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治理VOCs的新工藝:沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+催化燃燒

來(lái)源:建樹(shù)環(huán)保 2019-04-03 10:36:02 4399

  本文主要闡述了焚燒技術(shù)+沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)的當(dāng)下的主要技術(shù)工藝和現(xiàn)狀研究。介紹了一種新的催化燃燒+沸石轉(zhuǎn)輪濃縮技術(shù)有效處理有揮發(fā)性化合物的一種新型工藝,本文主要闡述了此工藝的主要方式和一些特性,以及這項(xiàng)工藝以后的發(fā)展方向。

  VOCs是一個(gè)具有復(fù)雜成分的、種類(lèi)眾多、性質(zhì)不同等諸多特性的物質(zhì),在傳統(tǒng)的凈化方式中,往往面臨這不經(jīng)濟(jì)和不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。為此,用不同單元處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì),采用處理方式的組合方法,不但能夠減少凈化的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用,還能達(dá)到排放要求。所以,運(yùn)用兩種或者是多種工藝的組合工藝得到了快速發(fā)展。


  1 催化燃燒+轉(zhuǎn)輪濃縮的新工藝

  技術(shù)的簡(jiǎn)要概括:現(xiàn)在在處理低濃度、大風(fēng)量的VOCs污染物中,傳統(tǒng)的方式具有設(shè)備投資大、成本高、效率低等問(wèn)題,因此,出現(xiàn)了一種對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)改造的一種新型工藝,這項(xiàng)工藝采用了吸附分離的大風(fēng)量工業(yè)廢氣中的VOCs進(jìn)行分離壓縮,對(duì)濃縮后的高濃度、小風(fēng)量的工業(yè)廢氣再進(jìn)行燃燒法進(jìn)行再分解凈化的方式,統(tǒng)稱(chēng)為吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法,具體的工作方式如下;用具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的的吸附轉(zhuǎn)輪安裝在冷卻、吸附、再生的三個(gè)分區(qū)的殼體中,冷卻、再生、吸附的三個(gè)區(qū)分別是冷卻空氣、再生空氣、處理空氣的風(fēng)道相互鏈接,在這三個(gè)殼體中,馬達(dá)每個(gè)小時(shí)會(huì)以3-8轉(zhuǎn)速慢慢回轉(zhuǎn)。

  并且,以防各個(gè)風(fēng)道之間的空氣來(lái)回竄氣和各個(gè)區(qū)間的空氣泄露,在各個(gè)的區(qū)間中都會(huì)有耐溶劑、耐高溫、的氟橡膠密封材料。在含有污染空氣的的地方,會(huì)通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)送到吸附區(qū)進(jìn)行吸附,以此來(lái)進(jìn)行空氣的凈化,不但如此,伴著吸附轉(zhuǎn)輪的回轉(zhuǎn),當(dāng)吸附達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),吸附轉(zhuǎn)輪會(huì)進(jìn)行再生區(qū),在和高溫的再生空氣接觸中,污染氣就會(huì)被吸附下來(lái)進(jìn)入到再生空氣中,從而得到再生。完成再生的吸附轉(zhuǎn)輪會(huì)在冷卻區(qū)進(jìn)行降溫,之后再返回到吸附區(qū),從而完成整個(gè)的再生循環(huán)過(guò)程。

  但是,再生過(guò)程中的風(fēng)量小,只是處理風(fēng)量總風(fēng)量的1/10,再生過(guò)程中在出口的濃度時(shí)被處理的空氣的濃度的10倍所以,這個(gè)過(guò)程又叫做污染氣的濃縮去除。具體工藝見(jiàn)圖。

轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-催化燃燒工藝流程圖

  轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-催化燃燒工藝流程圖

  2 新工藝的特性

  (1)旁路內(nèi)循環(huán)的建立。當(dāng)廢氣經(jīng)過(guò)吸附區(qū)的吸附之后,會(huì)產(chǎn)生一些不達(dá)標(biāo)的廢氣,這些廢氣就會(huì)進(jìn)入旁路的內(nèi)循環(huán),從而進(jìn)行再吸附處理,這個(gè)旁路的內(nèi)循環(huán)的主要目的就是消除已有的污染和再次吸收新的污染。

