汽車涂裝廢氣處理（沸石濃縮轉(zhuǎn)輪凈化工藝）

 

VOCs是揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱，首要是指在正常狀況下蒸氣壓大于0.1mmHg、沸點(diǎn)低于260℃的揮發(fā)性有機(jī)化合物，其廣泛存在于石化、汽車噴涂、印刷等范疇，其間化工涂料占絕大部分。VOCs中含有很多致癌物質(zhì)如：甲苯、二甲苯、對(duì)-二氯苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛等。VOCs在太陽(yáng)光和熱的效果下能與大氣中NOx等通過雜亂的化學(xué)、光化學(xué)效果，構(gòu)成光化學(xué)煙霧，是灰霾源的首要來(lái)源。

 

VOCs的操控和管理，將會(huì)成為未來(lái)環(huán)保工業(yè)展開的重要方向，繼PM2.5之后,VOC將成為下一階段大氣污染防治部分著重的要點(diǎn)。首要有以下辦法：

 

(1)環(huán)保要點(diǎn)城市展開VOCs監(jiān)測(cè)，并逐漸在全國(guó)推行;

 

(2)嚴(yán)格操控工業(yè)VOCs排放。要點(diǎn)加強(qiáng)石化職業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程排放操控，推動(dòng)燃料油和有機(jī)溶劑輸配及貯存進(jìn)程的油氣收回，削減走漏;

 

(3)鼓舞溶劑和涂料運(yùn)用類企業(yè)運(yùn)用水性、低毒或低揮發(fā)性的有機(jī)溶劑;

 

(4)建造有機(jī)廢氣收回運(yùn)用與管理設(shè)備，完善有機(jī)廢氣收集和處理體系。

 

1汽車涂裝業(yè)VOCs現(xiàn)狀

 

汽車涂裝是汽車制作進(jìn)程中“三廢”最多的環(huán)節(jié);涂料中含有VOCs，但不開釋VOC;涂料在涂裝進(jìn)程中，70%的VOCs將揮發(fā);一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量或許高達(dá)數(shù)百噸?，F(xiàn)在汽車涂裝首要排氣點(diǎn)如下：

 

(1)噴漆室廢氣

 

勞作安全衛(wèi)生法規(guī)則，涂裝工廠噴漆室的風(fēng)速度應(yīng)操控在0.25～0.35m/s的規(guī)模，排出廢氣為噴漆揮發(fā)的有機(jī)溶劑，首要成分為甲苯、二甲苯等，還含有少數(shù)未處理徹底的漆霧，損害物質(zhì)為微量的苯、甲苯和二甲苯。其間二甲苯在廢氣中含量較高，對(duì)眼睛及上呼吸道有刺激效果，高濃度時(shí)對(duì)中樞神經(jīng)體系有麻醉效果;一同二甲苯在大氣中首要通過光解進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化速度慢，停留大氣時(shí)刻相對(duì)較長(zhǎng)，所以涂裝車間一般以二甲苯排放濃度和排放速率作為對(duì)環(huán)境影響的首要依據(jù)。

 

(2)曬干間廢氣

 

中涂、面漆的濕漆膜在曬干進(jìn)程中有機(jī)溶劑進(jìn)行揮發(fā)，為避免曬干間的有機(jī)溶劑集合產(chǎn)生爆炸事端，曬干間應(yīng)進(jìn)行送排風(fēng)，風(fēng)速一般操控在0.2m/s左右，排風(fēng)廢氣的成份與噴漆室排風(fēng)廢氣的成份附近，但沒有漆霧，有機(jī)廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大，一般與噴漆室排風(fēng)混合后會(huì)集處理。調(diào)漆間、廢水處理間也有相似曬干間的有機(jī)廢氣排放。

 

(3)烘干室廢氣

 

電泳涂料與中涂面漆烘干均有廢氣排出，烘干廢氣的成分包括有機(jī)溶劑、樹脂固化、熱分化生成物等成份。電泳烘干廢氣中的總有機(jī)物濃度一般在500～1000mg/m3，中涂面漆烘干廢氣的首要組成為有機(jī)溶劑，烘干廢氣中總有機(jī)物濃度一般在2500mg/m3左右，都超過了CB16297-1996《大氣污染歸納排放規(guī)范》的廢氣濃度限值要求，有必要處理合格后才干排放。電泳涂料烘干廢氣的有機(jī)物濃度盡管比面漆烘干廢氣低一些，但其惡臭物質(zhì)，如甲乙酮肟的濃度更大，嗅覺更易發(fā)覺，更應(yīng)該進(jìn)行處理。

 

2沸石濃縮轉(zhuǎn)輪處理汽車涂裝VOCs技術(shù)

 

2.1沸石的概念

 

