沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+催化燃燒技術(shù)處理VOCs
隨著中***經(jīng)濟的快速發(fā)展，產(chǎn)生了***量的VOCs。近年來，VOCs已成為我***空氣污染物的主要來源之一，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)平衡構(gòu)成了巨***威脅。VOCs的***終處理引起了社會的廣泛關(guān)注。
在現(xiàn)有單端處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，詳細論述了適用于***風(fēng)量、低濃度VOCs的吸附濃縮-催化燃燒組合技術(shù)的原理、工藝流程、研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景。
VOCs對環(huán)境的巨***危害和對人類健康的嚴重威脅已經(jīng)引起了全世界的高度重視。VOCs的處理在中***迫在眉睫。目前，VOCs的處理技術(shù)主要分為兩類:
(1)源頭控制，具體來說就是生產(chǎn)過程中防止或減少VOCs排放的措施，是控制有機廢氣污染的***方法。但是，由于技術(shù)水平的限制，不同濃度的有機廢氣不可避免地會排放并泄漏到環(huán)境中，這是很難實現(xiàn)的。
(2)生產(chǎn)結(jié)束時控制和消除VOCs的處理方法可分為回收技術(shù)和銷毀技術(shù)兩種。
回收技術(shù):物理方法回收VOCs是一種無損方法，主要有活性炭吸附法、冷凝法、膜處理法。這種方法不僅可以有效控制VOCs的排放，而且可以節(jié)約資源，帶來經(jīng)濟效益，越來越受到重視。
銷毀技術(shù):即通過化學(xué)或生物反應(yīng)過程將VOCs廢氣氧化分解為無毒或低毒物質(zhì)的破壞性方法。主要技術(shù)包括燃燒、光催化降解、等離子體技術(shù)、生物降解等。以上VOCs廢氣處理技術(shù)為單一處理工藝，應(yīng)根據(jù)VOCs廢氣排放的具體條件和要求選擇合適的工藝；由于VOCs種類繁多、成分復(fù)雜、性質(zhì)不同，在許多情況下，采用一種凈化技術(shù)往往難以滿足處理要求，也不經(jīng)濟。利用不同單元處理技術(shù)的***勢，采用組合處理工藝，既能滿足排放要求，又能降低設(shè)備運行成本。
吸附是處理VOCs的***種技術(shù)，其中活性炭吸附是***常用和***典型的一種?；钚蕴课皆诠I(yè)上處理鹵代卷煙和苯系物非常普遍。吸附法的主要原理是使用***比表面積的多孔材料作為吸附劑。當(dāng)VOCs氣體流經(jīng)吸附劑時，VOCs分子由于其較***的比表面積而被吸附劑截留在微孔的內(nèi)表面，從而達到氣體凈化的效果。沸石轉(zhuǎn)輪+催化燃燒技術(shù)作為一種新型的組合式高效VOCs吸附技術(shù)，在***外得到了廣泛應(yīng)用。
沸石轉(zhuǎn)輪+催化燃燒技術(shù)的技術(shù)原理
1.轉(zhuǎn)輪吸附簡介
轉(zhuǎn)輪吸附是由轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)演變而來的，瑞典的卡爾·蒙***(Carl Munters)提出了吸附材料可以制成蜂窩的想法，然后轉(zhuǎn)輪技術(shù)可以用于分離過程。1986年，瑞典的蒙***公司(Munters Company)率先將理論變?yōu)楝F(xiàn)實，制作出沸石蜂窩，并將其置于轉(zhuǎn)輪中，凈化有機廢氣中的VOCs。1988年，日本西方技術(shù)研究公司在VOCs凈化項目中采用蜂窩沸石轉(zhuǎn)輪，并獲得成功。沸石轉(zhuǎn)輪技術(shù)在日本、美***、歐洲等***家已經(jīng)廣泛應(yīng)用于低濃度、***風(fēng)量的VOCs處理，在中***臺灣省也得到很***的應(yīng)用。由于***外轉(zhuǎn)輪技術(shù)發(fā)展較早，技術(shù)先進。一般來說，沸石轉(zhuǎn)輪的生產(chǎn)技術(shù)仍然掌握在***外企業(yè)手中。
2.沸石轉(zhuǎn)輪原理介紹
研究表明，如果將加工***的波紋狀和扁平狀陶瓷纖維紙通過無機粘結(jié)制成蜂窩轉(zhuǎn)輪，然后在轉(zhuǎn)輪的通道上涂覆吸水性沸石，則轉(zhuǎn)輪將成為吸附轉(zhuǎn)輪。實驗表明，吸附轉(zhuǎn)輪對VOCs的凈化非常有效。
沸石轉(zhuǎn)輪濃縮區(qū)可分為處理區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)三個部分，濃縮轉(zhuǎn)輪在每個區(qū)域連續(xù)運行。VOCs有機廢氣經(jīng)預(yù)濾器過濾后，通過濃縮轉(zhuǎn)輪裝置的處理區(qū)。
VOCs在處理區(qū)被吸附劑吸附去除，凈化后的空氣從濃縮轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)排出。吸附在濃縮轉(zhuǎn)輪中的有機廢氣VOCs在再生區(qū)經(jīng)熱風(fēng)處理后脫附濃縮5-15次。
