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治理VOCs的新工藝—沸石轉輪吸附濃縮+催化燃燒

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治理VOCs的新工藝—沸石轉輪吸附濃縮+催化燃燒

發布日期:2019-04-19 作者: 點擊:

  摘要:闡述了沸石轉輪吸附濃縮+焚燒技術的研究現狀及基本工藝特點,介紹了一種新的沸石轉輪濃縮+催化燃燒處理揮發性有機化合物的工藝,指出了該工藝的特點及關鍵點,以及該技術的發展方向。


  VOCs的種類繁多、成分復雜、性質各異,在很多情況下采用一種凈化技術往往難以達到治理要求,且不經濟。利用不同單元治理技術的優勢,采用組合治理工藝,不僅可滿足排放要求,而且可降低凈化設備的運行費用。因此,在有機廢氣治理中,采用兩種或多種凈化技術的組合工藝得到了迅速發展。沸石轉輪濃縮技術就是針對低濃度VOCs的治理而發展起來的一種新技術,與催化燃燒或高溫焚燒進行組合,形成了沸石轉輪吸附濃縮+焚燒技術。


  技術研究現狀


  蜂窩轉輪吸附+催化燃燒處理技術是20世紀70年代由日本發明的一種有機廢氣處理系統,吸附裝置是用分子篩、活性碳纖維或含碳材料制備的瓦楞型紙板組裝起來的蜂窩轉輪,吸附與脫附氣流的流向相反,兩個過程同時進行。這種系統在20世紀80年代初被我國引進和仿制,但由于吸附元件(蜂窩轉輪)以及系統關鍵部位連接技術都不過關,吸附與脫附的竄風問題未得到根本解決,設備性能不穩定,因此國內應用較少,一直未能得到推廣。


  20世紀80年代末研制設計了固定床吸附+催化燃燒處理系統。該系統是將吸附材料裝填在固定床中,再將吸附床與催化燃燒裝置組合成凈化處理系統。該工藝系統的原理與上述蜂窩轉輪吸附+催化燃燒技術基本相同,但由于單件吸附床的吸附與脫附再生過程分開進行,在操作上克服了蜂窩轉輪凈化系統吸、脫附易串氣的缺點。經不斷改進,系統配置更加合理,凈化效率高,運行節能效果顯著,在技術上達到國際先進水平。該工藝系統非常適合處理大氣體量、低濃度的VOCs廢氣,其單套系統的廢氣處理量可以從幾千m3/h到十幾萬m3/h。該技術是我國真正自主創新的VOCs廢氣治理工藝,自1989年首次在國內推廣,到目前已有數百套該類系統與裝置在使用。已經成為國內工業VOCs廢氣治理的主流產品之一,并預計在未來仍將有很大的應用前景。


  利用催化燃燒法進行工業有機廢氣治理,已普遍應用于汽車噴涂、磁帶制造和飛機零部件噴涂等。催化燃燒技術將揮發出來的大量有機溶劑充分燃燒。催化劑采用多孔陶瓷載體催化劑,催化前的預熱溫度視VOCs種類而不同:聚氨酯380℃~480℃,聚酯亞胺480℃~580℃;有機物濃度約1600mg/m3,凈化效率平均為99%。


