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)有机废气中VOCs被沸石分子筛吸附除去,有机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。以上流程反复循环,达到废气净化的目的。
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-催化燃烧设备技术特点:
1、系统选用双级换热,经过CO炉燃烧的有机废气进入CO内部换热器进行换热后进入第二级预热回收板式换热器,对于从沸石转轮的脱附下来的有机废气进入CO炉之前再次升温,以减小CO电加热功耗。
2、当CO炉T1107反馈温度过高时MV1108旁通阀打开,MV1101补冷阀打开以降低炉内温度,保证设备安全运行。
3、当T1103反馈温度过高时高温泄放阀MV1103打开,避免温度过高引起有机废气起燃。
4、P1101、P1102检测到压差报警时,及时更换预处理。
5、整体系统可实现远程与云端控制,提高的系统的安全运行与人机交互。
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。
技术特点
1、净化效率高,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℃,脱附完全,不会形成危险废弃物;
6、污染物处理能力稳定,沸石由于脱附完全,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年不更换。
沸石转轮-催化燃烧设备特点:
1)撬采用的转轮浓缩技术,可将废气浓缩倍数介于10倍到25倍之间时;
2)根据客户需求,可设计两室、三室、多室或旋转式RTO装置,处理100,000m3/h风量;
3)的换热系统和余热回收系统,热量利用率达95%以上,有效降低系统能耗;
4)采用“蓄热式焚烧炉尾气切换峰值净化系统”,将阀门切换期间泄露的VOCs气体重新收集送入处理装置,处理更完全;
5)可实现无人值守连续运行,确保长时间有效运转;
6)整体系统采用模块化设计,同时可结合转轮系统效果,减少占地面积
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