涂装喷漆室有机废气处理设计方案.docx

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涂装喷漆室有机废气处理设计方案

涂装喷漆室有机废气处理

设

计

方

案

项目建设单位：

四川野马汽车

九、选配制氮气系统..........................................................21

喷漆室有机废气治理设计方案及报价

一、项目概况

1、项目名称

产品喷漆时产生大量有机废气，其主要成份：

粉尘颗粒物、油漆粘性物质及挥发有机溶剂（三苯、非甲烷总烃）废气，现直接排放对周围环境造成了一定的影响，对人体不利，针对贵公司的废气，结合贵公司的要求及我公司长期治理废气的经验，设计一套完整的处理方案，供业主及环保局审查；

2、现场基本情况

现有废气处理设备：

1、喷漆室废气：

100000m3/h；活性碳吸附，在线脱附；1套；设备单独自动运行

2、安装场地：

3、设计依据

Ø《中华人民共和国环境保护法》相关法律、法规；

Ø《中华人民共和国大气污染物防治法》

Ø《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）（二级标准）；

ØGBJ122-88《工业企业噪声测量规范》

ØGB50057-94《建筑物防雷设计规范》

ØHCRJ037-1998《工业废气吸附净化装置》

4、设计排放标准

序号

污染物名称

最高允许排放浓度

排气筒高度

二级排放速率

备注

1

苯

12mg/m3

15m

kg/h

2

甲苯

40mg/m3

15m

kg/h

3

二甲苯

70mg/m3

15m

kg/h

4

非甲烷总烃

120mg/m3

15m

0kg/h

二、设计参数

1．废气源：

喷漆室有机废气；

2．废气风量：

参照现场基本情况；

3．进气温度：

≤40℃常温；

4.废气浓度：

100-300mg/m³；

5.设计工作时间：

24h连续工作；8h间段工作；

6.废气主要成分：

苯类有机物、非甲烷总烃；

7.废气处理设备：

干式过滤+活性炭吸附+催化脱附；

三、废气处理工艺选择

1、有机气体性质

二甲苯：

C6H4（CH3）2无色透明易挥发性的液体，有芳香气味，有毒，比重（20/4），熔点℃，沸点℃，不溶于水，溶于乙醇、乙醚，蒸汽与空气形成爆炸性混合物；

甲苯：

C6H5CH3无色易挥发性的液体，有芳香气味，比重（20/4），熔点-95℃，沸点℃，不溶于水，溶于乙醇、乙醚，蒸汽与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为～7.0%；

2、设计原则

Ø操作简便，运行平稳，安全可靠；

Ø合理的布置，投资低，运行费用低；

Ø最可靠的治理工艺，最低的维护费用；

3、工艺选择说明

有机废气治理，是指用多种技术措施，通过不同途径减少有机溶剂用量或排气净化以消除有机废气污染，有机废气污染源分布广泛，为防止污染，除减少有机溶剂用量以减少有机废气的产生和排放外，排气净化是目前切实可行的治理途径；常用的方法有吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法、生物法等，选用净化方法时，应根据具体情况优先选用费用低、耗能少、无二次污染的方法，尽量做到化害为利，充分回收利用成分和余热；

根据业主要求及我公司长期治理有机废气的经验，贵方喷漆室废气风量较大、浓度较低，采用活性炭吸附+催化燃烧脱附处理有机废气为最佳方案；也是目前国内处理有机废气最经济实用的方法.

喷漆室一般采用活性炭吸附处理有机废气，吸附法是利用吸附剂的吸附功能使有机废气吸附留在固体表面，由于固体表面上存在着未平衡未饱和的分子引力或化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面；利用固体表面的吸附能力，使废气与大面积的多孔性固体物质相接触，废气中的污染物被吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，达到净化目的；

吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质，吸附剂一般有以下特点：

大的比表面、适宜的孔结构及表面结构；对吸附质有强烈的吸附能力；一般不与吸附质和介质发生化学反应；制造方便，容易再生；有良好的机械强度等，气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。

