吸附 - 脱附 - 催化燃烧联合工艺

吸附 - 脱附 - 催化燃烧联合工艺

吸附 - 脱附 - 催化燃烧联合工艺是一种高效处理中低浓度、大风量有机废气的组合技术，它整合了吸附技术的浓缩能力和催化燃烧技术的降解能力，兼具处理效率高、运行成本低、无二次污染的特点，广泛应用于化工、涂装、印刷、橡塑等行业的有机废气治理。

一、工艺原理与流程

该工艺的核心是 **“先浓缩，后降解”**，整体流程分为三个核心阶段，配套相应的预处理和辅助系统：

预处理阶段有机废气先经过预处理单元（如布袋过滤、活性炭过滤、除雾器等），去除废气中的粉尘、颗粒物、漆雾、水分等杂质，防止堵塞吸附剂孔隙或毒化催化剂，保障后续工艺稳定运行。

吸附浓缩阶段预处理后的大风量、低浓度有机废气进入吸附塔，塔内填充活性炭、分子筛、活性炭纤维等吸附剂。有机污染物分子被吸附剂表面的微孔结构物理或化学吸附，废气中的 VOCs 被截留，净化后的气体可直接达标排放。当吸附剂达到饱和状态后，切换至备用吸附塔继续吸附，饱和吸附塔进入脱附流程，实现双塔或多塔交替运行，保证废气处理的连续性。

脱附阶段向饱和吸附塔通入热气流（通常为 120-180℃的热空气或惰性气体），吸附剂表面的有机污染物受热后脱附，形成小风量、高浓度的有机废气。该过程实现了污染物的浓缩，大幅降低后续燃烧处理的风量和能耗。脱附完成后，吸附剂恢复吸附能力，可再次投入使用。

催化燃烧阶段浓缩后的高浓度有机废气进入催化燃烧反应器，在催化剂（常用贵金属催化剂如 Pt、Pd，或非贵金属催化剂如 Mn、Cu 氧化物）的作用下，有机污染物在200-400℃的低温条件下发生氧化反应，分解为无害的 CO₂和 H₂O

催化燃烧过程会释放大量反应热，可通过换热器回收热量，用于加热脱附所需的热气流，实现热量自给，降低系统运行成本。

二、工艺核心优势

处理效率高

吸附阶段对 VOCs 的去除率可达 90% 以上，催化燃烧阶段的降解率可达 95%-99%，整体工艺最终排放浓度可稳定满足国家标准要求。

能耗低

仅需消耗少量能源用于吸附剂脱附的初期加热，催化燃烧产生的热量可循环利用，尤其适合中低浓度废气的长期处理。

适用范围广

可处理苯类、酮类、酯类、醇类、烷烃类等大部分有机废气，适应废气浓度范围宽（通常处理入口浓度 100-1000mg/m³ 的废气）。

无二次污染

最终产物为 CO₂和 H₂O，不产生氮氧化物等二次污染物，且吸附剂可重复再生使用。

三、关键设备与参数控制

核心设备

吸附塔：常用固定床或流化床结构，材质多为碳钢防腐或不锈钢，吸附剂装填量需根据废气风量和浓度计算。

脱附加热系统：电加热器或燃气加热器，控制脱附温度稳定在吸附剂适配范围（避免温度过高导致吸附剂炭化）。

催化燃烧反应器：内置催化剂模块，反应器需设计保温层，保证反应温度均匀，防止局部过热。

换热器：常用板式或列管式换热器，回收催化燃烧热量，热回收率通常可达 60%-80%。

关键控制参数

吸附风速：控制在 0.5-1.5m/s，风速过高会降低吸附效率，过低则增加设备投资。

脱附温度：根据吸附剂类型调整，如活性炭脱附温度一般为 120-150℃，分子筛脱附温度为 150-180℃。

催化燃烧温度：需高于污染物的起燃温度，同时低于催化剂的耐受温度（通常不超过 400℃）。

四、应用注意事项

废气预处理：必须严格去除粉尘、漆雾和水分，否则会导致吸附剂失活、催化剂中毒或堵塞。

催化剂维护：定期检查催化剂活性，若出现活性下降，需进行吹扫或更换，避免因催化效率降低导致污染物排放超标。

安全防护：高浓度有机废气具有易燃易爆风险，系统需设置防爆阀、阻火器、温度监测和报警装置，确保运行安全。

五、工艺局限性

不适用于处理高浓度（>5000mg/m³）有机废气，否则易因催化燃烧放热过高引发安全风险。

对含氯、含硫、含磷等有机废气处理效果差，此类物质会永久性毒化催化剂。

吸附剂存在使用寿命限制，多次再生后吸附性能会下降，需定期更换。