沸石轉輪吸附濃縮+催化燃燒
沸石轉輪吸附（fù）濃縮+催化燃燒（shāo）
VOCs的種類（lèi）繁（fán）多、成分複雜、性質各異，在很多情（qíng）況下（xià）采用一種（zhǒng）淨化技術往往難以達到治理要求，且不（bú）經濟。利用不同單元（yuán）治理（lǐ）技術的優勢，采用（yòng）組合治理（lǐ）工藝，不僅可滿足排放要求，而（ér）且可降低淨（jìng）化設備（bèi）的運行費用。因此，在有（yǒu）機廢氣治理中，采用兩（liǎng）種或多種淨化（huà）技（jì）術的組合工藝得到了迅（xùn）速發展。沸石轉輪濃縮技術就是針對（duì）低濃度VOCs的治理而發展起來（lái）的一（yī）種新技術，與催（cuī）化（huà）燃燒或高溫焚燒進行組合（hé），形（xíng）成了沸石轉（zhuǎn）輪吸（xī）附濃縮+焚燒技術。技術研究現狀
蜂窩（wō）轉輪吸附+催化燃（rán）燒處理技術是20世紀70年代由日本發明的一種有機廢氣處理（lǐ）係統，吸附裝置是用分子篩、活性碳纖維或含（hán）碳材料製備的瓦楞型紙板組裝起來的蜂（fēng）窩轉輪（lún），吸附與脫附氣流的流向相反，兩（liǎng）個過程同時進行。這種係統在20世紀80年代初被我國引進和（hé）仿製，但由於（yú）吸附元件（jiàn）（蜂窩轉輪）以及係統關鍵部位連接技術都不過關，吸附與脫附的竄風問題未得到根本解（jiě）決，設備性能不穩定，因此國內應用較少，一直未（wèi）能得到推廣。
利用催化燃燒法進行工業有機廢氣治（zhì）理，已普遍應用於汽車噴塗、磁帶製造和飛（fēi）機零部件噴塗等。催化燃燒技術將揮發出來的大量有機溶劑充分燃（rán）燒。催化劑采（cǎi）用多孔陶瓷載體催化劑，催化前（qián）的預熱溫度視VOCs種類而不同：聚氨酯380℃～480℃，聚酯亞胺480℃～580℃；有機物（wù）濃度約1600mg/m3，淨化效率平均為99%。
轉輪濃縮+催化燃燒新工藝
1技術概況
針對現行各種方法在處理低濃（nóng）度（dù）、大風量的VOCs汙染物時存在的設備投資大、運行（háng）成本高、去除效率低等（děng）問題（tí），國內企業研發了一種用於處理低VOCs濃度、大風量工業廢（fèi）氣的高效率、安全的處理（lǐ）工藝。該（gāi）方法的基（jī）本構思（sī）是：采用吸附分離法對低濃度、大風量工業廢氣中的VOCs進行分離濃縮，對濃縮後的高（gāo）濃度、小風量的汙染空（kōng）氣（qì）采用燃（rán）燒法進行分解（jiě）淨化，通稱吸附分（fèn）離濃（nóng）縮+燃燒（shāo）分解淨化法。具有蜂窩狀結構的（de）吸附轉（zhuǎn）輪被安裝在分隔成吸附、再生、冷卻（què）三個區的（de）殼體中，在調速（sù）馬達的驅動下以每小時3～8轉的速度緩慢（màn）回轉。吸附、再生、冷卻三個區分別與處理空氣、冷卻空氣、再生空氣風道相連接。而且，為了防止各個（gè）區之間竄風及吸（xī）附轉輪的（de）圓周與殼體之間的空氣泄漏（lòu），各個區的分隔板與吸（xī）附轉輪之間、吸附轉輪的圓周與殼體之間均裝有耐高溫、耐溶劑的氟（fú）橡膠密封（fēng）材料。含有VOCs的汙染空氣由鼓（gǔ）風（fēng）機送到（dào）吸附轉（zhuǎn）輪的吸附區，汙染空氣在（zài）通過轉輪蜂窩狀通道時，所含VOCs成分被吸（xī）附劑所吸附，空（kōng）氣（qì）得到淨化。隨著吸附轉輪的回轉，接近吸附飽和狀態的吸附轉輪（lún）進入到再生區，在與高溫再生空氣接觸的過程中，VOCs被脫附下來進入到再生空氣中（zhōng），吸附轉輪得到再生（shēng）。再生後的吸附轉輪經過冷卻區冷卻降溫後，返回到吸附（fù）區（qū），完成吸附/脫附/冷卻的循環過程。由於該過程再生空氣的風量一般僅為處理風（fēng）量的1/10，再生（shēng）過程出口空氣中VOCs濃度被濃縮為處理空氣中濃度的10倍，因此，該過程又被稱（chēng）為（wéi）VOCs濃縮除去過程（chéng）。
轉輪吸（xī）附濃縮-催化燃燒（shāo）工藝流程見下圖。
轉輪吸附濃縮-催化燃燒工藝流程圖