常用的吸附剂有以碳质或煤质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属类氧化物吸附剂，本设备采用煤质类蜂窝状活性炭，此活性炭在结构上属于微晶碳，不规则排列，在交叉连接之间有细孔，是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大，吸收效果好，这种活性炭不仅有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管，这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触；

活性炭吸附饱和以后采用催化燃烧对其进行脱附，由于废气中含定量漆雾，所以在废气进入活性炭吸附装置前必须要进行预处理，否则，废气进入活性炭吸附装置会造成不必要的麻烦，甚至使活性炭失效，因为废气中的微颗粒容易使活性炭“堵死”。

预处理采用干式过滤器，干式过滤器为单级过滤，过滤材质为漆雾过滤毡，需要定期更换，之后再使废气进入到吸附净化装置，从而确保活性炭的使用寿命及高效率净化效果达标排放；

蜂窝状状活性炭一般处理大风量的苯类有机废气，其蜂窝状活性炭外形尺寸为100×100×100mm，活性炭吸附效率高，相比颗粒状高而言，由于其堆放形式为整砌或做成抽屉状，其阻力一般为800pa左右，抽废气的引风机电机功率较小，运行成本相对较低；其性价比较高，不会产生二次污染；

综合上述：

宜选用蜂窝状活性炭吸附装置最为合适，主要原因如下：

1、设备净化效率高、脱附时无二次污染；

2、吸附剂可重复使用、运行成本低；

3、整套设备自动化程度高、运行安全可靠；

4、设备处理能力无局限性，可处理几千至几十万等不同风量的有机废气；

5、设备结构新颖，可与其他设备组合处理有机废气；

6、采用新型吸附剂—蜂窝状活性炭，此活性炭与传统活性炭相比，具有阻力低、使用寿命长、净化效率高等优点；

7、脱附设备—催化分解设备采用优质的贵金属钯、铂载在蜂窝陶瓷上作催化剂，分解温度底、脱附预热时间短、能耗低；

四、设计理念

1、吸附方式

由于多孔性固体吸附剂表面存在着剩余吸引力，固表面具有吸附力，根据吸附剂表面与被吸附物质之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附，但同一污染物可在较低温度下发生物理吸附，而在较高温度下发生化学吸附，或者两种吸附同时发生，两者之间没有严格的界限。

两者的主要区别见下表：

两种吸附比较

性质

物理吸附

化学吸附

吸附力

范德华力

化学键力

吸附层数

单层活多层

单层

吸附热

小（近于液化热）

大（近于反应热）

选择性

无或很差

较强

可逆性

可逆

不可逆

吸附平衡

易达到

不易达到

吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质分解压降低或温度升高时，容易发生脱附，工业上的吸附操作正是利用这种可逆进行吸附剂的再生及吸附质的回收利用

2、吸附器选择的设计计算

吸附器的设计计算因包括确定吸附器的形式，吸附剂的种类，吸附剂的需要量，吸附床高度，吸附周期等，这些参数的选择应从吸附平衡，吸附传质速率及压降来考虑。

对吸附器的基本要求：

（1）具有足够的过气断面和停留时间；

（2）良好的气流分布；

（3）预先除去入口气体中污染吸附剂的杂质；

（4）能够有效地控制和调节吸附操作温度；

（5）易于更换吸附剂。

吸附工艺根据吸附剂在吸附器上的工作状态，可将吸附器分为固定床、移动床和流化过程，相应的三种吸附器的主要特点比较见表

三种吸附器主要特点比较

类型

主要特点比较

固定床吸附

1.结构简单、制造简单、价格低廉

2.适用于小型、分散、间歇性的污染物治理

3.吸附和脱附交替进行、间歇操作

移动床吸附

1.处理气体量大，吸附剂可循环使用，适用于稳定、连续、量大的气体净化

3.动力和热力消耗较大，吸附剂磨损较为严重

流化床吸附

1.结构复杂，造价昂贵

3.生产能力大，适合治理连续性、大气量的污染源

结合工艺特点和经济技术可行性分析，本设计吸附器采用卧式箱式固定床吸附器，其优点是流体阻力小，可以减少气体流经吸附床层的动力消耗，易产生气流分配不均匀现象；抽屉式的装卸吸附剂方式非常方便，利于操作；

