樹脂吸附法處理VOCs廢氣的工藝設計要求

樹脂是一種高分子化合物，具有較強的吸附能力。樹脂吸附法是利用樹脂對目標物質的選擇性吸附作用，將目標物質從混合物中分離出來的方法。隨著樹脂制造技術的創(chuàng)新進步、成本下降，樹脂吸附法在VOCs廢氣治理中的工業(yè)化應用取得了一定的經濟和社會效益。本文主要介紹樹脂吸附法處理VOCs廢氣的工藝設計要求有哪些？

一、基本要求

1.1樹脂吸附處理技術適用于處理中、低風量有機廢氣，其中的有機物沸點宜小于150℃，且常溫下為液態(tài)。

1.2進入吸附裝置的廢氣風量宜低于10000m3/h；

1.3進入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。

1.4進入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。

1.5吸附樹脂的BET比表面積應不小于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、工藝設計要求

2.1預處理

由于各個行業(yè)中產生的廢氣的性質千差萬別，而吸附法對廢氣中的粉塵、氣溶膠和一些引起吸附劑中毒的物質要求嚴格，因此廢氣的預處理系統(tǒng)對吸附設備影響。

在工業(yè)有機廢氣中，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)對粉塵、漆霧和氣溶膠非常敏感，會嚴重影響吸附系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，在廢氣進入吸附器之前將粉塵、漆霧處理干凈，并對氣溶膠進行破壞。目前在我國的一些吸附法凈化設備中，由于對廢氣的前處理重視不夠或者預處理設備使用不當，吸附器的效率很低，有些無法長時間使用。

廢氣預處理工藝主要有于法機械過濾和濕法噴淋吸收兩種工藝，也可以采用干法和濕法結合的組合工藝。

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

一般預處理裝置的壓力損失不會超過1kPa，但采用布袋除塵器過濾時，壓力損失會超過1kPa。

2.2吸附

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

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

吸附劑用量應根據(jù)一個吸附周期內吸附床層的動態(tài)吸附量確定。動態(tài)吸附量是由吸附劑的飽和吸附容量、吸附速度、溫度、壓力和有機物的濃度等所決定的，一般應根據(jù)實驗確定。在確定了吸附周期和吸附劑的動態(tài)吸附量后，吸附劑的用量常用希洛夫(Schieloef)公式或其它的經驗計算法進行計算。

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。我們在實際應用中，特別是在使用2塔串聯(lián)的吸附工藝時，有時設計阻力會2.5kPa。根據(jù)目前吸附裝置的實際應用情況，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

當使用水蒸氣置換再生時，一般采用低壓水蒸氣，水蒸汽溫度高，對設備耐壓要求高。根據(jù)經驗一般考慮水蒸氣的溫度應低于140°C。

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

2.4安全措施

(1)由于有機廢氣易燃、易爆，在進行有機廢氣治理裝置的工藝設計時，安全措施是要進行考慮的因素。規(guī)定除了符合安全生產、事故防范的相關規(guī)定以外，工藝系統(tǒng)中安裝事故自動報警裝置。

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

(3)風機、電機和置于現(xiàn)場的電氣、電儀等應具有防爆功能。對于有機廢氣的處理選用具有防爆功能的風機、電機和控制柜。

(4)由于吸附過程是一個放熱過程，當處理高濃度有機廢氣時，如果吸附器的散熱效果不好，吸附器會有明顯的溫升。吸附器內溫度升高不但會降低吸附劑的吸附效果，還會造成著火和爆炸的危險。因此應該常備消防和防爆泄爆裝置。實際上對于一般低濃度的有機廢氣的吸附，吸附床的溫升往往是很低的。

(5)當采用惰性氣體熱氣流吹掃方式再生時，根據(jù)經驗，熱氣流的溫度控制在150°C以下是相對比較安全的。

(6)對于降壓解吸工藝，對系統(tǒng)風機、真空解吸泵和電氣系統(tǒng)都要求采用高防爆級別，應采用符合GB3836.4要求的本安型防爆器件。