  (2)旁路建立冷卻風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)情況復(fù)雜的工況下,VOCs的濃度可能會(huì)瞬間增高,在這個(gè)時(shí)候,有少部分的風(fēng)量會(huì)分到吸附區(qū),從而降低風(fēng)量的脫附,與此同時(shí),會(huì)在傳熱2之后添加新風(fēng),用來(lái)維持進(jìn)入催化反應(yīng)器的風(fēng)量的額定范圍,這個(gè)旁路是以新鮮的風(fēng)對(duì)高濃度的VOCs進(jìn)行稀釋?zhuān)沁@個(gè)方法會(huì)把工藝的時(shí)間變長(zhǎng)。

  (3)由于對(duì)旁路的控制變得方便,這是有別于傳統(tǒng)的工藝,整個(gè)系統(tǒng)之中添加了引風(fēng)機(jī)這個(gè)裝置,傳統(tǒng)的工藝,只是去掉了催化燃燒裝置中的降溫鼓風(fēng)機(jī),這個(gè)方法不能從根本上解決問(wèn)題,因而,新的工藝把控制VOCs濃度的裝置改在了轉(zhuǎn)輪部分。

  (4)在新的工藝中,把催化燃燒室的電輔系統(tǒng)變成在傳熱2中把空氣加熱到能夠把VOCs的燃燒溫度,與此同時(shí),會(huì)在反應(yīng)放熱時(shí)把催化燃燒室的溫度保持在500-600oC。

  (5)在不同的情況下,轉(zhuǎn)輪會(huì)有所改變,在2的這種情況下,就可以適當(dāng)?shù)纳咿D(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速,把單位時(shí)間內(nèi)能夠吸附VOCs的量適當(dāng)減少,以此來(lái)確保系統(tǒng)的安全可靠。


  3 吸附工藝中的主要影響因素

  當(dāng)把工藝用的材料確定以后,影響工藝的只要性能的主要原因就是進(jìn)氣參數(shù)和轉(zhuǎn)輪的運(yùn)行參數(shù),Yosuke認(rèn)為,在特定的范圍內(nèi)進(jìn)氣負(fù)荷可以按照濃縮比、再生風(fēng)的溫度、轉(zhuǎn)速等條件進(jìn)行改變,以此來(lái)維持原有的工藝性能。

  Lin把TFT-LCD產(chǎn)業(yè)廢氣運(yùn)用蜂窩轉(zhuǎn)輪進(jìn)行處理,在高排放濃度時(shí),就會(huì)把入流速度降低到1.5m/s,提高轉(zhuǎn)速到6.5r/h,濃縮比降低到8,升高再生風(fēng)溫度至220oC,整個(gè)的系統(tǒng)會(huì)增高效率達(dá)到到90%以上。

  3.1 轉(zhuǎn)輪頻次

  在轉(zhuǎn)輪運(yùn)行周期內(nèi),脫附和吸附是一同進(jìn)行的,而且相互影響,一同決定著輪轉(zhuǎn)的去除情況而脫附與吸附的時(shí)間與轉(zhuǎn)速有關(guān)。如果在在最佳轉(zhuǎn)速以下控制當(dāng)前設(shè)備轉(zhuǎn)速,就會(huì)延長(zhǎng)運(yùn)行周期,并且會(huì)展現(xiàn)出充分的脫附區(qū),但是,隨著轉(zhuǎn)速的降低,相對(duì)吸附能力也會(huì)變小,通過(guò)溫度分布曲線(xiàn)能夠呈現(xiàn)出吸附區(qū)當(dāng)中的曲線(xiàn)明顯下降,因?yàn)槲椒艧岬投霈F(xiàn)這種問(wèn)題,并且把吸附率降低的問(wèn)題有效的反應(yīng)了出來(lái)。

