30000m3-hr-吸附浓缩-催化燃烧方案

日科能高

50000m3/hr VOCs废气

治理方案

苏州乔尼设备工程有限公司

2011-02-26

1．概况

1.1 项目名称

50000m3/hr VOCs 废气处理装置

1.2 工程范围及内容

本工程的范围及包括：工艺设计、总体布局、设备设计和制造、现场安装和调试及必要的人员培训。本工程含设备基础改造，但不包括：废气收集风管以及水、电、压缩空气、排水等一次侧工程。

1.3 背景资料

依据业主提供的资料，拟处理废气为生产工艺过程中排放的有机废气。

a. 污染物种类：正丁醇、乙醇等混合溶剂。

b. 污染物排放量为：100%浓度的正丁醇为19吨/年；50%浓度的正丁醇为98吨/年；95%浓度的乙醇为120吨/年。

c. 废气排放总量：50000m3/hr。

2. 设计原则

本项目的设计原则，首先是保证尾气的达标排放，其次是保证设备的处理能力。在此前提下，本方案充分考虑了处理工艺的先进性和合理性，尽可能采用新的节能技术，以降低设备投资和运行成本；系统采用合理的自动化技术及监测仪表，以确保设备运行安全，管理方便灵活。

3. 设计依据

3.1 业主提供的排放数据（见上）

3.2 相关规范：

《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》（GB50058-92）

《工业机械电器设备通用技术条件》（GB/T5226.1-1996）

《涂装作业安全规程—有机废气净化装置安全技术规定》（GB16297-1996）

工业设备焊接及技术规范

其他有关设计规范。

3.3 尾气排放标准

4. 设计方案

4.1废气处理方法选择

目前，有机废气处理主要有以下几种方法：

●吸收法：一般采用物理吸收，即将废气引入吸收液进行净化，待吸收液饱和后经加

热、解析、冷凝回收；本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气，但需要配置加热解析回收装置，设备体积大、投资高。

●直接燃烧法：利用燃气或者燃油等辅助燃料燃烧，将混合气体加热，使有害物质在

高温作用下分解为无害物质；本法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气，但对安全技术、操作要求高。

●催化燃烧：把废气加热经催化燃烧转化成无害的二氧化碳和水；本法起燃温度低、

节能、净化率高、操作方便、占地面积、设备投资较大，适用于高温或高浓度有机废气。

●吸附法：有机废气经活性炭吸附，可达95%以上的净化率，设备简单、投资小，但

活性炭更换频繁，增加了装卸、运输、更换等工作程序，导致运行费用增加。

●吸附-催化燃烧法：此法综合了吸附法及催化燃烧法的优点，采用新型吸附材料（蜂

窝状活性炭）吸附，在接近饱和后引入热空气进行脱附、解析，脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧，将其彻底净化，热气体在系统中循环使用，大大降低能耗。本法具有运行稳定可靠、运行成本低、维修方便等优点，适用于大风量、低浓度的废气治理。

通过计算得知：废气中正丁醇的最高浓度约为113mg/m3,乙醇的浓度约为44mg/m3，它属于低浓度高风量的废气。

综合以上各项考虑，本装置的总体方案为：吸附浓缩+催化燃烧；

装置包括：

吸附浓缩装置：50000m3/hr×2套（1用1备）；

催化燃烧装置：3000m3/hr×1套；

吸附浓缩采用活性炭吸附和在线脱附方式，吸附-脱附和催化燃烧为全自动运行。

5．工艺流程

本装置工艺流程为：吸附浓缩——解吸脱附——催化燃烧的工艺流程。采取单气路工作（参见图1）方式，由2个活性炭吸附器，一个催化燃烧器（辅之低压风机、阀门等构成）。废气经预处理除去粉尘、颗粒状物质后，送入活性炭吸附器A，当活性炭吸附器A接近饱和时，首先将处理气体自动切换到活性炭吸附器B（活性炭吸附器A停止吸附操作），然后用热气流对活性炭吸附器A进行解吸脱附，将有机物从活性炭上脱附下来。在脱附过程中，有机废气已被浓缩,浓度较原来提高几十倍，达2000ppm以上，

浓缩废气送到催化燃烧装置，最后被成为CO

2与H

2

O排出。

完成解吸脱附以后活性炭吸附器A进入待用状态，待活性炭吸附器B接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对活性炭吸附器B进行解吸脱附，如此循环工作。

当有机废气的浓度达到2000ppm以上时，催化床内可维持自燃，不用外加热。这个方案不仅大大节省了能量的消耗，而且由于催化燃烧器的处理能力仅需原废气处理量的1/10（3000m3/hr！），所以同时也降低了设备投资。本方案既适合于连续工作，也适合于间断工作。

单台活性炭吸附器的解吸脱付大约需要2-3小时。

吸附风机用变频器控制，可以依照需要的风量或者装置入口的净负压来进行调节。

6. 设备的技术性能与特点

●本装置净化效率高，没有二次污染。净化效率经中国环境科学研究院大气环境研究所检测，其结果为：苯>96%；甲苯>98%；二甲苯>99%；臭气>92%。

●本装置的活性炭吸附器为多层设计，气流分布均匀、稳定，吸附性能好；采用蜂窝状活性炭，空塔风速为0.65-0.8m/s时，实测阻力小于50mmAq，床层具有优越的动力学性能，适合在大风量下使用。

●催化燃烧器装填的催化剂，具有阻力小，活性高，稳定性好的特点，当有机废气（如甲苯）浓度达到2000ppm时，就可维持自燃。催化燃烧器的转换效率高，性能稳定。

●利用余热，节省能源。本装置中活性炭的解吸脱附均以热空气作为解吸介质，而此热气流均来自于系统内催化燃烧后的余热。脱附后的浓缩有机废气再进入催化燃烧器进行净化处理，不需另加能源，运行费用大大降低。就同样的处理量而言，约为直接催化燃烧法的1/10左右，活性炭吸附的1/5。

●本系统自动化程度高，运行操作方便。系统采用PLC控制，所有阀门均为气动控制阀。当一套活性炭吸附器接近饱和时，由气动阀自动切换到另一套设备，并自动开启催化燃烧装置及其脱附风机，实现整个设备的自动化。

●催化燃烧加热部分为自动，脱附时由温度信号反馈来实现脱附温度自动控制。

●活性炭吸附器的脱附过程为自动程序控制。