沸石分子筛转轮吸附浓缩
沸石是一种晶体结构的矿石,而我们用到的沸石分子筛就属于沸石的化合物。
沸石分子筛转轮分为三部分:吸附区、脱附区和冷却区,每个部分都是由耐热、耐溶剂的密封材料分隔开来。沸石转轮可以在各个功能区域内连续运转,同步进行吸附脱附冷却。
VOCs通过前端的过滤器进行初步过滤后,到沸石分子筛转轮的吸附区。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直接排出,通过烟囱进入空气。
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。
脱附后的沸石转轮在冷却区被冷却。经过冷却区的空气,经过加热后作为再生空气使用,达到节能的效果。以**程反复循环,达到废气净化的目的。
技术特点
1、净化,可达97%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,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,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年不换。
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。
沸石转轮吸附+催化燃烧工艺
转轮+RTO工艺是传统吸附法与高温氧化法相结合的一种经典工艺,选用吸附、脱附效果好的材料,将大风量、低浓度的VOCs 气体, 经过吸附材料吸附后,VOCs 富集在吸附材料上,再采用高温脱附的方式,将吸附材料上的VOCs 脱附下来进行热力分解。
国内外近几年的研究发现, 由疏水性沸石制作成的分子筛转轮具有很好的吸附脱附效果。
针对大风量低VOCs质量浓度的包装印刷废气治理,沸石转轮- 催化氧化一体型净化装置具有、安全、经济的特点,对废气中苯系物、酯类、醇类物质的吸附效率可达90%~97%。沸石转轮用分子筛材质不可燃、安全性好,可在高温下进行脱附再生,其使用寿命长达5~10 年。催化氧化工段所采用的氧化催化剂VOCs处理(95%~98%),对于间歇性工况废气,催化氧化比蓄热式催化燃烧法加节能。氧化反应采用的催化剂使用寿命长,平均5 年换一次,并可作再生处理。整体装置采用低温燃烧,既节约能源又具有较高的安全性。但使用过程中也需防止诸如因滚轮内积聚高质量浓度VOCs 而导致闷烧等情况的发生,因此需要对设备进行与保养。
在工业*发展及环境保护形势日益严峻的今天,沸石转轮- 催化氧化装置将会得到广泛的认可及应用。
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