RTO催化燃烧
拟采用“组合式过滤器+活性炭吸附+脱附催化燃烧再生”工艺来治理贵公司的有机废气，此工艺是利用催化燃烧反应热能脱附吸附在活性炭内有机溶剂。
装置包括：
组合干式过滤器：
活性炭吸附箱：（2吸1脱）
催化燃烧装置：
本装置主要由组合干式过滤器、活性炭吸附箱、电、气动调节阀门、催化净化装置、混流换热装置、voc在线监测仪器、阻火器、离心风机、电气控制等部分组成。
1、工作原理
本着安全、节能、方便、可靠、经济的原则，预防废气中含有少量粉尘颗粒；
首先有机废气经组合干式过滤器，去除废气中的粉尘及颗粒物，以防活性碳微孔被堵塞，延长活性炭的使用周期，然后将符合吸附条件的有机废气送入活性炭吸附箱进行吸附净化，净化后的洁净气体由主排风机排入大气中。吸附装置配有备用吸附箱1套，当活性炭吸附饱和后通过控制阀门切换至催化燃烧脱附状态；脱附再生系统采用在线脱附再生，即吸附过程为连续式处理工艺，在备用吸附装置投入使用同时，饱和吸附箱则进行脱附工作，脱附后活性炭箱预备至下次循环使用。本装置装有VOC在线监测仪，为防止在脱附过程中活性炭吸附箱排放废气超标而及时转换。
2、技术特点
（1）整个系统设备实现了净化、脱附过程自动化，与回收类有机废气净化装置相比，无须配备压缩空气等附加能源，运行过程不产生二次污染，设备投资及运行费用低；
（2）使用特殊成型的蜂窝状活性炭作为吸附材料，由于其比重为条形活性炭纤维的8-10倍，再生前吸附有机溶剂可以达到活性炭总重量的25%，具有使用寿命长，吸附系统运行阻力低，净化效率高等特点；
（3）设备占地面积小、重量较轻，吸附床滤料采用堆砌式结构，装填方便，更换容易；
（4）采用优质贵金属钯、铂载在蜂窝状陶瓷上作催化剂，具有使用寿命长，分解温度低，脱附预热时间短，能耗低；催化燃烧率达97%以上。
（5）采用PLC控制系统，设备运行、操作过程实现自动化，运行过程安全稳定、可靠。
（6）在活性炭吸附床前采用过滤器过滤小颗粒物，净化效率高，确保吸附装置的使用寿命。
本装置工艺流程为：预处理（环保楼湿法除尘（原有）+组合干式过滤）——吸附浓缩——解吸脱附——催化燃烧的工艺流程。
系统由3个活性炭吸附器（2吸1脱），1个催化燃烧床构成，将原有废气处理设备的所有排气管合并连接引至净化设备，在吸附净化装置与废气进口之间安装一套预处理设备，去除废气中的粉尘及颗粒物，从而避免活性炭微孔被堵塞，然后送入活性炭吸附箱进行吸附净化，当任一活性炭吸附器接近饱和时，系统将自动切换到备用活性炭吸附器（此时饱和活性炭吸附器停止吸附操作），然后用热气流对饱和活性炭吸附器进行解吸脱附，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2000mg/m3以上，浓缩废气送到催化燃烧装置，最后被分解成CO2与H2O排出。
完成解吸脱附后，活性炭吸附器进入待用状态，待其他活性炭吸附器接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对饱和活性炭吸附器进行解吸脱附，如此循环工作。最后净化后的洁净气体由主排风机排入大气中。
二、设备介绍
1、设备介绍
1）、高效干式过滤器
为了防止废气中水分和粉尘颗粒物进入到吸附净化装置系统，在活性炭吸附床前设置一道初效过滤器；一道高效过滤器。初效过滤器采用漆雾粘过滤，高效过滤采用玻璃丝纤维过滤材料，这种干式过滤材料是专门开发出来的适用空气净化特点的材料，由多层玻璃纤维复合而成，密度随着厚度逐渐增大。过滤时多层纤维对微小粒子起拦截、碰撞、扩散、吸收等作用，废气通过时将尘粒容纳在材料中。
