化工废气处理 沸石转轮吸附装置

1.沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧工艺中沸石的结构和特性
沸石是沸石族矿物的总称，是含水碱金属或碱土金属的铝硅酸矿石。现 已经发现的沸石达36种，它们具有架状结构的共同性质，即在它们的结晶中分子像搭架一样连接，在中间形成了很多空洞。 沸石具有吸附性、离子交换性、催化剂和耐酸耐热性等性能，被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂等材料，也可用于气体的干燥、净化、污水处理等。
2.沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧工艺的工作原理
**废气吸附在沸石轮上的目的是将VOCs废气从大风量浓缩到小风量高浓度，因此在小风量的情况下，高浓度的VOCs气体可以更有效地在燃烧炉中处理
大风量、低浓度的VOCs废气进入的沸石转轮中，废气中的VOCs的大部分被转轮上的沸石吸附，废气中的VOCs的含量大幅度减少，变成比较清洁的气体排放到大气中，经过转轮吸附再高温脱附出高浓度废气，可降低后续处理成本。
利用沸石浓缩转轮，将大风量、低浓度废气浓缩成小风量、高浓度废气，再通过催化燃烧工序，使**成分转化变成无害的二氧化碳和水，达到了去除VOCs的目的。 **废气成分的去除效率可达到95%以上。
沸石转轮处理效果的影响因素分析：
      选定治理工艺后，一旦确定吸附材料，转轮的运行参数、进气参数，会影响吸附能力。国外学者研究称要想调整转轮的运行，可以改变浓缩比、转速、再生风温度等指标。结合相关研究成果，处理高浓度的 VOCs时，将浓缩比降低至8，转速提高至6.5r/h ，再生风温度控制在220℃，此时去除效率维持在90% 以上。以下具体分析转轮吸附的影响因素。
      1、浓缩比
      转轮经过吸附、脱附，可以得到低流量的浓缩气体，浓缩比就是进气流量、再生风流量的比值，使用 Ｆ 表示。低浓缩比能提高去除效率，但也会增加再生风量，脱附能耗。结合实践，浓缩比从15降低至6 ，出口浓度从4.7ｍｇ/m³，降低至1.5mg/m³ ，不利于后续燃烧。因此，在保证去除率的前提下，合理设置浓缩比，才能兼顾效率、能耗两个指标，提高系统的整体能效。
     2、转轮转速
      在转轮运行过程中，吸附、脱附是同时进行的，两个动作相互影响，并且决定了去除效率。从本质上来看，转速的大小，会改变吸附时间、脱附时间的长短。以转速为准，如果实际转速较低，其运行周期变长，虽然增强了脱附区的再生能力，但吸附能力会降低。原因在于吸附放热，导致吸附率降低。如果实际转速较高，脱附区前段可以加热到再生温度，后段则达不到再生温度，继而影响去除效果。设置转速，就是控制吸附时间、脱附时间，上提高去除率。
     3、进气参数
      进气参数包含多个指标，其中影响转轮吸附性能的主要有两个：一是进气温度：对 VOCs处理时，废气中常含有一定水分，相对湿度能达到80% 以上。这些水分的存在，会和污染物相互吸附，不仅占据了转轮的吸附空间，还会降低去除效率。因此，控制进气温度，可以提高转轮吸附能力；二是进气流速：一定条件下，转轮的转速和进气流速之间呈现正比关系。随着进气流速提高，转速也会提高；如果转速没有提高，实际转速就会低于转速，导致吸附能力降低。因此，需要处理高浓度的VOCs时，一般提高转轮的转速，或者降低进气流速，均能提高吸附效率；三是预处理效果，就喷漆工况的废气而言废气中会含有漆雾、水分、粉尘，如果预处理效果不理想会直接造成转轮的堵塞，影响沸石转轮的吸附效果，以及会影响沸石转轮的整体使用寿命。
       4、再生风温度
       沸石转轮的脱附效果与脱附温度有着直接的关系，沸点低于220℃的**物适合应用沸石转轮。不同 VOC 的沸点不同，例如石脑油的沸点是 20 ~ 160℃，三 164.7℃，对 138.3℃，邻 144.4℃，间 139.1℃，乙酸正丁酯 126.℃，正丁醇 117.2℃，2−丁氧基 171 ℃，乙酸乙酯 ℃。现场使用的油漆与清洗剂中**物的含量配比。

沸石分子筛转轮分为吸附区、脱附区、和冷却区三个功能区域，各区域由耐热、耐溶剂的密封材料分隔开，分子筛转轮在各个功能区内连续运转。
      在吸附区（吸附区面积为S1）废气中VOCs被沸石分子筛吸附除去，**废气被净化后从沸石分子筛转轮处理区排出。吸附在分子筛转轮中的VOCs在脱附区（脱附区面积为S2）经过200℃小风量的热风处理而被脱附、浓缩，浓缩倍数一般为5-30倍。再生后的沸石分子筛转轮在冷却区被冷却。经过冷却区的空气，经过加热后做为再生空气使用，达到节能的效果。脱附出来的高浓缩废气送入催化燃烧炉，借助催化剂可使**废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热，释放的热量用来加热脱附气流和换热另做其他用途。

技术特点
1、净化效率高，可达95%以上；
2、采用板式换热器，热效率可达70％以上；
3、氧化温度低，不产生NOx；
4、可适用于间歇运行且安全性能高；
5、不产生危废，沸石不可燃，脱附温度可高达200℃，脱附完全，不会形成危险废弃物；
6、污染物处理能力稳定，沸石由于脱附完全，吸附容量几乎不变，对污染物处理能力较稳定；
7、使用寿命久，沸石作为安全可靠的VOCs治理途径，它的使用寿命长，它的物理和化学性质佳，具有不可燃性，即便在高温状态下也不会产生自燃现象，寿命比同类产品高出多倍。可5-10年不更换。

沸石转轮引风机的应用，有利于调控旁路，去掉降温鼓风机，在转轮处控制VOCs浓度，可以实现温度控制目标。
在催化燃烧室内，使用传热2代替电辅热系统，可将反应放热温度维持在500～600之间。
转轮的转速容易调节，在单位时间内，减少VOCs吸附量，从而提高系统的安全性。
吸附在转轮上的VOCs，在脱附区经过约 200℃小风量的热风处理而被脱附、浓缩，浓缩倍数一般为5~25倍。浓缩倍数 n=吸附面积*吸附速度/脱附面积/脱附速度。
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