控制VOCs的新技術——沸石輪吸附濃縮+催化燃燒
闡述了沸石旋轉吸附濃縮+燃燒技術的研究現狀和基本工藝***點。介紹了沸石旋轉吸附濃縮+催化燃燒處理VOCs的新工藝。指出了該工藝的***點、要點及該技術的發展方向。
VOCs種類繁多，成分復雜，性質各異。在許多情況下，采用凈化技術既困難又不經濟。利用不同單元處理技術的***勢，采用組合處理工藝，既能滿足排放要求，又能降低凈化設備的運行成本。因此，在有機廢氣的處理中，兩種或多種凈化技術的組合工藝得到了快速發展。沸石輪濃縮技術是為處理低濃度VOCs而開發的新技術，它與催化燃燒或高溫燃燒相結合，形成沸石輪吸附濃縮+燃燒技術。
技術研究現狀
蜂窩轉輪吸附+催化燃燒處理技術是日本70年代發明的有機廢氣處理系統。吸附裝置是由分子篩、活性炭纖維或碳質材料制成的瓦楞紙板組裝而成的蜂窩轉輪。吸附氣流和脫附氣流的流向相反，兩個過程同時進行。這一制度是在20世紀80年代初引入并在中***復制的。但由于吸附元件(蜂窩轉輪)和系統關鍵部件的連接技術不夠，吸附脫附的竄氣問題沒有得到根本解決，設備性能不穩定，***內使用較少，沒有推廣。
20世紀80年代末，開發設計了固定床吸附+催化燃燒處理系統。該系統將吸附材料裝入固定床，然后將吸附床和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。但由于單個吸附床的吸附和脫附再生過程是分開進行的，因此在運行中克服了蜂窩轉輪凈化系統的吸附和脫附容易竄氣的缺點。經過不斷改進，系統配置更加合理，凈化效率高，運行節能效果顯著，技術達到***際先進水平。該工藝系統非常適合處理氣量***、濃度低的VOCs廢氣，單個系統的廢氣處理能力可達幾千m3/h至幾十萬m3/h，該技術是我***真正創新的VOCs廢氣處理工藝。1989年在中******次推廣，至今已使用數百種這樣的系統和設備。它已成為我***工業VOCs廢氣處理的主流產品之一，有望在未來有很***的應用前景。
催化燃燒處理工業有機廢氣已廣泛應用于汽車噴涂、膠帶制造和飛機零部件噴涂。催化燃燒技術充分燃燒***量揮發性有機溶劑。催化劑采用多孔陶瓷載體催化劑，催化前預熱溫度根據VOCs的種類而變化:聚氨酯380℃ ~ 480℃，聚酯亞胺480℃~ 580℃；有機物濃度約為1600mg/m3，平均凈化效率為99%。
轉輪濃縮+催化燃燒新技術
1技術概述針對現有各種低濃度***風量VOCs污染物處理方法存在的設備投資***、運行成本高、去除效率低的問題，***內企業開發了一種高效、安全的低濃度***風量工業廢氣處理工藝。該方法的基本思路是采用吸附分離法對低濃度、***風量工業廢氣中的VOCs進行分離濃縮，對濃縮后的高濃度、小風量污染空氣采用燃燒法進行分解凈化，俗稱吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法。蜂窩結構的吸附轉輪安裝在殼體內，殼體分為吸附、再生和冷卻三個區域，由調速電機驅動，以每小時3-8轉的速度緩慢旋轉。吸附、再生和冷卻區分別與處理空氣、冷卻空氣和再生空氣導管相連。另外，為了防止各區域與吸附輪圓周和殼體之間漏氣，在各區域隔板與吸附輪之間、吸附輪圓周與殼體之間安裝耐高溫、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輪的吸附區。當污染空氣通過轉輪蜂窩通道時，VOCs被吸附劑吸附，空氣得到凈化。隨著吸附輪的轉動，接近吸附飽和狀態的吸附輪進入再生區。在與高溫再生空氣接觸的過程中，VOCs被脫附并進入再生空氣，吸附輪被再生。再生后的吸附轉輪經冷卻區冷卻后返回吸附區，完成吸附/脫附/冷卻的循環過程。該工藝再生空氣的風量一般僅為處理后風量的1/10，再生工藝出口空氣中的VOCs濃度濃縮至處理后空氣中的10倍，因此該工藝也稱為VOCs濃縮去除工藝。
1號風機帶動含有VOCs的廢氣通過轉輪的A區，即吸附區。根據不同的目標，轉輪中可以填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a區隨著旋轉輪的旋轉到達b區進行脫附。吸附在轉輪上的VOCs被流經傳熱1的高溫氣流脫附，通過傳熱2達到起燃溫度，然后進入催化燃燒室進行催化氧化反應。由于轉輪在脫附后需要吸附，在脫附區旁邊設置冷卻區C，用空氣冷卻，冷卻后的暖空氣通過傳熱1變成脫附用的熱空氣。在催化燃燒反應之后，熱氣流將部分熱量傳遞給傳熱裝置2和傳熱裝置1，然后傳遞給空氣。為了防止催化燃燒室的溫度過高，提供了***三方冷卻回路用于催化燃燒室的緊急冷卻。整個系統由兩個監控系統組成，PC1負責監控催化燃燒室和換熱器的溫度(內部設置電動輔助加熱裝置以平衡溫度波動)，PC2負責根據實際情況控制風機和調節進氣流量。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，它會立即將信息傳輸到PC2，PC2會將接收到的信息轉換為指令，并將其傳輸到每個風機。
新工藝的***點
(1)在吸附區建立旁路內循環。廢氣經吸附區吸附后達不到標準時，進入旁路內循環，再次進行吸附處理。這種旁路內循環的基本思路是消除現有的污染，吸收新的污染。
(2)建立冷卻空氣旁路。在復雜的工作條件下，VOCs的濃度可能會突然增加。此時，一些冷卻空氣被引入吸附區以減少脫附空氣量，并且在傳熱2之后補充新鮮空氣以將進入催化反應器的空氣量保持在預設范圍內。這種旁路的基本思路是用新鮮空氣稀釋高濃度的VOCs，所以從效果上看，這種方法也會延長處理時間。
(3)與傳統工藝相比，整個系統采用引風機設計，便于旁路的調節和控制。催化燃燒裝置冷卻風機拆除，治標不治本，改為控制轉輪內VOCs濃度。
(4)將電輔助加熱系統從催化燃燒室中拆除，改由傳熱2將空氣加熱到VOCs的著火溫度，利用反應放熱將催化燃燒室溫度穩定在500℃ ~ 600℃范圍內。
(5)如果轉輪的轉速容易調節，可以在2的條件下適當提高轉輪的轉速，降低轉輪單位面積單位時間內吸附的VOCs量，從而保證系統的安全性。
