分子筛笼形不同结构
比是沸石分子筛重要的参数,对沸石吸附性能影响较大,一般来讲,随着比增加,沸石疏水性增加,有利于水汽环境中对有机分子的吸附。利用水热酸处理方法制备高比(Si/Al=6.)的改性13X沸石(M-13X),发现M-13X疏水性增强,水汽条件下对的吸附量显著提高,当空气湿度为50%时M-13X的吸附量仍为45mgg。
随着高温水热脱铝的进行,沸石的疏水性提高,分子筛表面可供有机分子吸附的有效位点增多。湿空气情况下,高比的超稳Y分子筛(USY沸石对、、、及乙酯等VOCs分子的吸附量更大ZSM-5沸石的比范围更广泛。
转轮+RTO工艺:
大风量低浓度VOCs 废气经沸石转轮吸附净化,净化后气体经烟囱高空排放,当沸石转轮上吸附了较多VOCs 气体后,经马达转动,沸石转至脱附区进行高温脱附,脱附的高温气体就是由RTO 分解VOCs 产生的大量热能来进行换热脱附。
转轮可通过气体中含VOCs 的浓度大小来设置脱附区、脱附风量的大小,这样就可以根据风量大小、气体浓度大小来设计合理的浓缩比及相应的转轮、RTO 大小。
活性炭、活性氧化铝及沸石分子筛是目前常用的吸附材料。
在国内,活性炭是常用的有机废气吸附材料,但随着国内外针对吸附新材料的不断研究及探索, 针对VOCs 吸附的沸石分子筛逐步取代了活性炭,它具有吸附性强、不可燃及较大的吸附、脱附能力等特点,近几年在废气治理行业中得到认可并大量使用。
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℃的有机物适合应用沸石转轮。不同 VOC 的沸点不同,例如的沸点是 20 ~ 160℃,三 164.7℃,对 138.3℃,邻 144.4℃,间 139.1℃,正丁酯 126.℃, 117.2℃,2−丁氧基 171 ℃,乙酯 ℃。现场使用的油漆与清洗剂中有机物的含量配比。
沸石转轮吸附浓缩 + 催化燃烧工艺流程图,工业厂房的有机废气由收集管道送至预处理对粉尘、漆雾进行预处理避免引起沸石转轮的堵塞,有机废气进入转轮吸附区进行吸附浓缩,沸石转轮吸附区对有机废气进行吸附过滤后经吸附风机高空排放。通过冷却区的少量有机废气进入CO炉中的换热器升温至所需沸石转轮的脱附温度进入脱附区,被加热的有机废气将吸附于沸石转轮中的有机废气脱附下来,被脱附下来的高浓度有机废气进入CO炉进行催化燃烧后经换热器达标排放,经过预处理的少量有机废气进入沸石转轮的冷却区对沸石转轮的。系统中的压力传感器、温度传感器数据实时反馈PLC对系统进行调节,保证系统的安全运行。
在工业VOCs 废气治理行业中, 将浓度低于1000 mg/m3 的有机废气称为低浓度有机废气。
对于低浓度有机废气的治理, 活性炭+催化燃烧工艺得到广泛应用, 即采用活性炭将废气中的低含量VOCs 气体吸附净化,经一段时间的吸附累积后,再用高温来解析脱附,脱附出来的高浓度有机废气用高温分解方式进行无害化处理。
采用高浓缩倍率沸石转轮浓缩设备将废气浓缩10~15倍,浓缩后的废气进入蓄热式RTO燃烧炉进行燃烧处理,被彻底分解成CO2和H2O,反应后的高温烟气进入结构的陶瓷蓄热体,95%的废气热量被蓄热体吸收,温度降到接近进口温度。不同蓄热体通过切换阀或者旋转装置随时间进行转换,分别进行吸热和放热,对系统热量进行有效回收和利用,热回收效率可达95%以上,处理效率可达95~99%,出口浓度优于国家相关标准。
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