沸石轉輪+催化燃燒
轉輪濃縮+催化燃燒新技術
1、技術概述
針對現(xiàn)有各種低濃度***風量VOCs污染物處理方法存在的設備投資***、運行成本高、去除效率低的問題，***內企業(yè)開發(fā)了一種高效安全的低濃度***風量工業(yè)廢氣處理工藝。該方法的基本思路是采用吸附分離法對低濃度、***風量工業(yè)廢氣中的VOCs進行分離濃縮，對濃縮后的高濃度、小風量污染空氣采用燃燒法進行分解凈化，俗稱吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法。蜂窩結構的吸附轉輪安裝在殼體內，殼體分為吸附、再生和冷卻三個區(qū)域，由調速電機驅動，以每小時3-8轉的速度緩慢旋轉。
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導管相連。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。含有揮發(fā)性有機化合物的污染空氣由鼓風機送到吸附輪的吸附區(qū)。當污染空氣通過車輪蜂窩通道時，VOCs被吸附劑吸附，空氣得到凈化。隨著吸附輪的轉動，接近吸附飽和狀態(tài)的吸附輪進入再生區(qū)。在與高溫再生空氣接觸的過程中，揮發(fā)性有機化合物被脫附并進入再生空氣，吸附輪被再生。再生后的吸附轉輪經冷卻區(qū)冷卻后返回吸附區(qū)，完成吸附/脫附/冷卻的循環(huán)過程。該工藝再生空氣的風量一般僅為處理后風量的1/10，再生工藝出口空氣中的VOCs濃度濃縮至處理后空氣中的10倍，因此該工藝也稱為VOCs濃縮去除工藝。
1號風機帶動含有VOCs的廢氣通過轉輪的A區(qū)，即吸附區(qū)。根據(jù)不同的目標，轉輪中可以填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a區(qū)隨著旋轉輪的旋轉到達b區(qū)進行脫附。吸附在轉輪上的VOCs被流經傳熱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。由于轉輪在脫附后需要吸附，在脫附區(qū)旁邊設置冷卻區(qū)C，用空氣冷卻，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)由兩個監(jiān)控系統(tǒng)組成，PC1負責監(jiān)控催化燃燒室和換熱器的溫度(內部設置電動輔助加熱裝置以平衡溫度波動)，PC2負責根據(jù)實際情況控制風機和調節(jié)進氣流量。PC2屬于PC1的子級系統(tǒng)。當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)絇C2，PC2會將接收到的信息轉換為指令，并將其傳輸?shù)矫總€風機。
2、新工藝的***點
(1)在吸附區(qū)建立旁路內循環(huán)。廢氣經吸附區(qū)吸附后達不到標準時，進入旁路內循環(huán)，再次進行吸附處理。這種旁路內循環(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。在復雜的工作條件下，揮發(fā)性有機化合物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器的空氣量保持在預設范圍內。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。
(3)與傳統(tǒng)工藝相比，整個系統(tǒng)采用引風機設計，便于旁路的調節(jié)和控制。催化燃燒裝置冷卻風機拆除，治標不治本，改為控制轉輪內VOCs濃度。
(4)將電輔助加熱系統(tǒng)從催化燃燒室中拆除，改由傳熱2將空氣加熱到VOCs的著火溫度，利用放熱反應將催化燃燒室溫度穩(wěn)定在500℃ ~ 600℃范圍內。
(5)如果轉輪的轉速容易調節(jié)，可以在2的條件下適當提高轉輪的轉速，降低轉輪單位面積單位時間內吸附的VOCs量，從而保證系統(tǒng)的安全性。
車輪吸附的影響因素
