樹(shù)脂是一種高分子化合物，具有較強(qiáng)的吸附能力。樹(shù)脂吸附法是利用樹(shù)脂對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的選擇性吸附作用，將目標(biāo)物質(zhì)從混合物中分離出來(lái)的方法。隨著樹(shù)脂制造技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)步、成本下降，樹(shù)脂吸附法在VOCs廢氣治理中的工業(yè)化應(yīng)用取得了一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本文主要介紹樹(shù)脂吸附法處理VOCs廢氣的工藝設(shè)計(jì)要求有哪些？

一、基本要求

1.1樹(shù)脂吸附處理技術(shù)適用于處理中、低風(fēng)量有機(jī)廢氣，其中的有機(jī)物沸點(diǎn)宜小于150℃，且常溫下為液態(tài)。

1.2進(jìn)入吸附裝置的廢氣風(fēng)量宜低于10000m3/h；

1.3進(jìn)入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。

1.4進(jìn)入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。

1.5吸附樹(shù)脂的BET比表面積應(yīng)不小于1000m2/g、微孔體積不小于0.4ml/g、總孔體積不小于0.9ml/g；粒徑0.45-1.25mm之間大于95%；磨后圓球率大于95%；含水量為50-60%；濕密度0.68-0.7g/ml；pH值7.0-7.5。

二、工藝設(shè)計(jì)要求

2.1預(yù)處理

由于各個(gè)行業(yè)中產(chǎn)生的廢氣的性質(zhì)千差萬(wàn)別，而吸附法對(duì)廢氣中的粉塵、氣溶膠和一些引起吸附劑中毒的物質(zhì)要求嚴(yán)格，因此廢氣的預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)吸附設(shè)備影響。

在工業(yè)有機(jī)廢氣中，通常含有少量的粉塵，但在有些工藝廢氣中粉塵含量會(huì)很高，在噴涂廢氣中則含有大量的漆霧。顆粒物等通常以氣溶膠的狀態(tài)存在。吸附系統(tǒng)對(duì)粉塵、漆霧和氣溶膠非常敏感，會(huì)嚴(yán)重影響吸附系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在廢氣進(jìn)入吸附器之前將粉塵、漆霧處理干凈，并對(duì)氣溶膠進(jìn)行破壞。目前在我國(guó)的一些吸附法凈化設(shè)備中，由于對(duì)廢氣的前處理重視不夠或者預(yù)處理設(shè)備使用不當(dāng)，吸附器的效率很低，有些無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間使用。

廢氣預(yù)處理工藝主要有于法機(jī)械過(guò)濾和濕法噴淋吸收兩種工藝，也可以采用干法和濕法結(jié)合的組合工藝。

在噴涂、制藥、精細(xì)化工、化纖生產(chǎn)等很多工藝所產(chǎn)生的混合廢氣中，往往含有一些高沸點(diǎn)的大分子化合物，如電器噴涂廢氣中的二甲基戊酮(沸點(diǎn)164°C)，被吸附樹(shù)脂吸附后難以脫附而造成吸附樹(shù)脂中毒。這些物質(zhì)雖然含量不高，但被吸附后難以解吸從而在吸附劑中積累，吸附樹(shù)脂很快就會(huì)中毒失效。高沸點(diǎn)的大分子有機(jī)化合物在生產(chǎn)前端通過(guò)強(qiáng)化冷凝或采用活性碳/樹(shù)脂的預(yù)吸附裝置去除。

一般預(yù)處理裝置的壓力損失不會(huì)超過(guò)1kPa，但采用布袋除塵器過(guò)濾時(shí)，壓力損失會(huì)超過(guò)1kPa。

2.2吸附

在HJ/T386-2007《工業(yè)廢氣吸附凈化設(shè)備》中，對(duì)吸附裝置的基本性能做出了原則性的要求。

吸附層的氣流風(fēng)速是固定床吸附器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。由于不同類(lèi)型吸附劑的吸附能力、吸附速率和吸附層的阻力差別很大，氣流風(fēng)速應(yīng)根據(jù)吸附速度和吸附層的阻力綜合選擇。吸附樹(shù)脂顆粒粒徑一般為0.4-1.2mm，在床層阻力低于2kPa的情況下，氣流風(fēng)速一般應(yīng)在0.15-0.25m/s。