3、吸附剂的选择

如何选择、使用和评价吸附剂，是吸附操作中必须解决的首要问题，一切固体物质的表面，对于流体的表面都具有物理吸附的作用，但合乎工业要求的吸附剂则应具备以下一些要求：

（1）具有大的比表面积；

（2）具有良好的选择性吸附作用；

（3）吸附容量大；

（4）具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸；

（5）有足够的热稳定性及化学稳定性；

（6）有良好的再生性能。

常用的吸附剂主要有：

活性炭、硅胶、分子水沸石、活性氧化铝与氧化铝。

其中活性炭是应用最早、用途较广的一种具有非极性表面，为疏水性和亲有机物的吸附剂，故活性炭常常被用来吸附回收空气中有机溶剂和恶臭物质，在环境保护方面用来处理工业废水和治理某些气态污染物；

在空气净化领域中普遍认为大风量、低浓度有机废气的净化是个难题，这类废气的特点是排风量大、废气中同时存在几种污染物而且每种浓度都较低，一般在1g/m3以下，这种情况下采用回收或直接燃烧的方法是不经济的，为解决这一难题,笔者专门研制了蜂窝状活性炭，并进行了批量生采用吸附净化、脱附再生和催化燃烧相结合的原理,设计了适合于大风量、低浓度有机废气治理的设备。

实际应用表明蜂窝状活性炭吸附性能好、脱附速率快，完全满足了工艺使用要求。

近年来,随着大风量有机废气净化装置的大量推广应用，蜂窝状活性炭的产量逐年增加，生产规模也不断扩大。

综合衡量各方面因素，如果企业经济允许的话，建议吸附剂选用蜂窝状活性炭纤维能较好的满足技术经济要求，其物理性能参数见表

蜂窝状活性炭的性能表

性能

TF-1

TF-2

外形尺寸（长*宽*高）（mm）

100*50*50

100*50*50

孔数（cm-2）

16

16

孔壁厚（mm）

纵向耐夺强度（MPa）

横向耐压强度（MPa）

密度（g/cm3）

比表面积（m2/g）

>700

>700

苯吸附率（%）

着火点（-℃）

>20

>20

着火点（℃）

>550

>550

其吸附性能主要取决于它的几个主要材料参数和过程参数。

材料参数包括炭的吸附孔隙率、蜂窝结构的壁厚和炭的含量；过程参数包括流体流速、吸附质的浓度、吸附能（吸附能取决于炭结构和吸附的特征如分子量）。

穿透曲线是表征材料吸附性能的主要性能之一，是吸附前后吸附质浓度比值随时间变化的一个函数，此比值达到0.95时所吸附的吸附质的总量就称为穿透容量。

穿透容量取决于流体流速、吸附质浓度和蜂窝炭组分含量等因素。

对蜂窝状活性炭来说，壁厚是一个非常重要的参数，可以提高它的吸附效率。

在孔隙率相同的情况下，壁厚增加，则单位体积蜂窝的炭含量也随之增加，从而可以提高吸附容量。

这是因为壁厚增加，蜂窝中流体通道的截面积减少，这样真实的表面或体积流速也会增大。

同时，吸附质与炭之间的接触效率也会提高，这两者之间存在一个平衡关系。

在给定的条件下，这个平衡关系将决定吸附增加还是减少。

如果吸附质以较高的扩散速度扩散到蜂窝壁的内部，由此空出来的吸附位又可连续吸附，因此后壁蜂窝应该具有更好的吸附效率和吸附容量；

4、活性炭再生的计算

吸附剂的吸附容量有限，一般在1%~40%（质量分数）之间。

要增大吸附装置的处理能力，吸附剂一般都循环使用，即当吸附剂达到饱和时，使其转入脱附和再生操作。

一般常用的再生方法有：

升温脱附、降压脱附、置换脱附、吹打脱附、化学转化再生法、溶剂萃取等，本设计采用升温吸附，即在等压下升高吸附床层温度，进行脱附，然后降温冷却，重新吸附；

五、工艺流程图

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