沸石是一種多孔性骨架型硅鋁酸鹽，挑選吸附、高效吸附，可作為離子交換劑、吸附分離劑、催化劑;內(nèi)部的孔穴對(duì)大小不同的分子可進(jìn)行挑選性吸附，通過改性得到新式的人工沸石，新式復(fù)合材料由于較高的空地率、好的化學(xué)穩(wěn)定性，可調(diào)的孔結(jié)構(gòu)和高的比表面積(介孔壁上附有微孔)，大為進(jìn)步了吸附VOC的才能。沸石在介孔孔壁上存在微孔結(jié)構(gòu)，微孔對(duì)低濃度甲苯顯現(xiàn)出了杰出的吸附功能，這是由于沸石的孔徑更大，在有序的介孔壁上附有微孔，這些結(jié)構(gòu)上的差異使沸石的傳質(zhì)阻力十分小，從穿透點(diǎn)到吸附飽滿之間的時(shí)刻要短，吸附速率更快。沸石的比表面積為1126m2/g，均勻孔徑更大，介孔壁上附有微孔，因而傳質(zhì)阻力小，吸附有機(jī)物速率更快，微孔和介孔共存的特色，均勻孔徑大，對(duì)大分子和高濃度的VOCs具有更好的吸附才能。

 

2.2沸石的制備

 

將6g三嵌段共聚物P123溶于225mL1.6mol⋅L-1的鹽酸溶液中,拌和至溶解，將溶液轉(zhuǎn)入40℃水浴中，600r⋅min-1下拌和10min后逐滴參加13.8mL正硅酸乙酯(TEOS)，滴定完成后，持續(xù)拌和24h，移入聚四氟乙烯內(nèi)襯的晶化釜，100℃晶化24h后，冷卻、抽濾、洗刷、烘干，以2℃⋅min-1的速率升至500℃，在該溫度下焙燒5h去除模板劑，得到沸石。結(jié)構(gòu)中含有大約20%的水分，因水分會(huì)受熱而失掉，溫度下降而再吸收，使得它在水中煮沸時(shí)會(huì)冒泡泡，故以希臘語(yǔ)“ZEO”(沸騰)和“litos”(石頭)命名稱為Zeolite(沸石)。1立方微米的這種“超級(jí)旅館”內(nèi)竟有100萬(wàn)個(gè)“房間”!的這些房間能依據(jù)“旅客”(分子和離子)的性別、高矮、胖瘦、嗜好的不同主動(dòng)開門或擋駕，肯定不會(huì)讓“胖子”到“瘦子”的房間去，也不會(huì)使高個(gè)子與矮個(gè)子同住一室。依據(jù)沸石的這一特性，人們用它來(lái)挑選分子，獲得很好的效果。這對(duì)在工業(yè)廢液中收回銅、鉛、鎘、鎳、鉬等金屬微粒具有特別重要的含義。

 

2.3沸石與活性炭吸附的比較

 

活性炭本錢較低，但存在壽命短、不穩(wěn)定、受水氣影響大、難脫附高沸點(diǎn)有機(jī)物、熱氣流再生進(jìn)程中易產(chǎn)生火災(zāi)等缺陷。

 

沸石具有均勻微孔，其孔徑與一般有機(jī)分子大小適當(dāng)，具有耐高溫、不可燃、杰出的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性等長(zhǎng)處。

 

2.4沸石吸附的后續(xù)處理

 

涂裝廢氣選用沸石轉(zhuǎn)輪吸附+蓄熱式燃燒方法，配用蓄熱式燃化爐更高效、節(jié)能。蓄熱式燃化爐(RTO)：廢氣通過一級(jí)換熱器至460～500℃，如此可削減燃化爐之燃料消耗量，直燃式燃化爐一般操作溫度約為730～760℃，運(yùn)用高溫將VOC廢氣燃燒反響成CO2及H2O轉(zhuǎn)輪為蜂窩狀結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)輪吸附材料是可以吸附有機(jī)溶劑的疏水性分子篩。

 

轉(zhuǎn)輪被分為3個(gè)區(qū)域即處理區(qū)、冷卻區(qū)和再生區(qū)，轉(zhuǎn)輪在一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度1-6轉(zhuǎn)/小時(shí)。轉(zhuǎn)輪為蜂窩狀結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)輪吸附材料是可以吸附有機(jī)溶劑的疏水性分子篩。轉(zhuǎn)輪被分為3個(gè)區(qū)域即處理區(qū)、冷卻區(qū)和再生區(qū)，轉(zhuǎn)輪在一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度1-6轉(zhuǎn)/小時(shí)。含有機(jī)溶劑的氣體從處理區(qū)流往后變成相對(duì)潔凈的空氣，其有機(jī)溶劑含量最低可降至50mg/m3以下，到達(dá)國(guó)家環(huán)保排放要求。部分含有機(jī)溶劑的空氣在再生風(fēng)機(jī)的效果下從冷卻區(qū)流往后，被再生加熱器加熱到180℃左右，然后流過轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)。當(dāng)再生空氣流過轉(zhuǎn)輪時(shí)，吸附在轉(zhuǎn)輪上的有機(jī)溶劑在高溫效果下被脫附出來(lái)，一同被再生空氣帶走。轉(zhuǎn)輪作業(yè)時(shí)，再生空氣與處理空氣的份額在1/3～1/10之間，再生空氣中有機(jī)溶劑的濃度最高可到達(dá)處理前濃度的10倍。

