－平均出口濃度）÷平均進口濃度×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準限值（50mg/m3），切換進入脫附再生階段，另一再生后炭床切換進入吸附階段，保證設(shè)施的連續(xù)運轉(zhuǎn)的同時確保尾氣達標排放。
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數(shù)據(jù)，本設(shè)施活性炭罐吸附周期為三天，三天后需進行一次脫附再生，脫附回收下來的有機溶劑經(jīng)分層槽分層后流入長1500mm，寬1250mm，高1250mm的溶劑儲罐中。本設(shè)施脫附運行后有機溶劑回收率達85%以上，產(chǎn)生的廢水約為回收溶劑量的5.5倍左右，經(jīng)對廢水檢測，其CODcr值達5800mg/L，說明未回收的有機溶劑一部分溶解于水中，仍還有一部分有機溶劑可能殘留于活性炭內(nèi)，在現(xiàn)有的脫附條件下無法脫附下來。由此可見涂料行業(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)論與問題
（1）中低濃度的VOCs氣體通過活性炭吸附，脫附再生。保證2罐同時吸附確保廢氣達標排放，同時脫附回收的溶劑能利用，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(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，同時減少了企業(yè)的運行維護的工作負荷，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）存在的問題是該系統(tǒng)是有PLC自動在線控制的，根據(jù)設(shè)定的時間轉(zhuǎn)換吸附和脫附的轉(zhuǎn)換，如果企業(yè)生產(chǎn)量不大時，會造成活性炭吸附容量浪費和脫附蒸汽的浪費。
