沸石轉(zhuǎn)輪催化燃燒過(guò)程

 

沸石分子篩模塊的吸附是沸石轉(zhuǎn)輪催化燃燒過(guò)程中的一個(gè)物理變化過(guò)程。吸附的主要原因是固體表面分子吸引產(chǎn)生的一種“表面力”。當(dāng)流體流經(jīng)時(shí)，流體中的一些分子由于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)與吸附劑表面碰撞，導(dǎo)致表面分子集中，從而減少流體中這類分子的數(shù)量，達(dá)到分離去除的目的。因?yàn)槲經(jīng)]有化學(xué)變化，沸石分子篩只要試圖趕走表面集中的分子，就會(huì)有吸附能力。這個(gè)過(guò)程是吸附的逆過(guò)程，稱為脫附或再生。由于沸石分子篩的孔徑是均勻的，只有當(dāng)分子直徑小于沸石分子篩的孔徑時(shí)，它才容易進(jìn)入晶體并被吸附，所以沸石分子篩就像一個(gè)氣體和液體分子的分子篩，是否被吸附是根據(jù)分子的***小來(lái)決定的。沸石分子篩因其******的結(jié)構(gòu)和性能而成為一門***立的學(xué)科，其應(yīng)用已遍及石油化工、環(huán)境保護(hù)、生物工程、食品工業(yè)、醫(yī)藥化工等***域。隨著***民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展，沸石分子篩的應(yīng)用前景日益廣闊。

 

沸石分子篩是結(jié)晶硅鋁酸鹽的水合物，化學(xué)通式為Mx/m[(AlO2)x-(SiO2)y]-zH2O。m代表陽(yáng)離子，m代表化合價(jià)，z代表水合數(shù)，x和y為整數(shù)。沸石分子篩活化后，水分子被除去，剩余的原子形成孔徑為3~10A的籠狀結(jié)構(gòu)。分子篩晶體中有許多一定***小的孔，許多直徑相同的孔(也稱為“窗口”)相互連接。分子篩之所以得名，是因?yàn)樗梢詫⑿∮谄淇讖降姆肿游降娇涨恢?，?**于其孔徑的分子排除在空腔之外，從而起到篩分分子的作用。

 

沸石轉(zhuǎn)輪+催化燃燒(RTO)的工作原理:

 

1.過(guò)濾

 

廢氣收集到多級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)際情況，采用G4、F7、F9等材料逐步過(guò)濾去除灰塵和粘性物質(zhì)。

 

2.集中注意

 

當(dāng)含有VOCs的空氣流過(guò)沸石分子時(shí)，沸石起到分子篩的作用，捕捉可以吸附的VOCs分子，而分子***的則讓它流過(guò)。當(dāng)吸附區(qū)接近飽和時(shí)，轉(zhuǎn)輪到脫附再生區(qū)，與高溫(180~220℃)空氣脫附再生，形成VOCs濃縮氣體。脫附再生處理后的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)輪到冷卻區(qū)降溫，然后繼續(xù)吸附處理。

 

3.氧化

 

揮發(fā)性有機(jī)物濃縮氣體流經(jīng)催化床，催化劑在250℃~350℃引發(fā)氧化分解反應(yīng)，揮發(fā)性有機(jī)物分解為H2O和CO2。

 

4.熱交換

 

氧化反應(yīng)釋放的熱量會(huì)使氣體溫度升高，高溫氣體產(chǎn)生的熱量通過(guò)換熱器傳遞給低溫氣體，用于轉(zhuǎn)輪脫附氣體和加熱CO爐入口氣體，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行所需的能耗。如果還有多余的熱量，也可以用來(lái)加熱工廠的其他區(qū)域。

 

5.排放

 

轉(zhuǎn)輪吸附氧化后的廢氣從高空統(tǒng)一煙囪排出。煙囪高度一般為15m，高于周圍建筑。

 

隨著我***對(duì)VOC有機(jī)廢氣控制標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，尤其是***風(fēng)量、低濃度的工況面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。去年，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理規(guī)劃》，規(guī)定重點(diǎn)排放源的排放濃度和去除效率要得到控制。對(duì)于車間或生產(chǎn)設(shè)施收集的廢氣，如果VOCs初始排放速率***于等于3 kg/h，重點(diǎn)區(qū)域***于等于2 kg/h，應(yīng)加強(qiáng)控制。除了保證排放濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)外，還要控制去除效率，去除效率不低于80%。

 

目前市場(chǎng)上主流的***風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣處理工藝有沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮工藝和活性炭吸附脫附工藝兩種。

 

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮工藝近年來(lái)在***內(nèi)逐漸被認(rèn)可，并成為高效的主流VOC處理工藝?；钚蕴课矫摳焦に囋缭谏蟼€(gè)世紀(jì)就已經(jīng)在中***應(yīng)用。由于其技術(shù)門檻低，一次性設(shè)備投資少，目前***內(nèi)很多業(yè)主都采用了這種工藝。

 

為什么沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮處理工藝***于活性炭吸附脫附工藝？講解沸石分子篩吸附材料相對(duì)于活性炭材料的***勢(shì)。

 

目前，活性炭是一種常見(jiàn)的揮發(fā)性有機(jī)化合物吸附劑，但存在再生困難、防潮性差、易燃性差等問(wèn)題。與活性炭等常規(guī)吸附劑相比，沸石分子篩作為VOCs吸附劑具有以下主要***點(diǎn):

 

(1)沸石分子篩的疏水性可以調(diào)節(jié)，分子篩的親水性和疏水性可以通過(guò)調(diào)節(jié)分子篩骨架的硅鋁比來(lái)調(diào)節(jié)。高硅鋁比的沸石分子篩具有***異的疏水性能，在一定濕度條件下能有效降低水對(duì)VOCs分子的競(jìng)爭(zhēng)吸附；

 

(2)均勻的孔徑分布可以有效識(shí)別分子，從而******提高吸附劑對(duì)VOCs的選擇性吸附；

 

(3)沸石分子篩一般由硅和鋁組成，不可燃，水熱穩(wěn)定性***，可以結(jié)合微波加熱等其他手段降低吸附劑再生能耗，提高操作安全性；

 

(4)沸石分子篩比表面積***，吸附容量高，是蜂窩轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù)中理想的吸附劑材料，是目前工業(yè)上***規(guī)模消除VOCs的研究熱點(diǎn)。