 

2.5沸石脫附及換熱蓄熱式燃化爐對(duì)經(jīng)轉(zhuǎn)輪脫附出來(lái)的VOCs進(jìn)行高溫732℃裂解，裂解后的成分與O2反響，生成二氧化碳和水蒸汽換熱體系：氧化爐出來(lái)的氣體與脫附后的氣體進(jìn)行熱交換，以使將進(jìn)入氧化爐的氣體溫度到達(dá)適宜溫度，然后削減氧化爐燃燒燃料。將換熱后的熱空氣收回后通入到轉(zhuǎn)輪的脫附區(qū)域，運(yùn)用疏水型沸石的高溫脫附功能，將吸附在沸石里邊的小分子VOCs顆粒與沸石分隔，并與熱空氣一同進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)的進(jìn)程。

 

3設(shè)備參數(shù)對(duì)去除功率的影響

 

(1)廢氣的溫、濕度：操控進(jìn)流溫度低于40℃、相對(duì)濕度小于80%以下;

 

(2)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速：每小時(shí)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速3至4.5圈之間(隨進(jìn)流VOC濃度值略變);

 

(3)濃縮倍率：添加濃縮倍率將使得體系去除功率隨之下降，但卻可使得后端燃化設(shè)備削減燃料運(yùn)用;

 

(4)脫附溫度：滿意之脫附溫度有助于脫附程序之進(jìn)行，但過高之脫附溫度將或許使得轉(zhuǎn)輪基材之余熱無(wú)法于冷卻區(qū)有用降溫，以致于吸附區(qū)時(shí)轉(zhuǎn)輪輪體仍處高溫狀況、不利于吸附程序進(jìn)行。

 

4沸石濃縮轉(zhuǎn)輪技術(shù)發(fā)展

 

現(xiàn)在沸石轉(zhuǎn)輪首要依托進(jìn)口，國(guó)際規(guī)模內(nèi)沸石技術(shù)較完善的有瑞典Munters公司和日本西部技研公司。瑞典Munters產(chǎn)品以某汽車廠涂裝生產(chǎn)線煙氣流量為20000Nm/h3,排煙溫度為200℃的1臺(tái)電泳烘干爐為改造事例，在其煙氣排煙管結(jié)尾改造裝置余熱收回體系，將煙溫降至110℃排放，收回的余熱將70℃的工藝回水加熱至90℃,用于前處理槽液加熱。項(xiàng)目施行后既能減輕環(huán)境污染，滿意企業(yè)生產(chǎn)工藝要求，又到達(dá)節(jié)省燃料的方針。

 

4.1設(shè)計(jì)方案

 

該汽車廠涂裝車間一樓設(shè)置有蒸汽站，蒸汽通過板式換熱器加熱熱水，熱水通過循環(huán)水泵送至前處理各槽體對(duì)槽液進(jìn)行加熱，換熱后的水再送至板式換熱器與蒸汽進(jìn)行換熱，熱水的送水溫度約為90℃，回水溫度約為70℃。詳細(xì)工藝流程：

 

為收回余熱，節(jié)省蒸汽用量，在電泳烘干爐高溫排煙管結(jié)尾設(shè)置一臺(tái)與之匹配的復(fù)合管式余熱收回體系，將烘干爐所排放的高溫?zé)煔饨抵?10℃左右進(jìn)行排放。

 

在原回水管路上新增循環(huán)水泵，通過水泵將回水送入余熱收回體系內(nèi)，與烘干爐排放的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱后進(jìn)入原回水管路，通過原循環(huán)泵將加熱后的熱水送至槽體加熱槽液。電泳烘干爐余熱收回體系工藝流程如圖3所示：

 

4.2設(shè)計(jì)參數(shù)

 

余熱收回體系的管式換熱器選用復(fù)合管技術(shù)，原料悉數(shù)選用304不銹鋼，換熱方式為氣液換熱。設(shè)計(jì)煙氣阻力200pa左右，煙氣接口尺度與原烘干爐相一致。余熱收回體系外形尺度依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐情況進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)。

 

4.3經(jīng)濟(jì)效益剖析

 

4.3.1收回?zé)崃康暮怂?/div>