蜂窝活性炭吸脱附+催化燃烧处理印刷废气工程实例

01、引言

包装印刷行业是我国 VOCs 使用较多的一大行业。印刷是使用模拟或数字的图像载体将呈色剂 / 色料 ( 如油墨 ) 转移到承印物上的复制过程。根据印刷所用印版类型可将印刷分为平版印刷、凹版印刷、凸版印刷 ( 包括树脂版印刷、柔性版印刷 ) 和孔版 印刷 ( 主要为网版印刷 )。凹版印刷是指指印版的图文部分低于非图文部分的印刷方式。由于印刷品质量要求，目前印刷行业普遍还 是采用油性油墨进行印刷，油性油墨有机溶剂含量一般占油墨总 量的 70% ～80%，特别是乙酸乙酯溶剂，在各大气污染物排放指 标中，属于恶臭物质，排放限值较低。在 2019 年国家生态环境部 下发的《重点行业挥发性有机物治理方案》通知中，将包装印刷行业作为重点行业，要求企业切实提升末端治理水平，因此，如何经济、稳定、高效地去除印刷工艺产生的 VOCs，是近几年研究的课题。

02、印刷行业常见VOCs 废气处理方法

目前常见的VOCs废气处理方法有：燃烧法、吸附法、吸收法、化学氧化法、低温等离子氧化法啊、光催化氧化法和生物法等。在生 态环境部颁发的《印刷工业污染防治可行技术指南》中，推荐使用吸 附法、燃烧法、冷凝法或其中的组合工艺进行处理。在实际应用过程中，应根据企业实际产污情况，公用工程匹配情况合理选择工艺。

03、印刷行业废气处理工程实例

1、项目概况

上海某食品厂印刷工艺在生产过程中大量使用油性油墨和有机溶剂，污染物主要是油墨和溶剂挥发产生的有机污染物，主要成分为乙酸乙酯。原使用等离子设备进行处理，由于处理效率较低(约30%)以及产生二次污染物(O3)，本次对环保设备进行提标改造，更换一套设备。

2、废气处理工艺介绍

本装置工作过程可分为 4 个工艺段，高效过滤阶段，活性 炭吸附阶段，活性炭脱附再生阶段，活性炭冷却阶段。

2.1、高效过滤过程

车间排出的废气由进入高效过滤器装置 , 有机废气通过 过滤器时，废气中的颗粒物被过滤器有效拦截，气体组分和颗 粒物组分分开，进入到下级处理器进行处理。

2.2、活性炭吸附过程

车间排出的废气由前置工艺处理后进入活性炭吸附装置 ,  有机废气通过活性炭层时，废气中的有机组分被吸引到活性炭 的微孔中并浓集保持其中，有机组分从而与其它组分分开，其 它组分气体 ( 洁净气体 ) 经风机排空。

2.3、活性炭再生过程

活性炭使用一段时间，吸附了一定量的溶剂后，会降低或 失去吸附能力，此时活性炭需脱附再生，再生后活性炭重新恢 复吸附功能，活性炭可继续使用。再生时，先通过预热对燃烧室 进行升温，当温度达到起燃温度后切换至脱附路线对活性炭吸 附床进行脱附再生处理。

2.4、活性炭冷却过程

再生后的活性炭罐温度较高，需要冷却到室温后，方可进入后续的吸附过程。具体工艺流程图如图 1 所示。

3、工程设计

3.1、废气气量及源强

根据企业原有设备以及收集效果反馈，该印刷生产线排气 风量约为 3 000 m³ /h，根据原排气管道检测数据统计，废气处理 设备进口乙酸乙酯浓度约为 200 mg/m³.。

3.2、废气排放标准

项目废气排放标准执行 DB 31/872—2015《印刷业污染物 综合排放标准》排放标准规定，要求如下：非甲烷总烃 ( 乙 酸 乙酯 ) ≤ 50 mg/m³ ，排放速率 ≤ 1.5 kg/h。

3.3、废气处理流程

印刷废气先进入三级过滤设备，然后经过活性炭吸附器 1 吸附处理，处理后的废气经吸附风机和排气筒排放。此时催化燃烧炉进行预热，待达到乙酸乙酯催化起燃温度 260 ℃时，开启相应阀门，脱附风机，空气经换热器 1 加热器 1 加热到约 100 ℃对活性炭吸附器 2 进行脱附，脱附出来的废气 经换热器 2、加热器 2 加热至起燃温度 260 ℃后进入催化燃烧 炉进行催化燃烧反应。燃烧后的废气经过二级换热器进行热量 回收后经脱附风机排放至排气筒。

3.4、废气处理设备组成

(1)、过 滤 器。最 大 处 理 风 量 为 3 000 m³ /h，尺 寸 为 1.8 m×0.6 m×0.8 m，内置两道过滤棉，分别为中效过滤 F5 和 高效过滤 F9。生产车间为洁净车间，该设备的主要用途是去除 可能进入废气管道中的粉尘颗粒物，防止堵塞活性炭吸附设 备，影响吸附效果。

(2)、活性炭吸附设备。采用固定床蜂窝活性炭吸附，单个处 理能力为 3 000 m³ /h，采用一吸一脱。活性炭装填厚度为 0.8 m， 气体通过活性炭的速度为 0.5 m/s，停留时间为 1.6 s。每天吸附 12 h，再生周期为 1 d。设备采用玻璃纤维棉进行保温。

(3)、催化燃烧设备。最大处理风量 500 m³ /h，包括两级换 热器，燃烧室加热器，预热加热器，催化床，温度检测器等。催化床催化剂空速为 6 000 h-1，进入催化床废气浓度约为 1 530 mg/m³ 。设备采用玻璃纤维棉进行保温。

(4)、管道。管道采用 Q235 材质，催化床及活性炭吸附设备 之间的管道进行保温，选用岩棉材料，外包铝板。

(5)、风机。本套系统含 2 套风机，分别为吸附主风机 ( 风量 Q=3 000 m³ /h，风压 P=3 000 Pa，功率 N=5.5 kW)，脱附燃烧风 机 ( 风量 Q=500 m³ /h，风压 P=3 000 Pa，功率 N=1.5 kW)。

(6)、电控系统。本系统使用大量气动阀共 16 个，电磁阀 3 只，温度计 30 支，可燃气体检测仪 1 台，实现系统自动运行， 所有操作通过 PLC 反馈到操作屏上，同时在车间设置操作分 屏，方便操作。

(7)、安全系统。本系统催化床与活性炭吸附设备之间安装 隔爆阀，管道安装泄爆片，活性炭吸附设备配置 CO2 灭火装置 及消防水灭火装置。在利用传感器自动控制同时设置其他安全 冗余措施。

04、运行结果

1、污染物监测数据

项目正常运行后，对设备不同运行时段进行了长达 1 周的 监控，采用 COSMOS 的乙酸乙酯便携式检测仪进出口乙酸乙 酯浓度指标进行监测。主要检测值如表 1 所示。

2、投资与运行费用

项目投资主要是蜂窝活性炭吸附设备，过滤器，风机，催化 燃烧床，通风管道，脱附燃烧管道，自控系统等的设备投资和安 装，该项目总投资 60 万元。系统运行费用主要是设备消耗电力上，处理废气量 3 000 m³ /h，每天 12 h，电耗为 13 kW·h，电价按 1.3 元 /(kW·h)， 即处理 1 m³ 废气的电费为 0.000 4 元。

05、结语

废气处理设施提标改造后，整体去除率在 85% 以上，投入使用后，该食品厂印刷废气污染排放得到大幅削减，厂区环境明显改善，因臭气投诉率为 0。