我公司采用进口的专用过滤材料，具有净化效率高、杂质容量大、阻燃、过滤阻力低、使用寿命长、维护简单、无二次污染等特点，吸满尘粒的材料简单清理后(如拍打或吸尘)即可以多次回用。
采用金属网制成框加架，内夹过滤材料，过滤器安装在金属箱体内，定期更换。
2）、吸附净化装置
去除尘杂后的废气，经过合理的布风，使其均匀地通过固定吸附床内的活性炭层的过流断面，在一定的停留时间，由于活性炭表面与有机废气分子间相互引力的作用产生物理吸附（又称范德华吸附），其特点是：（1）吸附质（有机废气）和吸附剂（活性炭）相互不发生反应，（2）过程进行较快，（3）吸附剂本身性质在吸附过程中不变化，(4)吸附过程可逆；从而将废气中的有机成份吸附在活性炭的表面，从而使废气得到净化，净化后的洁净气体通过风机及烟囱达标排放；
活性炭吸附废气中的有机溶剂是非常适合的。活性炭具有疏水性，对有机溶剂有较高的吸附效率。另外，活性炭具有远比其他吸附剂高的比表面积，约为800~1200m2/g。因此，在净化有机溶剂废气中，多使用活性炭作为吸附剂。
反映活性炭吸附能力的重要参数是吸附容量。吸附容量是指在吸附平衡状态下，单位重量的活性炭所吸附的物质重量。吸附容量因气体中各种物质的化学特性、气体的温度、被吸附物质在气体中的浓度的不同而不同。对于同族化合物，分子量越大，沸点越高，吸附容量则越大。除低沸点碱性气体外，活性炭吸附容量大致在10~40%范围内，动态吸附值一般约为15%左右。
气体的温度和浓度对活性炭吸附性能的影响，在等温吸附的条件下，废气所含有害物质的浓度越高，活性炭的吸附率越高：对于不同温度的废气来说，废气的温度越低活性炭的吸附率越高。
本工程选用优质蜂窝状活性炭，其主要技术性能如下：
主要成份 | 活性炭 |
规格 | 100×100×100mm |
壁厚 | 0.5～0.6mm |
体密度 | 0.46～0.52g/ml |
比表面积 | ＞850m2/g |
吸苯量 | ≥25% |
抗压强度 | 正压＞0.8MPa; 负压＞0.3MPa |
活性炭填充量 | 8.7m³ |
3）、脱附—催化燃烧
达到饱和状态的吸附床应停止吸附，通过PLC程序控制阀门切换进入脱附状态，过程如下：启动脱附风机、开启相应阀门和电加热器，对催化燃烧床内部的催化剂进行预热，同时产生一定量的热空气，当床层温度达到设定值时将热空气送入吸附床，活性炭受热解析出高浓度的有机气体，经脱附风机引入热交换器，再进加热室将气体加热到催化燃烧所需要的起燃温度而进入催化燃烧床。由于贵金属催化剂的作用，废气燃烧的起始温度约为250-300℃，大大低于直接燃烧法的燃烧温度670-800℃，因此能耗远比直接燃烧法低。在催化剂的作用下将有机成分转化为无毒、无害的CO2 和H2O，同时释放出大量的热量，高温气体再次进入热交换器，预热解析出来的高浓度废气，可维持催化燃烧所需的起燃温度，使废气燃烧过程基本不需外加的能耗（电能），并将部分热量回用于吸附床内活性炭的解吸再生，从而大大降低了能耗。
反应方程式如下：
催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热能，从而达到去除废气中的有害物的方法。其反应过程为：
催化燃烧进气口安装一只在线监测仪一只补鲜阀，当脱附气体浓度接近1/4爆炸下限或炉体催化室温度超过设定上限时开启补鲜阀对进气源进行稀释，保护延长设备使用寿命防止意外发生。
本装置的主体结构由净化装置主机、锅炉引风机及电器控制元件组成。净化装置主机由换热器、预热室、催化床、阻火过滤器和防爆器组成的整体结构，炉体周边整体保温，保温层厚100mm，炉体外表温度≤环境温度+30℃。
工艺流程示意图：
3.3.1装置内主要部件说明
1、阻火过滤器