吸附劑用量應(yīng)根據(jù)一個(gè)吸附周期內(nèi)吸附床層的動(dòng)態(tài)吸附量確定。動(dòng)態(tài)吸附量是由吸附劑的飽和吸附容量、吸附速度、溫度、壓力和有機(jī)物的濃度等所決定的，一般應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。在確定了吸附周期和吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附量后，吸附劑的用量常用希洛夫(Schieloef)公式或其它的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。

吸附器的壓力損失宜低于4.5kPa。在HJ/T386-2007《工業(yè)廢氣吸附凈化裝置》中規(guī)定吸附裝置的壓力損失不大于2.5kPa。我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，特別是在使用2塔串聯(lián)的吸附工藝時(shí)，有時(shí)設(shè)計(jì)阻力會(huì)2.5kPa。根據(jù)目前吸附裝置的實(shí)際應(yīng)用情況，在此規(guī)定吸附裝置的壓力損失宜低于4.5kPa為宜。

2.3吸附劑再生

當(dāng)使用水蒸氣置換再生時(shí)，一般采用低壓水蒸氣，水蒸汽溫度高，對(duì)設(shè)備耐壓要求高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般考慮水蒸氣的溫度應(yīng)低于140°C。

當(dāng)吸附了有機(jī)化合物的吸附劑采用空氣熱氣流吹掃再生時(shí)，在安全上存在很大的隱患。利用熱氣流再生吸附劑時(shí)，實(shí)際上是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。如果進(jìn)入吸附器的熱氣流的溫度和風(fēng)量不變，由于開(kāi)始時(shí)吸附劑中的有機(jī)物較多，吸附器尾氣中的有機(jī)物濃度也較高，有可能超過(guò)其爆炸極限下限的25%濃度限制，造成爆炸的危險(xiǎn)。因此關(guān)鍵是嚴(yán)格控制進(jìn)入吸附器的熱氣流的溫度，開(kāi)始階段溫度可以低一些，隨著再生過(guò)程的推進(jìn)，再生氣流的溫度可以適當(dāng)提高。

2.4安全措施

(1)由于有機(jī)廢氣易燃、易爆，在進(jìn)行有機(jī)廢氣治理裝置的工藝設(shè)計(jì)時(shí)，安全措施是要進(jìn)行考慮的因素。規(guī)定除了符合安全生產(chǎn)、事故防范的相關(guān)規(guī)定以外，工藝系統(tǒng)中安裝事故自動(dòng)報(bào)警裝置。

(2)廢氣治理系統(tǒng)與主體生產(chǎn)裝置之間、管道系統(tǒng)的適當(dāng)位置，應(yīng)安裝可靠的阻火器，阻火器性能應(yīng)按照HJ/T 389-2007中5.4的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。至少應(yīng)該在有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)與主體生產(chǎn)裝置之間安裝阻火器。

(3)風(fēng)機(jī)、電機(jī)和置于現(xiàn)場(chǎng)的電氣、電儀等應(yīng)具有防爆功能。對(duì)于有機(jī)廢氣的處理選用具有防爆功能的風(fēng)機(jī)、電機(jī)和控制柜。

(4)由于吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程，當(dāng)處理高濃度有機(jī)廢氣時(shí)，如果吸附器的散熱效果不好，吸附器會(huì)有明顯的溫升。吸附器內(nèi)溫度升高不但會(huì)降低吸附劑的吸附效果，還會(huì)造成著火和爆炸的危險(xiǎn)。因此應(yīng)該常備消防和防爆泄爆裝置。實(shí)際上對(duì)于一般低濃度的有機(jī)廢氣的吸附，吸附床的溫升往往是很低的。

(5)當(dāng)采用惰性氣體熱氣流吹掃方式再生時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，熱氣流的溫度控制在150°C以下是相對(duì)比較安全的。

(6)對(duì)于降壓解吸工藝，對(duì)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)、真空解吸泵和電氣系統(tǒng)都要求采用高防爆級(jí)別，應(yīng)采用符合GB3836.4要求的本安型防爆器件。