控制VOCs的新技术——沸石轮吸附浓缩+催化燃烧
阐述了沸石旋转吸附浓缩+燃烧技术的研究现状和基本工艺***点。介绍了沸石旋转吸附浓缩+催化燃烧处理VOCs的新工艺。指出了该工艺的***点、要点及该技术的发展方向。
VOCs种类繁多，成分复杂，性质各异。在许多情况下，采用净化技术既困难又不经济。利用不同单元处理技术的***势，采用组合处理工艺，既能满足排放要求，又能降低净化设备的运行成本。因此，在有机废气的处理中，两种或多种净化技术的组合工艺得到了快速发展。沸石轮浓缩技术是为处理低浓度VOCs而开发的新技术，它与催化燃烧或高温燃烧相结合，形成沸石轮吸附浓缩+燃烧技术。
技术研究现状
蜂窝转轮吸附+催化燃烧处理技术是日本70年代发明的有机废气处理系统。吸附装置是由分子筛、活性炭纤维或碳质材料制成的瓦楞纸板组装而成的蜂窝转轮。吸附气流和脱附气流的流向相反，两个过程同时进行。这一制度是在20世纪80年代初引入并在中***复制的。但由于吸附元件(蜂窝转轮)和系统关键部件的连接技术不够，吸附脱附的窜气问题没有得到根本解决，设备性能不稳定，***内使用较少，没有推广。
20世纪80年代末，开发设计了固定床吸附+催化燃烧处理系统。该系统将吸附材料装入固定床，然后将吸附床和催化燃烧装置组合成净化处理系统。该工艺系统的原理与上述蜂窝转轮吸附+催化燃烧技术基本相同。但由于单个吸附床的吸附和脱附再生过程是分开进行的，因此在运行中克服了蜂窝转轮净化系统的吸附和脱附容易窜气的缺点。经过不断改进，系统配置更加合理，净化效率高，运行节能效果显著，技术达到***际先进水平。该工艺系统非常适合处理气量***、浓度低的VOCs废气，单个系统的废气处理能力可达几千m3/h至几十万m3/h，该技术是我***真正创新的VOCs废气处理工艺。1989年在中******次推广，至今已使用数百种这样的系统和设备。它已成为我***工业VOCs废气处理的主流产品之一，有望在未来有很***的应用前景。
催化燃烧处理工业有机废气已广泛应用于汽车喷涂、胶带制造和飞机零部件喷涂。催化燃烧技术充分燃烧***量挥发性有机溶剂。催化剂采用多孔陶瓷载体催化剂，催化前预热温度根据VOCs的种类而变化:聚氨酯380℃ ~ 480℃，聚酯亚胺480℃~ 580℃；有机物浓度约为1600mg/m3，平均净化效率为99%。
转轮浓缩+催化燃烧新技术
1技术概述针对现有各种低浓度***风量VOCs污染物处理方法存在的设备投资***、运行成本高、去除效率低的问题，***内企业开发了一种高效、安全的低浓度***风量工业废气处理工艺。该方法的基本思路是采用吸附分离法对低浓度、***风量工业废气中的VOCs进行分离浓缩，对浓缩后的高浓度、小风量污染空气采用燃烧法进行分解净化，俗称吸附分离浓缩+燃烧分解净化法。蜂窝结构的吸附转轮安装在壳体内，壳体分为吸附、再生和冷却三个区域，由调速电机驱动，以每小时3-8转的速度缓慢旋转。吸附、再生和冷却区分别与处理空气、冷却空气和再生空气导管相连。另外，为了防止各区域与吸附轮圆周和壳体之间漏气，在各区域隔板与吸附轮之间、吸附轮圆周与壳体之间安装耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料。含有VOCs的污染空气由鼓风机送到吸附轮的吸附区。当污染空气通过转轮蜂窝通道时，VOCs被吸附剂吸附，空气得到净化。随着吸附轮的转动，接近吸附饱和状态的吸附轮进入再生区。在与高温再生空气接触的过程中，VOCs被脱附并进入再生空气，吸附轮被再生。再生后的吸附转轮经冷却区冷却后返回吸附区，完成吸附/脱附/冷却的循环过程。该工艺再生空气的风量一般仅为处理后风量的1/10，再生工艺出口空气中的VOCs浓度浓缩至处理后空气中的10倍，因此该工艺也称为VOCs浓缩去除工艺。
1号风机带动含有VOCs的废气通过转轮的A区，即吸附区。根据不同的目标，转轮中可以填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a区随着旋转轮的旋转到达b区进行脱附。吸附在转轮上的VOCs被流经传热1的高温气流脱附，通过传热2达到起燃温度，然后进入催化燃烧室进行催化氧化反应。由于转轮在脱附后需要吸附，在脱附区旁边设置冷却区C，用空气冷却，冷却后的暖空气通过传热1变成脱附用的热空气。在催化燃烧反应之后，热气流将部分热量传递给传热装置2和传热装置1，然后传递给空气。为了防止催化燃烧室的温度过高，提供了***三方冷却回路用于催化燃烧室的紧急冷却。整个系统由两个监控系统组成，PC1负责监控催化燃烧室和换热器的温度(内部设置电动辅助加热装置以平衡温度波动)，PC2负责根据实际情况控制风机和调节进气流量。PC2属于PC1的子级系统。当PC1监测到温度波动超过允许范围时，它会立即将信息传输到PC2，PC2会将接收到的信息转换为指令，并将其传输到每个风机。
新工艺的***点
(1)在吸附区建立旁路内循环。废气经吸附区吸附后达不到标准时，进入旁路内循环，再次进行吸附处理。这种旁路内循环的基本思路是消除现有的污染，吸收新的污染。
(2)建立冷却空气旁路。在复杂的工作条件下，VOCs的浓度可能会突然增加。此时，一些冷却空气被引入吸附区以减少脱附空气量，并且在传热2之后补充新鲜空气以将进入催化反应器的空气量保持在预设范围内。这种旁路的基本思路是用新鲜空气稀释高浓度的VOCs，所以从效果上看，这种方法也会延长处理时间。
(3)与传统工艺相比，整个系统采用引风机设计，便于旁路的调节和控制。催化燃烧装置冷却风机拆除，治标不治本，改为控制转轮内VOCs浓度。
(4)将电辅助加热系统从催化燃烧室中拆除，改由传热2将空气加热到VOCs的着火温度，利用反应放热将催化燃烧室温度稳定在500℃ ~ 600℃范围内。
(5)如果转轮的转速容易调节，可以在2的条件下适当提高转轮的转速，降低转轮单位面积单位时间内吸附的VOCs量，从而保证系统的安全性。