将设备和废气源之间的危险阻隔开来，保证处理设备和生产设备之间的安全，同时除去废气源中的粉尘。结构为波纹网型，参照国家标准制造；更换快捷，清理方便。是本设备中安全设施之一。
2、热交换器
将有机气体分解后的热能和废气源冷气流进行冷热交换，置换热能，提高废气源的温度。当废气浓度达到一定值时，通过热交换器的作用，可以保证设备在无运行功率的状态下正常运转，是催化净化装置中对废气源进行第一次温度提升装置，也是设备中节能设施之一；通过热交换器内部对气流的合理控制，使交换器的效率保证在60%以上。结构采用冷轧钢板制，合理的布置，使冷热气流全面接触进行能量置换；全部制作按照国家《钢制压力容器制作标准》进行制作和验收。
3、预热室
废气源在进入催化燃烧室之前，经温度检测仪检测温度达不到催化反应的条件，由布置在预热室内的电加热系统进行温度的第二次提升；电加热元件为红外线加热管，由固定绝缘板固定，维护更换十分方便。
4、催化反应室
达到温度条件的有机废气源进入第一级催化反应室；第一催化反应室采用抽屉式，内催化剂，中间分插电加热元件，利用红外线幅射原理，使催化剂温度达到反应温度，使部份有机物进行分解，释放出能量，直接使废气温度提升，是本设备设计的第三温度提升处，也叫催化升温；温度提升后的有机气体进入催化固定床，内置蜂窝状催化剂，满足反应条件的有机气体在此完全分解，废气变成洁净气体。本设施为催化净化装置的心脏。
5、引风机
选用国内名牌优质通用风机，耐高温低转速，没有二次污染。是整个装置气流运转的动力源。配置减振台座及减振器。
6、控制系统
监控所有动力点起动、停止、故障，反映整个运转过程中气体的升温、气体分解状况，对设备整个过程进行全方位安全动力保护；可以根据废气源性质及生产线状态进行设定。主要控制元件选用进口产品。保证设备的良好运行、安全性及使用寿命。
7、催化剂
催化剂是在化学反应中能改变反应整度而本身的组成和重量在反应后保持不变的物质。本装置中选用的催化剂型号为TFJF型和HPA-8型，是处理各种不同类型有机废气的高效广谱型催化剂。
TFJF型催化剂蜂窝陶瓷做载体，内浸渍贵金属铂和钯,具有高活性、高净化效率、耐高温及长使用寿命等特点；
7.1主要技术性能参数：
外形尺寸 | 100×100×50mm |
孔穴尺寸 | ∮1.3mm |
孔穴密度 | 25.4个/cm2 |
孔壁厚度 | 0.5mm |
深层主晶相 | γ—Al2O3 |
比表面积 | 43m2/g |
堆积密度 | 0.8g/cm3 |
空速 | 1.2×104h-1 |
催化剂活性温度 | 210℃ |
耐冲击温度 | 750℃ |
7.2活性指标测试：净化效率≥97%的起燃温度和相应浓度
甲苯 | 4g/m3 | 220℃ | 苯 | 4g/m3 | 240℃ |
二甲苯 | 4g/m3 | 220℃ | 醋酸乙酯 | 4g/m3 | 300℃ |
乙酮 | 4g/m3 | 220℃ | 环已酮 | 4g/m3 | 220℃ |
正已醇 | 4g/m3 | 180℃ | 丙醇 | 4g/m3 | 280℃ |
8、电加热元件
电加热功元为件红外线电热管，利用电加热的辐射原理。电加热管由φ16高温薄管内衬高温氧化镁及电加热丝组成，具有效率高、散热快、寿命长等特点，严格按照国家标准制作和验收。其性能参数为：
每米加热管的电功率为1kw | 冷态绝缘电阻为≥200MΩ |
热态绝缘电阻为≥5MΩ | 老化时间3000小时 |
功率偏差±10% | 拉力≥998N |
9、voc在线监测仪
实现VOC浓度在线监测，设定浓度临界值自动切换吸附脱附，从而达到达标排放的标准。
3.3.2性能特点
① 能耗低：设备启动，仅需15～30分钟升温至起燃温度（有机废气浓度高时），运行耗能仅为风机功率。