  如果在最佳轉(zhuǎn)速下控制設(shè)備轉(zhuǎn)速,只有脫附區(qū)前半部分被加熱才能夠通過(guò)溫度曲線(xiàn)表現(xiàn)出來(lái)。所以,最合理轉(zhuǎn)速是吸附和脫附的最佳平衡??刂泼摳脚c吸附的時(shí)間是最佳的轉(zhuǎn)速,從而更好的保證轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速。

  3.2 濃縮比例關(guān)系

  通過(guò)脫附-吸附的作用,轉(zhuǎn)輪會(huì)獲得最低的濃縮氣體,所以,輪轉(zhuǎn)性能要以濃縮比為關(guān)鍵性指標(biāo),用再生風(fēng)流量和進(jìn)氣流量的比值F進(jìn)行定義,盡管可以通過(guò)低濃縮比確保更好的去除率,然而,在再生風(fēng)量增加的基礎(chǔ)上,也會(huì)把脫附能耗增加,而且,在不斷增加了脫附風(fēng)量后,也隨之降低了氣體的濃縮度。如果濃縮比從14降低到了6,從4.7mg/m3向1.5mg/m3降低了甲苯出口濃度,這樣低的濃度,對(duì)后續(xù)冷凝單元處理或者燃燒都會(huì)帶來(lái)不利影響。

  所以,在對(duì)系統(tǒng)設(shè)置的去除率給予保證的基礎(chǔ)上,科學(xué)的選取濃縮比意義非常重大。在具體應(yīng)用時(shí),濃縮比同能耗與效率有著緊密的聯(lián)系,如果一些廢氣的濃度較高,所以,應(yīng)該選擇較低的濃縮比,目的是保證去除率;如果廢氣的濃度較低,盡量選取高濃縮比,從而提升系統(tǒng)的整體功能。

  3.3 進(jìn)氣參數(shù)情況

  3.3.1濕度情況

  在具體的工程中,通常有一定的水分存在于有機(jī)廢氣中,一些相對(duì)濕度能夠接近80%,對(duì)應(yīng)的水分可能同污染物構(gòu)成吸附競(jìng)爭(zhēng),在轉(zhuǎn)輪吸附空間中占據(jù)重要比例,所以,在衡量吸附性能時(shí)抗?jié)裥允瞧渲械年P(guān)鍵性指標(biāo)。

  3.3.2進(jìn)氣速度

  在規(guī)定的條件下,進(jìn)去流速和最佳轉(zhuǎn)速之間是成正比的關(guān)系,在提升了進(jìn)氣流速后,需要相應(yīng)的提升轉(zhuǎn)速,一旦沒(méi)有按照流速提升轉(zhuǎn)速,如果最佳轉(zhuǎn)速高于運(yùn)行值,這樣隨著轉(zhuǎn)速的減小,吸附能力也會(huì)相應(yīng)的減小,通過(guò)溫度分布曲線(xiàn)能夠呈現(xiàn)出吸附區(qū)曲線(xiàn)降低的情況,從而把吸附率降低的現(xiàn)狀反應(yīng)處理。所以,如果有機(jī)廢氣的濃度相對(duì)較高,所以,一定要控制好低進(jìn)氣流速,從而將其轉(zhuǎn)速提升。


  4 結(jié)束語(yǔ)

  隨著我國(guó)密封技術(shù)和輪轉(zhuǎn)技術(shù)的提升以及新型吸附劑的研究與應(yīng)用,在更多行業(yè)和更大范圍內(nèi)都廣泛的應(yīng)用了輪轉(zhuǎn)吸附技術(shù),并且,展現(xiàn)出來(lái)巨大的應(yīng)用優(yōu)。因此,文章通過(guò)上文對(duì)治理VOCs的新工藝——沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+催化燃燒的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探究,從而為有關(guān)人員提供一定的借鑒和幫助作用。

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