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沸石转轮浓缩设备经营范围:催化燃烧,活性炭催化设备,专注废气燃烧技术。

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沸石转轮吸附VOCs技术探讨

来源:未知 发布日期:2021-05-14 14:30关注次数:
沸石转轮吸附VOCs技术探讨
 
VOCs来源广泛,对人体和环境危害极***。随着我***新的环境保护法律法规的颁布,对VOCs有机废气排放限制的要求日益严格,VOCs污染控制如火如荼,VOCs污染控制技术不断完善。其中“车轮浓缩-催化燃烧”工艺因其技术***势受到车主青睐。目前***内使用的转轮技术和设备***部分是从日本进口的或者是日本技术生产的,在***内运行******,主要是因为其处理VOCs的能力强,处理成分复杂的VOCs性能***越,已经成为控制VOCs污染的主要设备之一。
 
一、转轮技术的问题
 
与普通固定床吸附器相比,沸石转轮(简称转轮)***的***点是占地面积更小,尤其是圆柱形转轮,由于它结合了废气预处理、吸附脱附和催化燃烧几个过程,成为废气处理的一体化装置,因此更具***势。但是,跑步者在任何情况下都不能使用。使用转轮处理VOCs时,必须从技术原理上对转轮进行分析,以便正确选择和使用转轮。
 
从吸附原理来说,转轮仍然遵循经典的吸附理论。所以转轮的运行程序还是吸附-脱附(再生)-冷却-再吸收。
 
但并不是所有的气体都能被转轮处理。
 
一些不容易处理的废气还是没有关系的,比如易聚合的烯烃和炔烃(脱附时容易被聚合堵塞)、苯乙烯、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)等。
 
因此,转轮制造商在设计时会要求用户提供废气的成分和浓度,转轮制造商只有在获得这些数据后才能进行设计。
 
日本东洋纺织认为,设计处理装置的基础是根据废气中各组分的分子动力学直径选择沸石分子筛,然后将适合废气组分的分子筛按比例混合,制成转轮的吸附层,使转轮能够准确处理废气,满足用户的要求。
 
但厂家供货周期长,其实是制造加工精细化的问题。
 
“转轮可以将废气浓缩20~40倍”,但这只是一个概念问题。如果废气浓度很低,可以浓缩到40倍,即50倍和60倍。如果废气浓度高,比如1000mg/m3,恐怕浓度比达不到10倍。因此,实际上转轮对废气的浓缩能力与其自身的吸附能力有关。
 
“采用转轮技术更容易达标,采用普通吸附装置很难达标。”其实是因为根本没有从吸附原理来分析。任何吸附装置都有吸附循环的问题,也就是说任何吸附装置都有断裂点的问题。如果在即将达到断点时切换吸附操作,操作不稳定时容易超标;但是,如果开关是在离分界点很长一段时间后提前做出的,就不会超标。所以一般转轮设定的吸附时间比达到断裂点的时间要短很多,很容易达到排放标准。
 
“转轮可以使用高风速,处理能力***”也是一个概念性问题。因为吸附速度极高,可以接近化学反应速度(10-8s左右),只要吸附质与吸附剂接触,就会瞬间被吸附。因此,当废气浓度很低时,废气会在吸附层中停留很短时间,吸附就完成了。因此,有观点认为废气通过床层的风速由其停留时间决定,对于浓度相对较低的废气可以采用较高的风速。
 
设计转轮风速时,设计人员必须根据气体浓度进行选择。由于转轮处理的废气浓度普遍较低,可以采用较高的风速。但是风速不是随意增加的,必须考虑阻力的问题。因此,转轮吸附层的***厚度不会超过500mm。
 
此外,转轮还有以下缺点:
 
(1)从结构上看,转轮虽然属于固定移动床的范畴,但与普通固定床不同。运行时,转轮会旋转处理系统中的所有固定床,导致运行时能耗增加;将普通固定床用于气体流量切换的阀门改为与吸附单元硬摩擦的密封件,这些密封件固定在不同位置,与每个旋转吸附单元接触,实现气体切换。这种变化无疑会增加设备制造的难度。***别是印章,***内很少生产,基本靠进口。
 
(2)许多转子在高温(180℃~200℃)下脱附,不仅造成能源浪费,也不利于资源回收。即使为了与随后的催化燃烧连接,也没有必要使用高温脱附。脱附后的气体可以在低温下脱附后再加热,实现节能。此时,节省了加热整个吸附系统的能量,同时,采用较低温度的脱附,节省了冷却床层的能量。
 
这里提醒一下:对于含氯的VOCs,在转轮中浓缩后,就不能再进行催化燃烧了,因为会产生更多有毒的光气或二恶英!
 
(3)有人认为,由于沸石转轮的脱附介质是空气或比热相对较低的工业氮气,需要依靠脱附来保证较高的再生效率。但这种观点是基于“温度越高脱附效果越***”的错误脱附规律。在实际生产中,脱附效率与脱附温度并没有正相关关系,即不同的吸附质有对应的理想脱附温度,但这个温度点与燃烧所需的温度和吸附质的沸点并没有直接关系。
 
二、分析总结
 
转轮的结构和运行有一些改进,但***重要的改进是吸附剂。众所周知,分子筛的吸附能力比活性炭差很多,而活性炭本身就是一种非极性吸附剂,其疏水性能远远***于沸石。如果把分子筛换成活性炭吸附剂,在同等条件下其浓度比会成倍增加。沸石分子筛在转轮中用作吸附剂的主要原因是不同类型的分子筛可以吸附不同的物质,此外,它在高温下仍具有******的吸附能力。
 
如果选择或改性碳基吸附剂,活性炭具有与分子筛相似的性能***点,如:消除活性炭上的活性点,避免其低温催化带来的运行安全隐患;改变活性炭的孔径***小和分布,增强其对不同VOCs分子的吸附性能。事实上,这种活性炭目前已经出现在市场上,如油气回收用介孔活性炭、韩***的***种活性炭等。如果把吸附质的分子动力学直径结合起来,按照孔径***小进行分类,做成模块,这些模块设计成固定床,会比转轮得到更***的效果。
 
综上所述,除了商业上的考虑,沸石转轮能在短时间内影响活性炭吸附固定床浓缩过程的根本原因是转轮和吸附剂类型的运行***性更适合广泛的脱附条件和控制方式。如果我们能够研究VOCs的脱附规律、活性炭的改性和复合技术,开发一种集成装置,并在智能上做一些研究和开发,我们可以相信活性炭固定床无疑是控制VOCs污染的更理想的选择。