沸石转轮吸附-热空气脱附催化燃烧在VOCs处理中的应用
一、前言
目前雾霾天气经常发生，影响环境中的空气质量，VOCs(VOCs)是污染环境质量的重要因素[1，2]。VOCs是一种成分多样、***性各异的混合气体，主要包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、氯仿、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰基甲苯酯等，正常情况下使用原单一废气处理方式无法满足处理要求[3]；VOCs的产生***致可分为:工业企业排放、汽车尾气排放、石油挥发、溶剂使用源、燃烧源等，因为VOCs可以直接或间接危害人体健康，而且污染范围不仅在排放地点附近，还可以通过气流运动传播到一个城市和地区[4，5]。为了保护***气环境，给我们带来健康的生活，控制VOCs的排放非常重要。***家也意识到控制VOCs的重要性，并相应出台了一系列环保政策。控制VOCs的***殊技术应运而生。其中，沸石旋转吸附浓缩+热空气脱附催化氧化技术是将各种废气与催化燃烧相结合的新技术。
二、治理原则
该技术是基于沸石吸附面积***、不同温度下分子间作用力不同的原理，通过催化燃烧后分解VOCs而设计的。
低温时，车间内的VOCs通过过滤箱由***风量吸附风机过滤，再由沸石分子筛转轮吸附，通过沸石转轮的气体可以直接排出；当吸附了***量VOCs的沸石转轮进入高温脱附区时，沸石转轮上的VOCs分子被小风量的热空气脱附，转化为高浓度废气，通过脱附风机送到后端的催化燃烧系统进行催化燃烧处理。分解产生的热量一部分通过内部换热重新进入催化燃烧系统，减少能量损失，一部分分解气体直接排入空气。在这个过程中，电控系统严格控制催化产生的热量，当超过设定值时，通过调节脱附管道的自动阀来补充冷空气，降低废气浓度。两个子系统相互结合，反复循环，可以在没有VOCs产生的情况下停止设备运行。同时，为了设备的处理和安全，有必要在停止催化氧化系统后降低这部分设备的温度，以保护设备的正常使用。
三、废气处理流程
3.1沸石分子筛轮吸附浓度
沸石是一种具有晶体结构的矿石，我们使用的沸石分子筛属于沸石化合物。
沸石分子筛转轮分为吸附区、脱附区和冷却区三个部分，每个部分由耐热和耐溶剂的密封材料隔开。沸石转轮可以在每个功能区连续运行，同时进行吸附、脱附和冷却。
VOCs由前端的过滤器初步过滤，然后进入沸石分子筛转轮的吸附区。吸附区(吸附区占地S1)有机废气中的VOCs被沸石分子筛吸附去除，净化后的有机废气直接从沸石分子筛转轮排出，通过烟囱进入空气。
吸附在转轮上的VOCs经200℃左右小风量的热空气处理后，在脱附区脱附浓缩，浓缩倍数一般为5-25倍。浓度因子n=吸附面积*吸附速度/脱附面积/脱附速度。
脱附的沸石转轮在冷却区冷却。通过冷却区的空气被加热作为再生空气，从而达到节能的效果。以上过程反复循环，达到废气净化的目的。
3.2催化燃烧
VOCs经过脱附区后，进入脱附管道，通过脱附风机进入换热器进行换热。催化燃烧产生的部分热量通过热交换被VOCs带回到催化燃烧器中，被加热进行催化剂催化处理。催化燃烧技术在较低温度(300℃~500℃)下可达到95%以上的VOCs净化效率，完全反应后产生CO2和H2O，同时释放出***量的热量，产生的热量一部分通过混合罐进入，一部分进入换热器进行换热，换热后的热量一部分通过烟囱排出，另一部分由穿过换热器的VOCs带回催化燃烧器。重复回收可以***限度地减少能量损失，达到废气自催化分解的效果。
3.3电气控制
沸石转轮吸附-热空气脱附催化燃烧实现VOCs控制还需要一套相应的电控系统。控制系统由PLC控制，具有设备自动手动控制、本地远程控制、吸附风机风速切换控制、设备工况监控、过程屏幕显示、参数显示及设置、报警显示、自动联锁保护、数据显示、数据传输等功能，以及紧急停机和报警提示。
PLC控制系统监控关键设备的运行状态，关键点的温度和压力，便于评估设备的运行情况；共设置吸附风机控制、沸石分子筛转轮单元控制、脱附风机控制、燃烧器催化氧化控制、安全应急控制、电路保护等控制单元。手动控制只能控制一个控制单元***立运行，自动控制可以使整套设备按照程序设置连续运行，保证设备的稳定性。
可编程控制器自动控制系统包括以下***点:
节能控制:PLC可在设备启动、停止、故障等不同状态下自动执行不同的控制模式。，从而***限度地降低设备的待机能耗。
预警保护:当设备的温度、压力等控制点出现异常时，会发出声光报警信号，并自动进行应急处理。
急停控制:设备的PLC控制系统保留急停信号，当设备出现紧急情况时，会在***时间停止设备的运行，作为***先控制级别。
屏幕监控:实时监控设备上各信号点的运行状态，通过屏幕运行状态直观了解设备当前的运行性能。
四、废气处理的效果
在目前的企业生产中，VOCs是在车间混合过程中使用的原始辅料。车间烘箱、捏合机、真空混合机、烘房等设备均在密闭空间内生产，产生的废气通过设备本身的废气收集管道排出，车间废气收集效率为95%。车间工艺废气经袋式除尘器处理后排放。通过除尘器的废气经过沸石转轮+热空气脱附催化燃烧装置，由电子控制系统进行***化控制，既能处理废气又能节能，处理效果显著。
五、总结
转轮吸附+催化燃烧在处理***风量、高浓度的VOCs时，基本可以净化所有含VOCs的废气，还可以自调节处理后废气中VOCs组成和浓度的变化和波动。在合适的废气浓度条件下，
无需添加辅助燃料即可实现自热运行。
随着***家和公民环保意识的增强，对环境保护的治理要求也会越来越高；与此同时，转轮和催化燃烧技术也在日益完善，未来会在更多的行业使用，VOCs控制的效果会更加有效。
来源:北极星VOCs在线
