高沸点有机废气RCO处理装置改造实例

高沸点有机废气RCO处理装置改造实例
摘要：某汽车工业公司是市内的一家大型汽车零配件制造厂商，主要产
品为汽车塑胶内饰件及方向盘发泡件。

公司针对有机废气已建立RCO处理装置，
但是在实际运行过程发现活性炭脱附效率低，活性炭更换周期由设计时的两年缩
短至6个月，运营成本增加20%以上。

针对上述存在的问题，本文通过寻找合适
的吸附剂解决脱附效率低的问题，降低RCO装置的运行成本。

关键字：有机废气处理；RCO；脱附；蜂窝沸石
一、项目研究背景
公司方向盘PU发泡成型过程中会产生一定量的有机废气，公司已按照环保
要求安装RCO处理设备。

主要的处理工艺为“高效过滤+活性炭吸附脱附+CO处理
系统”。

但是在实际运行中发现，PU发泡废气中含有高沸点的组分，活性炭由于
受限于物理特性，其脱附温度低于150℃，造成高沸点组分难以脱附，活性炭更
换周期由设计时的两年缩短至6个月，运营成本增加20%以上。

针对上述存在的
问题，本文通过寻找合适的吸附剂解决脱附效率低的问题，降低RCO装置的运行
成本。

二、项目研究情况
2.1、废气基本特征
公司主要从事汽车内饰塑料件、汽车方向盘的生产，年产值超过2亿元。

公
司注塑及PU发泡产生的有机废气收集输送至RCO装置处理后达标排放。

现有RCO
装置是根据低沸点挥发物设计安装的，能满足注塑废气的处理需求。

但并入PU
发泡废气后，废气中的高沸点组分难以彻底脱附，导致活性炭吸附能力不断下降，最终不得不提前更换活性炭填料。

PU发泡成型废气基本特征如下：
表1 PU发泡成型废气基本特征一览表
2.2、有机废气现状处理工艺
注塑废气中污染物沸点低，采用蜂窝活性炭箱具有脱附温度低、吸附量大、可间歇脱附、低运行成本等优点。

但根据公司的物料分析，PU发泡废气中含有高沸点物质二苯基甲烷-4，4 -二异氰酸酯，而且废气浓度较高，风量大。

传统的蜂窝活性炭箱脱附温度低，脱附效率低，导致更换周期由设计时的两年缩短至6个月，运营成本增加20%以上。

2.3、拟定解决方案
蜂窝沸石与活性炭类似，是一种天然的多孔材料，能有效吸附有机废气分子，同时具有耐高温的特点。

采用TX-1025型蜂窝沸石替换传统的蜂窝活性炭箱，利用蜂窝沸石耐高温的特性，通过提高脱附箱的运行温度，最终实现高沸点有机废气的脱附，保证装置的正常运行。

2.4、工艺试验
（1）蜂窝沸石吸附试验
在2021年3月12日运送小型中试设备到工厂现场，对PU发泡废气处理工艺进行了工艺试验。

3月16日将部分PU发泡废气接入中试设备，试验蜂窝沸石砖对 PU发泡废气的吸附效果，试验结果显示TX-1025型蜂窝沸石对PU发泡废气吸附效果良好，最高吸附率98.78%，最低吸附率96.21%，平均吸附率97.28%，详细数据如下：
表2 PU发泡废气吸附试验数据
图1蜂窝沸石吸附效率
（2）蜂窝沸石脱附试验
将吸附了PU 发泡废气的蜂窝沸石带回实验室进行脱附试验，通过缓慢升温，测定升温过程中蜂窝沸石的失重数量。

试验结果显示：
在200℃以下，56.5%的吸附污染物被脱附出来，该部分物质是PU发泡废气中沸点较低的污染物；
在200℃~350℃，35.6%的吸附污染物被脱附出来，该部分物质是PU发泡废气中的二苯基甲烷-4 ，4-二异氰酸酯等；
在350℃~550℃，7.7%的吸附污染物被脱附出来，该部分物质是异氰酸酯类的聚合物；
550℃脱附后，蜂窝沸石自身重量下降0.2克，是高温脱附中的烧失物，在550℃时，蜂窝沸石中不存在其他不能脱附的物质。

详细数据如下：
表3PU发泡废气脱附测试数据
图2蜂窝沸石脱附失重比例
（3）实验结论
蜂窝沸石可有效吸附有机废气，现场工况下吸附效率大于96%；
加热至350℃蜂窝沸石，可脱附92%以上吸附物质；
加热至550℃，可彻底脱附全部吸附物质。

三、改造后工艺流程
改造后废气净化设备采用先进的“高效过滤+ 蜂窝沸石分子筛吸附脱附+CO
处理系统”的工艺，利用沸石比表面积大和分子间范德华力对VOCs分子进行吸附。

低温条件下有机废气进入沸石分子筛转轮，VOCs分子被捕集吸附，经吸附净
化后的废气可达标排放。

吸附大量VOCs的沸石转轮随后进入高温脱附区，通过
小风量脉冲高温气体对转轮进行清扫，使有机废气分子脱附形成高浓度有机废气。

废气送入后段的氧化系统热氧化处理，处理后的废气可达标排放。

沸石分子筛转
轮处理系统按照处理流程可分为吸附、脱附、浓缩焚化三个过程，吸附效率
≥90%，吸附浓缩倍数15-20倍。

其基本原理如下：
沸石分子筛转轮划分为吸附区、再生区和冷却区三个功能区域，沸石分子筛
转轮可实现不间断工作。

废气通过前置的高效过滤器过滤后进入吸附区。

VOCs分子在吸附区被沸石分
子筛捕集吸附，经净化后可实现达标排放。

吸附大量VOCs的转轮在再生区脱附，再生区的运行温度为500-550℃，通过
热风吹扫实现有机废气的脱附、浓缩（15~20倍）。

分子筛转轮在冷却区通过空气冷却，热量可作为空气的预热热源，实现了余
热的回收利用，达到节电的效果。

图3 沸石分子筛转轮结构
四、项目改造优势
RCO装置由原来的“高效过滤+活性炭吸附脱附+CO处理系统”变更为“高效
过滤+ 蜂窝沸石分子筛吸附脱附+CO处理系统”。

同时提高脱附单元的运行温度，提升至550℃。

对比现行的方案，本次改造具有以下先进性：
高性能、高效率：将吸附性能极好的沸石分子筛作为吸附剂使用，适用于绝
大部分的VOCs，在不同的运转条件下都可以提供足够的性能。

高沸点溶剂的处理：利用沸石分子筛不可燃、耐高温的特点可以提高再生系
统运行温度。

解决活性炭因不耐高温而无法处理高沸点VOCs异氰酸酯的缺点。

惰性：即使是异氰酸酯等具有热聚合性高的VOCs也能使用沸石分子筛高效
率的进行处理。

清洗：沸石分子筛是高温烧结而成的无机物，性质稳定。

当发生粉尘堵塞的时候，可以进行水洗。

参考文献
[1] 丁立军. 蜂窝沸石吸附+催化燃烧法在有机废气治理工程中的应用和探索. 《理论前沿技术》, 2021, 10(1)
[2] 王秋彦. RCO技术治理汽车制造行业挥发性有机(VOCs)的研究.《汽车博览》, 2020, (3)
[3] 邓智英. 关于汽车涂装烘干过程有机废气处理方法探讨.《环境与发展》, 2017, 29(4)。