本工艺采用沸石分子筛吸附净化,配以热空气脱附 ,浓缩后的 VOC 采用催化燃烧方式处理,满足达标排放的要求。
工作过程如下:正常工作状态下,废气在引风机作用下,通过转轮吸附后达标排放;(净化过程)
吸附 时间后,对分子筛进行热空气脱附 ,以恢复其吸附性能。( 过程)
脱附下来的 VOC 分子通过催化燃烧 分解后再排放(燃烧过程)
介质 利用 CTO 余热,无需额外能量。


一、分子筛沸石转轮吸附浓缩一催化燃烧步骤
当前,分子筛沸石转轮是处理大风量、低含量VOCs的主流方法之一,不仅欧美等发达普遍应用,国内现在也在大量推广分子筛沸石转轮技术。我国在此领域起步较晚,生产企业多以组装为主,沸石吸附单元、关键零部件等核心技术多掌握在日本、欧美等发达手中。但近年来,国内多所高校和科研院所对此进行了攻关研究,与国外的差距不断缩小。
分子筛沸石转轮是将陶瓷纤维做成蜂窝状的轮状大圆盘,圆盘表面负载疏水性的分子筛沸石转轮。根据功能不同,将分子筛沸石转轮分为三个区域:处理区、区、冷却区,三个区域通过氟橡胶密封材料和隔板完全分隔,转轮通过电机驱动运转。经过滤的有机废气进入处理区,VOCs被吸附,排出净化的空气。区使用热风处理吸附后的分子筛沸石转轮,将VOCs脱附并富集。在冷却区,浓缩转轮与冷空气进行换热,转轮被冷却后继续应用,加热后的冷空气用作空气,降低系统能耗。
催化燃烧技术是常用的VOCs处理技术,具率高、反应温度低和运行能耗低等优点,Pt/Pa催化剂在温度250~300℃时,即可将大多数vocs氧化为H2O和CO2。分子筛沸石转轮浓缩和催化燃烧技术祸合,将低浓度的废气浓缩后进行催化燃烧,从而、经济地处理VOCs。分子筛沸石转轮浓缩一催化燃烧工艺流程有下列3个步骤。
(1)废气吸附:转轮设备前设置预处理装置,对废气进行脱水除尘处理,废气在转轮吸附区吸附净化后,达标排放。
(2)废气脱附:经过预处理后的部分废气在转轮冷却区冷却脱附转轮分区,从而恢复沸石材料的吸附能力。随后用换热器将废气加热至180~220℃,通入脱附区脱附VOCs。脱附后废气VOCs浓度增加,温度降低到60℃左右。
(3)催化燃烧:利用二级换热器将脱附后的废气加热至催化剂反应温度,如果系统热量不够,则开启催化氧化炉内的加热器进行补偿。在催化反应炉内,在250~300℃温度下,将高浓度的VOCs催化氧化为H2O和CO2,该反应为放热反应。排放的高温净化气通过换热器回收热量,降低系统能耗。
二、催化燃烧RTO的生产工艺过程
近年来,挥发性有机化合物(VOCs)的经济控制已成为环保工作的热点。大气中VOCs的来源很多,其中工业源包括石油化工、包装印刷、纺织印染、轻工、涂装和精细化工等行业,其生产工艺过程都会排放出大量的VOCs气体。目前很多工艺产生VOCs废气的特点为大风量、低浓度,且很多为间歇性排放,无处理直接排放已无法满足日趋严格的排放标准要求。活性炭吸附、热空气脱附加催化燃烧工艺在早期排放要求不高、处理对象以沸点较低的有机物为主的情景下,在处理净化大风量、低浓度有机气体的场合得到不少应用,但在处理一些沸点较高的有机污染物或为了提高净化效率而将热脱附空气温度提高至120℃以上时,存在较大的隐患。近年来,催化燃烧RCO因性好而在低浓度、大风量排气场合取得了较多的应用,但从技术经济的角度,催化燃烧RTO适合于连续排放、浓度相对稳定的有机气体排放的控制。
相对于转轮类工艺,固定床吸附对于间隙排放,且污染物浓度波动较大的排气,其稳定达标性好。
本研究以二为实验对象,通过颗粒活性炭和颗粒催化燃烧RTO对低浓度有机气体的吸附/脱附性能实验,结合吸附剂的表征结果,讨论比较2类吸附剂的特点,探索2类吸附剂组成的固定床应用于非连续,非稳定类型的大风量、低浓度有机物污染气体的净化前景。
针对间歇性、大风量、低浓度排放废气,吸附浓缩法被认为是经济性和可靠性兼备的理想工艺路线。工业上应用比较广泛的吸附剂主要是活性炭类和分子筛类。吸附剂孔径对其吸附和脱附性能的影响是极大的,吸附剂的孔径与吸附质的几何大小存在一定的匹配问题。活性炭是一种具有不规则微晶结构的无定型碳,由于其较大的比表面积和较强吸附能力,是使用量较大的吸附剂,但活性炭存在可燃、吸附性能受水气影响较大等缺点,限制了其应用。水性子筛是一种人工合成的沸石,是一类具有骨架结构的微孔水合硅铝酸盐晶体,催化燃烧RTO的孔尺寸通常小于1.0nm,由于其特有的规则孔道结构、选择性和高水热稳定性,被广泛应用在催化、分离等化学和石油化工领域。具有多孔结构的活性炭对二吸附平衡容量较高,且工作容量随着浓度的增加在相当宽的范围内不断增大。
而分子筛比表面积和孔容均较低,表现在对二的吸附平衡量也相对较低,但在吸附温度大于80℃,污染物浓度低的情况下,分子筛的吸附平衡容量逐渐超越活性炭,且吸附平衡容量随浓度变化波动小,说明催化燃烧RTO适用于在低浓度、且排气温度较高的工况。
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