一种沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧新工艺新选.

一种沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧新工艺

摘要：阐述了沸石转轮吸附浓缩+焚烧技术的研究现状及基本工艺特点，并介绍了一种新的沸石转轮浓缩+催化燃烧工艺，详细阐述了该工艺的特点及关键点，并指出该技术的发展方向。

的种类繁多、成分复杂、性质各异，在很多情况下采用一种净化技术往往难以达到治理要求，而且也不经济。利用不同单元治理技术的优势，采用组合治理工艺，不仅可以满足排放要求，而且可以降低净化设备的运行费用。因此，在有机废气治理中，采用两种或多种净化技术的组合工艺得到了迅速发展。沸石转轮浓缩技术就是针对低浓度的治理而发展起来的一种新技术，与催化燃烧或高温焚烧进行组合，形成了沸石转轮吸附浓缩+焚烧技术[1]。

1、技术研究现状

蜂窝转轮吸附+催化燃烧处理技术是20世纪70年代由日本发明的一种有机废气处理系统，吸附装置是用分子筛、活性炭纤维或含炭材料制备的瓦楞型纸板组装起来的蜂窝转轮，吸附与脱附气流的流向相反，两个过程同时进行。这种系统在20世纪80年代初被我国引进和仿制，但由于吸附元件(蜂窝转轮)以及系统关键部位连接技术都不过关，吸附与脱附的串风问题未得到根本解决，设备性能不稳定，因此国内应用较少，一直未得到推广。

20世纪80年代末研制设计了固定床吸附+催化燃烧处理系统。该系统是将吸附材料装填在固定床中，再将吸附床与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，但由于单件吸附床的吸附与脱附再生过程分开进行，在操作上克服了蜂窝转轮净化系统吸、脱附易串

气的缺点。经不断改进，系统配置更加合理，净化效率高，运行节能效果显著，在技术上达到国际先进水平[2]。该工艺系统非常适合处理大气体量、低浓度的废气，其单套系统的废气处理量可以从几千到十几万(m3)。该技术是我国真正自主创新的废气治理工艺，自1989年首次在国内推广，到目前已有数百套该类系统与装置在使用。已经成为国内工业废气治理的主流产品之一，并预计在将来仍将有很大的应用前景[3]。

利用催化燃烧法进行工业有机废气的治理，已经普遍应用于汽车喷涂、磁带制造和飞机零部件喷涂等。催化燃烧技术将挥发出来的大量有机溶剂充分燃烧。催化剂采用多孔陶瓷载体催化剂，催化前的预热温度视种类而不同：聚氨酯380～480℃，聚酯亚胺480～580℃；有机物浓度约16003，净化效率平均为99%。

2、转轮浓缩+催化燃烧新工艺

2.1 技术介绍

针对现行各种方法在处理低浓度、大风量的污染空气时存在的设备投资大、运行成本高、去除效率低等问题，我们研发了一种用于处理低浓度、大风量工业废气的高效率、安全的处理工艺。该方法的基本构思是：采用吸附分离法对低浓度、大风量工业废气中的进行分离浓缩，对浓缩后的高浓度、小风量的污染空气采用燃烧法进行分解净化，通称吸附分离浓缩+燃烧分解净化法。具有蜂窝状结构的吸附转轮被安装在分隔成吸附、再生、冷却三个区的壳体中，在调速马达的驱动下以每小时3～8转的速度缓慢回转。吸附、再生、冷却三个区分别与处理空气、冷却空气、再生空气风道相连接。而且，为了防止各个区之间串风及吸附转轮的圆周与壳体之间的空气泄漏，各个区的分隔板与吸附转轮之间、吸附转轮的圆周与壳体之间均装有耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料。含有的污染空气由鼓风机送到吸附转轮的吸附区，污染空气在通过转轮蜂窝状通道时，所含成分被吸附剂所吸附，空

气得到净化。随着吸附转轮的回转，接近吸附饱和状态的吸附转轮进入到再生区，在与高温再生空气接触的过程中，被脱附下来进入到再生空气中，吸附转轮得到再生。再生后的吸附转轮经过冷却区冷却降温后，返回到吸附区，完成吸附/脱附/冷却的循环过程。由于该过程再生空气的风量一般仅为处理风量的1/10，再生过程出口空气中浓度被浓缩为处理空气浓度的10倍[4]。因此，该过程又被称为浓缩除去过程[5]。

2.2 新工艺及其流程图

图1 转轮吸附浓缩-催化燃烧工艺流程图图1是转轮吸附浓缩-催化燃烧工艺流程图，相关说明如下：1号风机带动含废气经过转轮a区域（蓝1线路），a区域为吸附区，根据不同的目标物可在转轮中填充不同的吸附材料。吸附了的a区域随转轮转动来到b区域进行脱附（红2）。流经传热1的高温气流将吸附于转轮上的脱附下来，并经过传热2达到起燃温度，随后进入催化燃烧室进行催化氧化反应。由于转轮脱附之后要又要进行吸附，所以在脱附区域旁边设冷却区域c，以空气进行冷却（蓝2），冷却之后的温空气经传热1变成脱附用热空气。催化燃烧反应之后的热气流（红3）将部分热量传递给

传热2、传热1后排至空气。为了防止催化燃烧室温度过高，设置第三方冷却线路（紫4）用于催化燃烧室的紧急降温。整个系统由2个监控系统组成，1（绿点线）负责监控催化燃烧室、传热器的温度（其内部设电辅热装置以平衡温度波动），2（黄点线）负责风机控制，根据实际情况调节进气流量。2属于1的子级系统，当1监测到温度波动超过允许范围时立刻将信息传递给2，2将收到的信息转成指令传递给各风机。

2.3 新工艺的特点

在近期调研的基础上对前期工艺进行了优化，主要体现在以下几个方面：

1、吸附区旁路内循环的建立，当废气经过吸附区吸附后不达标（绿色在线监测仪），进入旁路内循环，再次进行吸附处理。此旁路内循环的基本思路为消灭现有污染再吸纳新的污染。

2、冷却风旁路建立，在工况十分复杂的情况下，浓度有可能陡然升高，此时将部分冷却风引入到吸附区以降低脱附风量，同时在传热2后补充新风，以维系进入催化反应器的风量在预设范围以内。此旁路的基本思想是以新风对高浓度进行稀释，因而从效果上看此法也会延长治理时间。

3、与传统工艺相比，该整个系统采用引风机设计，便于对旁路的调控。去掉给催化燃烧装置用的降温鼓风机，此机治标不治本，改为在转轮部分控制浓度。

4、催化燃烧室去掉电辅热系统，改由传热2对空气加热到起然温度，并利用反应放热使催化燃烧室温度稳定在500-600范围内。

5、转轮转速易调，则在2的情况下可以适当提高转轮转速，