树脂吸附法处理VOCs废气的工艺设计要求

树脂是一种高分子化合物，具有较强的吸附能力。树脂吸附法是利用树脂对目标物质的选择性吸附作用，将目标物质从混合物中分离出来的方法。随着树脂制造技术的创新进步、成本下降，树脂吸附法在VOCs废气治理中的工业化应用取得了一定的经济和社会效益。本文主要介绍树脂吸附法处理VOCs废气的工艺设计要求有哪些？

一、基本要求

1.1树脂吸附处理技术适用于处理中、低风量有机废气，其中的有机物沸点宜小于150℃，且常温下为液态。

1.2进入吸附装置的废气风量宜低于10000m³/h；

1.3进入吸附装置的废气温度宜低于40℃。

1.4进入吸附装置的颗粒物含量宜低于1mg/m³。

1.5吸附树脂的BET比表面积应不小于1000m2/g、微孔体积不小于0.4ml/g、总孔体积不小于0.9ml/g；粒径0.45-1.25mm之间大于95%；磨后圆球率大于95%；含水量为50-60%；湿密度0.68-0.7g/ml；pH值7.0-7.5。

二、工艺设计要求

2.1预处理

由于各个行业中产生的废气的性质千差万别，而吸附法对废气中的粉尘、气溶胶和一些引起吸附剂中毒的物质要求严格，因此废气的预处理系统对吸附设备影响。

在工业有机废气中，通常含有少量的粉尘，但在有些工艺废气中粉尘含量会很高，在喷涂废气中则含有大量的漆雾。颗粒物等通常以气溶胶的状态存在。吸附系统对粉尘、漆雾和气溶胶非常敏感，会严重影响吸附系统的稳定运行。因此，在废气进入吸附器之前将粉尘、漆雾处理干净，并对气溶胶进行破坏。目前在我国的一些吸附法净化设备中，由于对废气的前处理重视不够或者预处理设备使用不当，吸附器的效率很低，有些无法长时间使用。

废气预处理工艺主要有于法机械过滤和湿法喷淋吸收两种工艺，也可以采用干法和湿法结合的组合工艺。

在喷涂、制药、精细化工、化纤生产等很多工艺所产生的混合废气中，往往含有一些高沸点的大分子化合物，如电器喷涂废气中的二甲基戊酮(沸点164°C)，被吸附树脂吸附后难以脱附而造成吸附树脂中毒。这些物质虽然含量不高，但被吸附后难以解吸从而在吸附剂中积累，吸附树脂很快就会中毒失效。高沸点的大分子有机化合物在生产前端通过强化冷凝或采用活性碳/树脂的预吸附装置去除。

一般预处理装置的压力损失不会超过1kPa，但采用布袋除尘器过滤时，压力损失会超过1kPa。

2.2吸附

在HJ/T386-2007《工业废气吸附净化设备》中，对吸附装置的基本性能做出了原则性的要求。

吸附层的气流风速是固定床吸附器设计的主要参数。由于不同类型吸附剂的吸附能力、吸附速率和吸附层的阻力差别很大，气流风速应根据吸附速度和吸附层的阻力综合选择。吸附树脂颗粒粒径一般为0.4-1.2mm，在床层阻力低于2kPa的情况下，气流风速一般应在0.15-0.25m/s。

吸附剂用量应根据一个吸附周期内吸附床层的动态吸附量确定。动态吸附量是由吸附剂的饱和吸附容量、吸附速度、温度、压力和有机物的浓度等所决定的，一般应根据实验确定。在确定了吸附周期和吸附剂的动态吸附量后，吸附剂的用量常用希洛夫(Schieloef)公式或其它的经验计算法进行计算。

吸附器的压力损失宜低于4.5kPa。在HJ/T386-2007《工业废气吸附净化装置》中规定吸附装置的压力损失不大于2.5kPa。我们在实际应用中，特别是在使用2塔串联的吸附工艺时，有时设计阻力会2.5kPa。根据目前吸附装置的实际应用情况，在此规定吸附装置的压力损失宜低于4.5kPa为宜。

2.3吸附剂再生

当使用水蒸气置换再生时，一般采用低压水蒸气，水蒸汽温度高，对设备耐压要求高。根据经验一般考虑水蒸气的温度应低于140°C。

当吸附了有机化合物的吸附剂采用空气热气流吹扫再生时，在安全上存在很大的隐患。利用热气流再生吸附剂时，实际上是一个非稳态过程。如果进入吸附器的热气流的温度和风量不变，由于开始时吸附剂中的有机物较多，吸附器尾气中的有机物浓度也较高，有可能超过其爆炸极限下限的25%浓度限制，造成爆炸的危险。因此关键是严格控制进入吸附器的热气流的温度，开始阶段温度可以低一些，随着再生过程的推进，再生气流的温度可以适当提高。

2.4安全措施

(1)由于有机废气易燃、易爆，在进行有机废气治理装置的工艺设计时，安全措施是要进行考虑的因素。规定除了符合安全生产、事故防范的相关规定以外，工艺系统中安装事故自动报警装置。

(2)废气治理系统与主体生产装置之间、管道系统的适当位置，应安装可靠的阻火器，阻火器性能应按照HJ/T 389-2007中5.4的规定进行检验。至少应该在有机废气处理系统与主体生产装置之间安装阻火器。

(3)风机、电机和置于现场的电气、电仪等应具有防爆功能。对于有机废气的处理选用具有防爆功能的风机、电机和控制柜。

(4)由于吸附过程是一个放热过程，当处理高浓度有机废气时，如果吸附器的散热效果不好，吸附器会有明显的温升。吸附器内温度升高不但会降低吸附剂的吸附效果，还会造成着火和爆炸的危险。因此应该常备消防和防爆泄爆装置。实际上对于一般低浓度的有机废气的吸附，吸附床的温升往往是很低的。

(5)当采用惰性气体热气流吹扫方式再生时，根据经验，热气流的温度控制在150°C以下是相对比较安全的。

(6)对于降压解吸工艺，对系统风机、真空解吸泵和电气系统都要求采用高防爆级别，应采用符合GB3836.4要求的本安型防爆器件。