在確定吸附材料時，影響轉輪裝置吸附性能的主要因素是吸附濃縮-催化燃燒過程流程圖參數(shù)和轉輪進氣參數(shù)。進氣負荷在一定范圍內的變化可以通過轉輪的運行參數(shù)如轉速、濃度比和再生空氣溫度來調節(jié)，以保持預定的性能；林等將蜂窩轉輪應用于液晶顯示器行業(yè)廢氣處理。在處理高排放濃度時，進氣速度降低到1.5m/s，濃縮比降低到8，轉速提高到6.5r/h，再生空氣溫度提高到220℃，系統(tǒng)的去除率可達90%以上，***速度由再生空氣熱容量和吸附劑熱容量之間的平衡決定。
1.濃度比
低流量的濃縮氣體是在轉輪內通過吸附-脫附得到的，因此濃縮比是轉輪性能的一個重要指標，定義為入口氣流與再生氣流的比值f。低濃度比雖然可以保證較高的去除效率，但也隨著再生空氣流量的增加而增加脫附能耗，濃縮氣體濃度也隨著脫附空氣流量的增加而降低。當濃度比由14降至6時，甲苯出口濃度僅由4.7mg/m3降至1.5mg/m3，但濃縮后甲苯濃度由1345mg/m3降至576mg/m3。如此低的濃度不利于隨后的燃燒或冷凝單元處理。因此，在保證系統(tǒng)設定的去除率的前提下，合理選擇濃度比非常重要。在工程應用中，濃縮比應同時考慮效率和能耗。對于高濃度廢氣，可選擇低濃度比，以保證去除率；對于低濃度廢氣，適當選擇高濃度比有利于提高系統(tǒng)的整體能效比。
2.轉輪的轉速
吸附和脫附在轉輪運行周期內同步進行，相互影響，共同決定轉輪的去除效率，轉速是指吸附和脫附時間的長短。當轉速低于***轉速時，相應的運行周期變長，其脫附區(qū)再生充分，但其相對吸附量λ隨著轉速n的降低而降低，說明吸附區(qū)曲線在溫度分布曲線上明顯降低，這是吸附放熱較少造成的，反映了吸附速率的降低。當轉速***于***轉速時，溫度曲線表明只有一小部分脫附區(qū)前段可以加熱到再生溫度，因此***轉速是脫附和吸附的***平衡。***轉速本質上是對吸附和脫附時間的控制，從而達到轉輪的***去除率。在實際應用中，由于多種因素的影響，轉輪的轉速可以控制在一個區(qū)間值內，以匹配其他參數(shù)的變化。
3.再生空氣溫度
吸附劑的脫附再生存在一個***征溫度(***清洗溫度)，高于該溫度可以獲得更快的脫附速率，并且可以消耗更少的脫附空氣量。
4.進氣參數(shù)
在實際工程中，有機廢氣一般含有水分，有些相對濕度甚至達到80%。然而，水分在吸附時可能與污染物競爭，占據(jù)轉輪的吸附空間，降低污染物的去除效率，因此防潮性是衡量吸附性能的重要指標之一。
在某些條件下，***轉速與進氣流量成正比。當進氣流量增加時，轉速應相應增加。如果轉速不按流量增加，則操作值低于***轉速，其相對吸附量λ隨著轉速n的減小而減小，在溫度分布曲線上，吸附面積曲線明顯減小，反映出吸附速率的減小。因此，對于高濃度有機廢氣，有必要控制低進氣流量，或相應提高轉速。
轉輪吸附濃縮+催化燃燒的要點
吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法的核心技術是高效吸附分離濃縮工藝和蜂窩狀結構的吸附轉輪。
1.型沸石的選擇及其性能研究
在疏水性沸石轉輪的開發(fā)中，加工成波紋狀和平板狀的陶瓷纖維紙需要用無機粘結劑粘結在一起，卷成蜂窩狀結構的轉輪，在蜂窩孔道表面涂覆疏水性分子篩制成吸附轉輪，可用于工業(yè)廢氣中VOCs的凈化過程。
2.轉輪工藝參數(shù)和結構***化
濃縮比:低流量的濃縮氣體是通過轉輪的吸附-脫附作用獲得的，因此濃縮比是轉輪性能的一個重要指標，定義為進口氣流與再生氣流的比值f。
轉輪轉速:吸附和脫附在轉輪運行周期內同步進行，相互影響，共同決定轉輪的去除效率，轉速是指吸附和脫附時間的長短。
再生空氣溫度:吸附劑的脫附再生有一個***征溫度(***清潔溫度)，高于該溫度可以獲得更快的脫附速率，消耗更少的脫附空氣量。
密封不***會導致轉輪在使用中漏氣，因此結構的密封是一個非常重要的控制點。
催化劑的選擇。性能******的催化劑應滿足以下基本要求:1)具有***異的低溫活性，適應較高的空速，這與裝置的建設成本和運行成本直接相關；2)熱穩(wěn)定性***。當廢氣濃度過高，產生***量反應熱時，催化劑的溫度會急劇上升，此時催化劑不應發(fā)生顯著的物理化學變化；3)具有一定的機械強度，阻力小。
前景
隨著我***新型吸附劑的開發(fā)以及轉輪制造技術和密封技術的提高，轉輪吸附技術將會在更廣的范圍和更多的行業(yè)得到應用。對跑步者跑步模式的研究會更深入，處理效果會更有效。
