浅谈喷漆废气处理技术研究进展-第3页-北极星VOCs在线

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3.1.2吸收法

吸收法即利用喷漆废气中的VOCs气体在某些溶剂中的高溶解性，用高沸点、低蒸气压的油溶性溶剂吸收VOCs的一种净化方法。吸收法分为物理吸收和化学吸收，现实工业处理过程一般采用物理吸收，吸收剂是否廉价、易得、无害等是需考虑的关键问题。何璐红等以非离子表面活性剂吐温-20为主表面活性剂，添加助表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及助剂氯化钠，形成复配水溶液吸收剂处理甲苯为主的VOCs废气，最优甲苯去除率可达到77%。肖潇等[26]通过实验对比二乙基羟胺、聚乙二醇400、硅油、食用油、废机油、0#柴油等吸收剂对甲苯废气的吸收效果，发现在相同实验条件下二乙基羟胺对甲苯的吸收量最大。李甲亮等[实验研究发现4%的1,4丁二醇(BDO)对甲苯废气具有良好吸收效果，最高吸收浓度可达43.87mg/L。除物理吸收外，工业生产中也会采用氢氧化钠次氯酸钠等碱液或酸液作为吸收剂对废气进行化学吸收。表7列举了目前国内外采用的吸收剂类别，并分析了其特性。

通常采用的吸收设备为填料塔或喷淋塔。物理吸一般采用填料塔设备，如图6所示。因为填料塔相界面大，气液接触时间和气液比均可大范围调节，在分离效率和压降方面都较优秀，同时结构简单，操作弹性大，成本低，对具有腐蚀性的VOCs废气可采用不锈钢或陶瓷材质填料提高耐腐蚀性。相对于填料塔，喷淋吸收塔结构简单、阻力小、投资小。在吸收过程中废气在塔内下进上出，吸收剂由耐腐泵从塔顶打入液体分布装置，均匀向下喷淋和废气逆流接触并发生化学反应，洗涤后的废气经喷淋层上方除雾器除去雾滴后从吸收塔顶部排出，如图7所示。

3.1.3燃烧法

燃烧法是将喷漆废气中的有机物燃烧氧化，转换成CO2和H2O无害物质达到废气净化目的。燃烧法可分为直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法、蓄热燃烧法等类型。

(1)直接燃烧法高浓度可燃有机废气宜采用直接燃烧法。直接燃烧法需要足够高温度，并保证燃烧空间内拥有足够氧气。若氧气量不足则燃烧不完全;若氧气量过多，会使可燃物浓度不在着火界限范围内导致不完全燃烧。为防止气体爆炸，一般在锅炉或敞开的燃烧器中燃烧废气，燃烧温度大1100℃;但当燃烧不完全时，会导致一些污染物和烟尘排放到大气中，同时燃烧的热能无法回收，造成燃料能量损失。

(2)热力燃烧法低浓度可燃有机废气可采用热力燃烧法处理。浓度低可燃性物质导致在燃烧过程中不足以释放支持整个燃烧过程所需的能量，此需加辅助燃料作为助燃气体，通过燃烧助燃气体提高热量，使废气达到反应温度并充分燃烧，如图8所示。热力燃烧法温度一般在500～900℃范围内，低于直接燃烧法温度。

(3)催化燃烧法催化燃烧法被视为处理VOCs的一种高效技术，在催化剂作用下VOCs可在较低温度下(通常为200～400℃)氧化生成无污染的CO2和H2O。催化燃烧法无二次污染，工艺操作简单，安全性高，起燃温度低;但催化剂性能优劣决定VOCs净化效果，因此高性能催化剂选择和研究开发是高效新型催化燃烧法的核心问题，表8表述了常用的催化剂特点。处理高浓度、小风量有机废气可采用催化燃烧法，但喷漆废气风量大、VOCs浓度一般低于300mg/m3，不太适合处理喷漆废气。

(4)蓄热燃烧法当有机废气浓度不高时，常规的热力燃烧和催化燃烧不足以维持自燃，需要额外补充大量热能，因此宜采用蓄热燃烧。目前应用的蓄热燃烧器分两种：蓄热式热力燃烧反应器(RTO)和蓄热式催化燃烧反应器(RCO)。对于RTO装置，一般由蓄热式换热器、热力燃烧室和切换阀门组成，常见的基本形式有二室、三室和多室RTO。二室RTO在进行阀门切换过程中会发生管道残留有机废气同净化后的废气一同排放问题，导致在净化周期内有一半以上时间内无法实现达标排放，净化效率低于80%;三室RTO在二室RTO的基础上增加了冲洗室，解决了废气未处理就排出问题，但阀门过多很难实现同步切换，使未处理废气同净化气体混合，无法实现达标排放;对于多室RTO亦是如此。RCO装置一般由蓄热催化炉和旋转换向阀组成，蓄热催化炉内分隔成多个蓄热催化室，有机废气通过旋转换向阀的进气口进入蓄热催化室中加热，待气体温度达到200～500℃后通过另一个蓄热催化室，在催化剂作用下得到净化并释放热量，净化后的高温气体被蓄热体吸收能量并降低温度，最后通过旋转换向阀的排气口排出，如图9所示。蓄热燃烧技术优势在于净化效率高、二次污染，同时实现能量回收，节约燃料，具有良好应用前景。

3.1.4冷凝法

冷凝回收法是将有机废气导入冷凝器中，利用VOCs在不同温度下蒸气分压不同，使VOCs逐步冷凝成液态的回收[33]。冷凝法适用于处理高浓度、小流量有机废气，主要应用于制药、化工等行业;喷涂、印染等行业若采用冷凝法，通常先对较低浓度的喷漆废气压缩后再处理。其工艺是将有机废气通往预冷级单元预处理，一般温度控制在5℃，去除所含水蒸气，避免冷却级蒸发器结霜而影响换热[33];预冷后的有机废气通过冷却级蒸发器降温，温度控制在–30℃左右，把VOCs冷凝成液态。冷凝回收操作简单，效果稳定，其封闭性受外界温度和压力变化影响小，其工作温度低于冷凝后液体闪燃，较安全，但过低的冷凝温度导致能耗高，冷凝设备性能要求和设备投资及运行费用也较高。其中制冷剂选择对制冷效率以及回收效果有着不同影响。表9比较了不同类别制冷剂的优缺点。

3.1.5小结

传统有机废气净化技术应用广泛，已趋于成熟。在实际净化过程中，需针对不同浓度、流量、成分的废气采用适宜技术。传统净化技术的优缺点及其适用范围总结见表10。

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