治理VOCs的新工艺:沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧

       本文主要阐述了焚烧技术+沸石转轮吸附浓缩技术的当下的主要技术工艺和现状研究。介绍了一种新的催化燃烧+沸石转轮浓缩技术有效处理有挥发性化合物的一种新型工艺,本文主要阐述了此工艺的主要方式和一些特性,以及这项工艺以后的发展方向。

VOCs是一个具有复杂成分的、种类众多、性质不同等诸多特性的物质,在传统的净化方式中,往往面临这不经济和不能达到标准的问题。为此,用不同单元处理技术的优势,采用处理方式的组合方法,不但能够减少净化的经济费用,还能达到排放要求。所以,运用两种或者是多种工艺的组合工艺得到了快速发展。

1 催化燃烧+转轮浓缩的新工艺

技术的简要概括:现在在处理低浓度、大风量的VOCs污染物中,传统的方式具有设备投资大、成本高、效率低等问题,因此,出现了一种对传统技术改造的一种新型工艺,这项工艺采用了吸附分离的大风量工业废气中的VOCs进行分离压缩,对浓缩后的高浓度、小风量的工业废气再进行燃烧法进行再分解净化的方式,统称为吸附分离浓缩+燃烧分解净化法,具体的工作方式如下;用具有蜂窝状结构的的吸附转轮安装在冷却、吸附、再生的三个分区的壳体中,冷却、再生、吸附的三个区分别是冷却空气、再生空气、处理空气的风道相互链接,在这三个壳体中,马达每个小时会以3-8转速慢慢回转。

并且,以防各个风道之间的空气来回窜气和各个区间的空气泄露,在各个的区间中都会有耐溶剂、耐高温、的氟橡胶密封材料。在含有污染空气的的地方,会通过鼓风机送到吸附区进行吸附,以此来进行空气的净化,不但如此,伴着吸附转轮的回转,当吸附达到饱和状态时,吸附转轮会进行再生区,在和高温的再生空气接触中,污染气就会被吸附下来进入到再生空气中,从而得到再生。完成再生的吸附转轮会在冷却区进行降温,之后再返回到吸附区,从而完成整个的再生循环过程。

但是,再生过程中的风量小,只是处理风量总风量的1/10,再生过程中在出口的浓度时被处理的空气的浓度的10倍所以,这个过程又叫做污染气的浓缩去除。

2 新工艺的特性

(1)旁路内循环的建立。当废气经过吸附区的吸附之后,会产生一些不达标的废气,这些废气就会进入旁路的内循环,从而进行再吸附处理,这个旁路的内循环的主要目的就是消除已有的污染和再次吸收新的污染。

(2)旁路建立冷却风系统。当情况复杂的工况下,VOCs的浓度可能会瞬间增高,在这个时候,有少部分的风量会分到吸附区,从而降低风量的脱附,与此同时,会在传热2之后添加新风,用来维持进入催化反应器的风量的额定范围,这个旁路是以新鲜的风对高浓度的VOCs进行稀释,但是这个方法会把工艺的时间变长。

(3)由于对旁路的控制变得方便,这是有别于传统的工艺,整个系统之中添加了引风机这个装置,传统的工艺,只是去掉了催化燃烧装置中的降温鼓风机,这个方法不能从根本上解决问题,因而,新的工艺把控制VOCs浓度的装置改在了转轮部分。

(4)在新的工艺中,把催化燃烧室的电辅系统变成在传热2中把空气加热到能够把VOCs的燃烧温度,与此同时,会在反应放热时把催化燃烧室的温度保持在500-600oC。

(5)在不同的情况下,转轮会有所改变,在2的这种情况下,就可以适当的升高转轮的转速,把单位时间内能够吸附VOCs的量适当减少,以此来确保系统的安全可靠。

  3 吸附工艺中的主要影响因素

当把工艺用的材料确定以后,影响工艺的只要性能的主要原因就是进气参数和转轮的运行参数,Yosuke认为,在特定的范围内进气负荷可以按照浓缩比、再生风的温度、转速等条件进行改变,以此来维持原有的工艺性能。

Lin把TFT-LCD产业废气运用蜂窝转轮进行处理,在高排放浓度时,就会把入流速度降低到1.5m/s,提高转速到6.5r/h,浓缩比降低到8,升高再生风温度至220oC,整个的系统会增高效率达到到90%以上。

3.1 转轮频次

在转轮运行周期内,脱附和吸附是一同进行的,而且相互影响,一同决定着轮转的去除情况而脱附与吸附的时间与转速有关。如果在在最佳转速以下控制当前设备转速,就会延长运行周期,并且会展现出充分的脱附区,但是,随着转速的降低,相对吸附能力也会变小,通过温度分布曲线能够呈现出吸附区当中的曲线明显下降,因为吸附放热低而出现这种问题,并且把吸附率降低的问题有效的反应了出来。

如果在最佳转速下控制设备转速,只有脱附区前半部分被加热才能够通过温度曲线表现出来。所以,最合理转速是吸附和脱附的最佳平衡。控制脱附与吸附的时间是最佳的转速,从而更好的保证转轮的转速。

3.2 浓缩比例关系

通过脱附-吸附的作用,转轮会获得最低的浓缩气体,所以,轮转性能要以浓缩比为关键性指标,用再生风流量和进气流量的比值F进行定义,尽管可以通过低浓缩比确保更好的去除率,然而,在再生风量增加的基础上,也会把脱附能耗增加,而且,在不断增加了脱附风量后,也随之降低了气体的浓缩度。如果浓缩比从14降低到了6,从4.7mg/m3向1.5mg/m3降低了甲苯出口浓度,这样低的浓度,对后续冷凝单元处理或者燃烧都会带来不利影响。

所以,在对系统设置的去除率给予保证的基础上,科学的选取浓缩比意义非常重大。在具体应用时,浓缩比同能耗与效率有着紧密的联系,如果一些废气的浓度较高,所以,应该选择较低的浓缩比,目的是保证去除率;如果废气的浓度较低,尽量选取高浓缩比,从而提升系统的整体功能。

3.3 进气参数情况

3.3.1湿度情况

在具体的工程中,通常有一定的水分存在于有机废气中,一些相对湿度能够接近80%,对应的水分可能同污染物构成吸附竞争,在转轮吸附空间中占据重要比例,所以,在衡量吸附性能时抗湿性是其中的关键性指标。

3.3.2进气速度

在规定的条件下,进去流速和最佳转速之间是成正比的关系,在提升了进气流速后,需要相应的提升转速,一旦没有按照流速提升转速,如果最佳转速高于运行值,这样随着转速的减小,吸附能力也会相应的减小,通过温度分布曲线能够呈现出吸附区曲线降低的情况,从而把吸附率降低的现状反应处理。所以,如果有机废气的浓度相对较高,所以,一定要控制好低进气流速,从而将其转速提升。

4 结束语

随着我国密封技术和轮转技术的提升以及新型吸附剂的研究与应用,在更多行业和更大范围内都广泛的应用了轮转吸附技术,并且,展现出来巨大的应用优。因此,文章通过上文对治理VOCs的新工艺——沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧的有关内容进行了探究,从而为有关人员提供一定的借鉴和帮助作用。