濃縮轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)冷卻，通過冷卻區(qū)的空氣被加熱作為再生空氣，達到凈化節(jié)能的效果。
3.催化燃燒過程
催化燃燒過程在催化燃燒裝置中進行。有機廢氣經(jīng)換熱器預(yù)熱至200-400℃，然后進入燃燒室。當(dāng)通過催化劑床時，混合氣體中的烴分子和氧分子分別吸附在催化劑表面并被活化。因為表面吸附降低了反應(yīng)的活化能，碳氫化合物和氧分子在較低的溫度下迅速氧化，產(chǎn)生二氧化碳和水。
沸石轉(zhuǎn)輪集中催化燃燒技術(shù)的基本概念
低濃度***風(fēng)量工業(yè)廢氣中的VOCs采用吸附分離法分離濃縮，濃縮后高濃度小風(fēng)量的污染空氣采用燃燒法分解凈化，俗稱吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法。
蜂窩結(jié)構(gòu)的吸附轉(zhuǎn)輪安裝在殼體內(nèi)，殼體分為吸附、再生和冷卻三個區(qū)域，由調(diào)速電機驅(qū)動，以每小時3-8轉(zhuǎn)的速度緩慢旋轉(zhuǎn)。
吸附、再生和冷卻區(qū)分別與處理空氣、冷卻空氣和再生空氣的風(fēng)道相連。另外，為了防止各區(qū)域與吸附輪圓周和殼體之間漏氣，在各區(qū)域隔板與吸附輪之間、吸附輪圓周與殼體之間安裝耐高溫、耐溶劑的氟橡膠密封材料。
4.轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-催化燃燒過程
1號風(fēng)機帶動含有VOCs的廢氣通過轉(zhuǎn)輪的A區(qū)，即吸附區(qū)。根據(jù)不同的目標，轉(zhuǎn)輪中可以填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a區(qū)隨著旋轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)到達b區(qū)進行脫附。吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs被流經(jīng)傳熱1的高溫氣流脫附，通過傳熱2達到起燃溫度，然后進入催化燃燒室進行催化氧化反應(yīng)。由于轉(zhuǎn)輪在脫附后需要吸附，在脫附區(qū)旁邊設(shè)置了冷卻區(qū)C，由空氣冷卻，冷卻后的暖空氣通過傳熱1變成脫附用的熱空氣。在催化燃燒反應(yīng)之后，熱氣流將部分熱量傳遞給傳熱裝置2和傳熱裝置1，然后傳遞給空氣。
為了防止催化燃燒室的溫度過高，提供了***三方冷卻回路用于催化燃燒室的緊急冷卻。整個系統(tǒng)由10，000個監(jiān)控系統(tǒng)組成。PCI負責(zé)監(jiān)測催化燃燒室和換熱器的溫度(內(nèi)部設(shè)置電動輔助加熱裝置以平衡溫度波動)，PC2負責(zé)風(fēng)機控制，根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)進氣流量。PC2屬于PC1的子級系統(tǒng)。當(dāng)PC1監(jiān)測到溫度波動超過允許范圍時，它會立即將信息傳輸?shù)絧c2，pc2會將接收到的信息轉(zhuǎn)換為指令，并將其傳輸?shù)矫總€風(fēng)機。
5.轉(zhuǎn)輪吸附濃縮催化燃燒過程***性
(1)在吸附區(qū)建立旁路內(nèi)循環(huán)。廢氣經(jīng)吸附區(qū)吸附后達不到標準時，進入旁路內(nèi)循環(huán)，再次進行吸附處理。這種旁路內(nèi)循環(huán)的基本思路是消除現(xiàn)有的污染，吸收新的污染。
(2)建立冷卻空氣旁路。在復(fù)雜的工作條件下，VOCs的濃度可能會突然增加。此時，一些冷卻空氣被引入吸附區(qū)以減少脫附空氣量，并且在傳熱2之后補充新鮮空氣以將進入催化反應(yīng)器的空氣量保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。這種旁路的基本思路是用新鮮空氣稀釋高濃度的VOCs，所以從效果上看，這種方法也會延長處理時間。
針對芯片制造、LCD面板行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)、印刷行業(yè)、油漆行業(yè)等眾多工業(yè)生產(chǎn)***域。固定生產(chǎn)模式必須使用***量有機溶劑作為清洗劑、光刻膠、剝離液、稀釋劑等。在這個過程中，會產(chǎn)生***量的有機廢氣，是一種風(fēng)量***、濃度低的廢氣。因此，為了高效處理這類含VOCs的廢氣，沸石旋轉(zhuǎn)吸附濃縮法是目前***有效的處理方式。
如今，新的吸附劑正在開發(fā)中，我***轉(zhuǎn)輪的制造技術(shù)和密封技術(shù)也在不斷改進。轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù)的實用性和處理效果也將******提高。這項技術(shù)將突破行業(yè)壁壘，在未來得到更廣泛的應(yīng)用。