1號風（fēng）機帶動含VOCs廢氣經過轉（zhuǎn）輪a區（qū）域，a區域為吸附區，根據（jù）不同的目標物可在轉輪中填充不同的吸（xī）附材料。吸附了VOCs的a區域隨轉（zhuǎn）輪轉動來到b區域進行脫附。流經傳熱1的高溫氣流將（jiāng）吸附於轉輪上的VOCs脫附下來（lái），並經過傳熱2達到起（qǐ）燃溫度，隨後進入催化燃燒室（shì）進行催化氧化反應。由於轉輪（lún）脫（tuō）附之後又要進行吸附，所以在脫附區域旁邊設冷卻區域c，以空氣進行冷卻，冷卻之（zhī）後的溫空氣經傳熱1變成脫附（fù）用熱空氣。催（cuī）化燃燒反應之（zhī）後（hòu）的熱（rè）氣（qì）流將部分熱量傳遞給傳熱2、傳熱1後排至空氣。為了防止（zhǐ）催化燃燒（shāo）室溫度過高，設置第三方冷卻線（xiàn）路用於催化燃燒室的緊急降溫。整個係統由2個監控係統組成，PC1負責監（jiān）控（kòng）催化燃燒室、傳熱器的溫（wēn）度（其內部設電輔熱裝置（zhì）以平衡溫度波動），PC2負責風機控製，根據實際情況調節進氣流量。PC2屬於PC1的子級係統，當PC1監測到溫度波動超過（guò）允許範圍時立刻將信（xìn）息傳遞（dì）給PC2，PC2將收到（dào）的信息轉成指令傳遞給各風機。
2新工（gōng）藝的特點
（1）吸附區旁路內循環的建立。當廢氣經過吸（xī）附區吸附後不達（dá）標，進入旁路內循環，再次進行吸附處理。此旁（páng）路內循環的基本思（sī）路為消滅現有汙染再吸納新的汙染。（2）冷卻風旁路建立（lì）。在工況十分（fèn）複雜的情況下，VOCs濃度有可能陡然升（shēng）高，此時將部分冷卻風引入到吸附（fù）區以降低脫附風量，同時（shí）在傳熱2後補充新風，以維係進入催化反應器的風量在預設範圍以內。此旁（páng）路的基本（běn）思想是以新風（fēng）對高濃度VOCs進行稀釋，因而從效果上（shàng）看，此法也會延長治理時間。
（3）與（yǔ）傳統工藝相比，該整個係統采用引風機設計，便於對旁路的調控。去掉給催化燃燒裝置用的（de）降溫（wēn）鼓風機（jī），此（cǐ）機治標不治本，改為在轉輪（lún）部分控製VOCs濃度。
（4）催化燃燒室去掉（diào）電輔熱係統，改由（yóu）傳熱2對空氣加熱到VOCs起燃溫（wēn）度，並利用反（fǎn）應放熱（rè）使催化燃燒室溫（wēn）度（dù）穩定在500℃～600℃範圍（wéi）內。
（5）轉輪轉速易調，則在2的情況下可以（yǐ）適當提高轉輪轉速，減少單位麵積轉輪單位時間內吸附VOCs的（de）量，從而保障係統（tǒng）的安全。
轉輪吸附的影響因素（sù）
當吸附材料確定後（hòu），影（yǐng）響轉輪裝置吸附性能（néng）的（de）主要因素是轉輪運行轉輪吸附濃縮-催化燃燒工藝流程圖參（cān）數和進氣參數。Yosuke等認為，一（yī）定範圍內進氣負荷的變化可通過轉速、濃縮比、再生風溫度等轉輪運行參（cān）數調節，以維持預定的性能；Lin等將蜂窩（wō）轉輪應（yīng）用於TFT-LCD產業廢氣處理，當處理高排放濃（nóng）度時，將入流速度降至1.5m/s，濃縮比降至8，轉速增至6.5r/h，再生（shēng）風溫度升至220℃，係統（tǒng）去除效率（lǜ）可達90%以上；Hisashi等指出佳轉速由再（zài）生風熱容量與吸附（fù）劑熱容量平衡決定。
1濃縮比
轉輪通過吸附-脫附以獲得低流量的濃縮氣體，因此濃縮比是轉輪性能的一個重要指（zhǐ）標，定（dìng）義（yì）為（wéi）進氣（qì）流量與再生風流量的比值F，低濃縮比雖然可以保證高去除效率，但增加再（zài）生風量的（de）同時也增加了脫附能耗，而且濃縮氣體的濃度亦隨著脫附風量的增加而降低。當濃縮比從14減少（shǎo）至6時，甲苯的出口濃度僅從4.7mg/m3降低到1.5mg/m3，但濃縮後的甲苯濃度從1345mg/m3降至576mg/m3，如此低的濃度不利於後（hòu）續燃燒或冷凝單元處理。因此，在（zài）確保係統設定的去除率前提（tí）下，合理選擇濃縮比至關重要。工程應用上，濃縮比應兼顧效率（lǜ）與能耗，對於高濃度廢氣，可選擇低濃縮比以確（què）保去除率；而對於低（dī）濃度廢氣，適當選（xuǎn）擇高濃縮比有利於係統整體能效比提高。2轉輪（lún）轉速