② 安全可靠：设备配阻火除尘系统、防爆泄压系统、超温报警系统及先进的自控系统。
③ 阻力小、净化效率高：采用先进的贵金属钯、铂浸渍的蜂窝陶瓷催化剂。
④ 使用寿命长：催化剂一般4年更换，并且载体可再生。
6、电气控制
净化设施采用全自动化控制。
全自动化控制采用PLC编程逻辑控制，配套电（气）动无级限位调节阀、触摸屏等，主要特点有：
（1）实现操作过程全自动，大大降低操作人员的劳动强度；
（2）实现处理设施的自动、连续、稳定运行；
（3）采用触摸屏使控制系统具有良好的人机界面和重要工作参数的实时记录和储存功能；
（4）采用PLC控制方式，便于调整设施的工作参数；
（5）PLC和触摸屏均采用国内外知名品牌，同时系统配套精度很高的无极限位调节阀。
1、设备特点
1)、采用PLC全自动化控制方式，特设电脑触摸屏实时监控、记录，系统设有自动监视记录读取系统，用电脑及连接线可随时得到设备运行的有关数据，包括时间、脱附温度、燃烧温度等。
2)、全套设备结构紧凑，布局合理，外形美观大方。
3)、注重安全使用性能，在设计中采取多重安全设施，杜绝发生安全事故；加热器采用远红外翅片式电加热管，安全、高效。
4)、脱附—催化燃烧系统结构精巧，采用热风复式循环蓄热系统，热效率高，能量损失少，实现了脱附吸热与燃烧放热的热平衡，即燃烧过程不耗用外加电能，因此能耗特别低。
5)、采用新型吸附材料—蜂窝状活性炭，动力学性能好，吸附、脱附速率快，脱附解析完全，再生吸附率衰减慢，使用寿命长。
6）、催化燃烧效率高、净化彻底。由于采用新型蜂窝状贵金属催化剂，使起燃温度低、燃烧彻底、安全无焰燃烧，产物无毒、无害。
7）、吸附床气流分布均匀，装炭、检修、更换方便，内设气流分布器，使炭层截面积内气体均匀通过，不短路或穿透炭层，使吸附效果更佳。
8）、VOC在线监测系统，废气排放浓度不会超标。
2、安全措施
由于该净化系统处理的是易燃易爆气体，本设计采取以下安全措施，确保系统安全运行：
1）、设置高效过滤阻火器，使得设备在高效过滤的同时能起到阻火作用，双效一体。
2）、脱附-催化燃烧系统同吸附系统相对独立（单床体在整个系统运行中只能仅处于吸附状态或脱附状态），完全避免了脱附-催化燃烧系统工作时对吸附系统及管路的冲击，从而杜绝了“倒灌”现象的发生。
3)、燃烧方式为催化燃烧，属低温无焰燃烧，绝对无明火产生。
4)、严格控制系统中废气“VOC”浓度低于爆炸下限1/4（约10g/m3），当废气浓度过高时，有警报鸣响并打开新风阀（参见脱附工艺流程图），立即降低浓度，避免安全隐患。
5)、催化装置、吸附装置均设有防爆膜片。
6)、净化系统设有旁通阀，确保车间通风效果，方便应急维修；系统设有开始调试和应急状态下的手动系统，确保生产正常进行。
7)、设备内设置多点温控点，同时设有自动报警系统。
8)、设备设有安全防火阀，当设备工作过程中温度超高时，关闭除直排阀外其它风阀切断设备与车间的通路，风机停止运转并立即充入惰性气体防意外发生。
9)、夏日高温状况下，通风降温同时充入惰性气体，避免活性炭自然氧化反应的条件。
10)、采用换热新鲜热风均匀进入吸附箱对活性炭脱附再生；
11）、全系统设备和风管均良好接地，以消除静电，并按有关规范要求安装避雷系统。
12）、预热管采用远红外加热管。
13）、催化和吸附装置均有温度报警系统，并配有旁通新鲜空气风管以便“飞温”时引入空气。
14）、采用保温性能好、质轻的耐火纤维材料保温。
3、使用寿命
1）过滤棉预计更换周期：约2400小时/次（前端有水洗塔）；
2）脱附再生运行时间~6小时/次；
3）脱附时催化燃烧装置全启加热总时间约1.5小时/次；
4）活性碳使用寿命8000小时；
5）催化剂使用寿命10000小时；