  轉輪濃縮+催化燃燒新工藝


  1技術概況針對現行各種方法在處理低濃度、大風量的VOCs污染物時存在的設備投資大、運行成本高、去除效率低等問題,國內企業研發了一種用于處理低VOCs濃度、大風量工業廢氣的高效率、安全的處理工藝。該方法的基本構思是:采用吸附分離法對低濃度、大風量工業廢氣中的VOCs進行分離濃縮,對濃縮后的高濃度、小風量的污染空氣采用燃燒法進行分解凈化,通稱吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法。具有蜂窩狀結構的吸附轉輪被安裝在分隔成吸附、再生、冷卻三個區的殼體中,在調速馬達的驅動下以每小時3~8轉的速度緩慢回轉。吸附、再生、冷卻三個區分別與處理空氣、冷卻空氣、再生空氣風道相連接。而且,為了防止各個區之間竄風及吸附轉輪的圓周與殼體之間的空氣泄漏,各個區的分隔板與吸附轉輪之間、吸附轉輪的圓周與殼體之間均裝有耐高溫、耐溶劑的氟橡膠密封材料。含有VOCs的污染空氣由鼓風機送到吸附轉輪的吸附區,污染空氣在通過轉輪蜂窩狀通道時,所含VOCs成分被吸附劑所吸附,空氣得到凈化。隨著吸附轉輪的回轉,接近吸附飽和狀態的吸附轉輪進入到再生區,在與高溫再生空氣接觸的過程中,VOCs被脫附下來進入到再生空氣中,吸附轉輪得到再生。再生后的吸附轉輪經過冷卻區冷卻降溫后,返回到吸附區,完成吸附/脫附/冷卻的循環過程。由于該過程再生空氣的風量一般僅為處理風量的1/10,再生過程出口空氣中VOCs濃度被濃縮為處理空氣中濃度的10倍,因此,該過程又被稱為VOCs濃縮除去過程。


  轉輪吸附濃縮-催化燃燒工藝流程見下圖。


  1號風機帶動含VOCs廢氣經過轉輪a區域,a區域為吸附區,根據不同的目標物可在轉輪中填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a區域隨轉輪轉動來到b區域進行脫附。流經傳熱1的高溫氣流將吸附于轉輪上的VOCs脫附下來,并經過傳熱2達到起燃溫度,隨后進入催化燃燒室進行催化氧化反應。由于轉輪脫附之后又要進行吸附,所以在脫附區域旁邊設冷卻區域c,以空氣進行冷卻,冷卻之后的溫空氣經傳熱1變成脫附用熱空氣。催化燃燒反應之后的熱氣流將部分熱量傳遞給傳熱2、傳熱1后排至空氣。為了防止催化燃燒室溫度過高,設置第三方冷卻線路用于催化燃燒室的緊急降溫。整個系統由2個監控系統組成,PC1負責監控催化燃燒室、傳熱器的溫度(其內部設電輔熱裝置以平衡溫度波動),PC2負責風機控制,根據實際情況調節進氣流量。PC2屬于PC1的子級系統,當PC1監測到溫度波動超過允許范圍時立刻將信息傳遞給PC2,PC2將收到的信息轉成指令傳遞給各風機。


  2新工藝的特點


  (1)吸附區旁路內循環的建立。當廢氣經過吸附區吸附后不達標,進入旁路內循環,再次進行吸附處理。此旁路內循環的基本思路為消滅現有污染再吸納新的污染。


  (2)冷卻風旁路建立。在工況十分復雜的情況下,VOCs濃度有可能陡然升高,此時將部分冷卻風引入到吸附區以降低脫附風量,同時在傳熱2后補充新風,以維系進入催化反應器的風量在預設范圍以內。此旁路的基本思想是以新風對高濃度VOCs進行稀釋,因而從效果上看,此法也會延長治理時間。


  (3)與傳統工藝相比,該整個系統采用引風機設計,便于對旁路的調控。去掉給催化燃燒裝置用的降溫鼓風機,此機治標不治本,改為在轉輪部分控制VOCs濃度。


  (4)催化燃燒室去掉電輔熱系統,改由傳熱2對空氣加熱到VOCs起燃溫度,并利用反應放熱使催化燃燒室溫度穩定在500℃~600℃范圍內。


  (5)轉輪轉速易調,則在2的情況下可以適當提高轉輪轉速,減少單位面積轉輪單位時間內吸附VOCs的量,從而保障系統的安全。


本文網址:http://www.tpcnpcutaen.cn/news/523.html

關鍵詞:吸附濃縮轉輪

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