吸附與（yǔ）脫附在轉輪運行周期中是同步（bù）進（jìn）行的，兩者互為影響並共同（tóng）決定（dìng）轉（zhuǎn）輪的去除效（xiào）率，而轉速的大小意味著吸附（fù）和脫附時間長短。當轉（zhuǎn）速低於佳轉速時，相應的運行周期（qī）變長，其（qí）脫附區的（de）再生充分，但是其（qí）相對吸附（fù）能力λ隨著轉速n的減小而減小，在溫度分布曲線上表現為吸附區的曲（qǔ）線下降明（míng）顯，這是由吸（xī）附放熱少引起的，反映了吸附率（lǜ）的降低。而（ér）當轉速大於佳轉速時，溫度曲線表現為隻（zhī）有脫附區前段少（shǎo）部分能被加熱到再生溫度（dù），因此佳轉速是脫（tuō）附與吸附的佳（jiā）平衡。佳轉速本質上是（shì）吸附和脫附時間的控製，以實現轉輪去除率大。實際應用時，因受多種因素影響，轉輪轉（zhuǎn）速為配合其他參數變化可控製在一區間值3再生風溫度（dù）
吸附劑的解析再生存在一個特征溫度（低清洗溫度），高於該溫度可以（yǐ）獲得更快的解析速（sù）率，同時消耗更小（xiǎo）的脫附風（fēng）量。4進氣參數
3.4.1進氣濕度實際工程中，有機廢氣一般都含有水分，部分相對濕度甚至達到80%。而（ér）水分（fèn）可能與（yǔ）汙染物形成吸附（fù）競爭，占據轉輪吸附空間而降低汙染（rǎn）物（wù）去除效（xiào）率，因此抗（kàng）濕性是衡（héng）量（liàng）吸附性能的重要（yào）指（zhǐ）標之一。
3.4.2進氣流（liú）速（sù）
在（zài）一定條件下，佳轉速與（yǔ）進氣流速成正比，當進氣流速提（tí）高時，轉速（sù）應相應提高，如果轉速未根據流速進行相應提高，運行值低於佳轉速其相對吸附能力λ隨著轉速n的減（jiǎn）小而減小，在溫度分（fèn）布（bù）曲線上表現為吸附（fù）區的曲線（xiàn）下降明顯，反映了吸附率的降低。因此對於高濃度有機廢（fèi）氣，控製低進氣流速十分必要，或可相應地提高（gāo）轉速。
轉（zhuǎn）輪吸附濃縮+催化燃燒的關鍵（jiàn）點
吸附分離濃縮+燃燒分解淨化法的核心技術是高效吸附分（fèn）離濃縮過程以及所采用的具有蜂窩狀（zhuàng）結構的吸附轉輪。
1沸石（shí）型號的選（xuǎn）擇（zé）及性能研究
疏水性沸石轉輪的研製，需要把加工成波紋形和平板形陶瓷纖維紙用無機黏合劑黏接在一起後卷成具有蜂窩狀（zhuàng）結構的（de）轉輪，並將疏水性分子篩塗敷在蜂窩狀通道的表麵製成吸附轉（zhuǎn）輪，應用於工（gōng）業廢氣中VOCs的淨化處理過程。2轉輪工藝（yì）參數及結構優化
濃縮比（bǐ）：轉輪通過（guò）吸（xī）附-脫附以獲（huò）得低流量的濃縮氣體，因此濃縮比是轉輪性（xìng）能的一（yī）個重要指（zhǐ）標，定義為進氣流量與再生風流量的比值F。轉（zhuǎn）輪轉（zhuǎn）速：吸（xī）附與（yǔ）脫附在轉輪運（yùn）行周期中是同步進行的，兩者互相影響（xiǎng）並共同決定轉輪的去除效率，而轉速（sù）的大小意味著吸附和（hé）脫附時間長短。
再（zài）生風溫度：吸附劑的解析再生存在（zài）一個特征溫度（低清洗溫度），高於該溫度可以獲得更快（kuài）的解析速率同時消耗更小的脫（tuō）附風量。
密封性不（bú）佳會使轉（zhuǎn）輪在應用中存（cún）在竄風問題，因而結構的密（mì）封是一（yī）個非常重要的控製點。
催化劑的選擇。性能良好的催化劑應滿足下列基本要求：1）具有優良的低溫活性，並（bìng）適（shì）應（yīng）較高空速，並（bìng）直接關係到裝置的建設費用和運行費用；2）熱穩定性好，在廢氣濃度過高而產生大量反應熱的情況（kuàng）下，催化劑的溫度會急劇上升，此時催化劑應不發生顯著的物理化學變化；3）具有一定（dìng）的機械強度和較小的阻力。
展望
隨（suí）著新型（xíng）吸附劑的（de）開發及我國轉輪製（zhì）作技術、密封技（jì）術的提高，轉輪吸附技術將會在（zài）更大範圍、更多的行業得到應用。轉輪運行的模型研究也將更（gèng）加深入，治理效（xiào）果（guǒ）將更加有效。
