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    沸石轉輪選用及使用中的注意事項

    作者:樸華環保時間:2023-03-22

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    大風量、低濃度的有機廢氣的燃燒或回收,不僅需要非常大規模的設備,而且會造成巨額運行成本。對于該問題,通過使用沸石分子篩吸附濃縮裝置可以將低濃度大風量的有機廢氣濃縮成高濃度小風量,從而減低設備投資費用和運行成本,從而實現經濟有效有機廢氣處理。

    沸石轉輪在選型及使用過程要注意哪些事項,成為VOCs治理行業技術人員及VOCs治理設備使用方需要密切關注的問題。

    金偉力等人發表的論文《具有蜂窩狀結構的轉輪型吸附材料用于空氣中揮發性有機污染物(VOC)的治理》對吸附分離濃縮裝置選用及使用中的注意事項做了相應的論述:

    1. 廢氣中粉塵及霧沫夾帶的預處理

    由于研發的吸附轉輪是針對低濃度、大風量VOC污染空氣的凈化過程。為了提高傳質效率(增加吸附劑與污染空氣的接觸面積)、降低風阻,在190um的陶瓷纖維紙的表面涂覆了厚度僅約為10um的分子篩薄層制成薄片吸附劑,然后將其加工成具有孔間距P=3.0mm,孔徑h=1.7mm的蜂窩孔道的轉輪。而且,通常吸附轉輪的厚度僅為400~450mm。當處理廢氣中夾帶有VOC霧沫或是夾帶粉塵時,由于以下原因:①VOC含量超過吸附劑的吸附容量,造成去除效率急劇降低;②造成蜂窩孔道及分子篩表面微孔的堵塞,引起風阻增加、吸附效率降低。所以在使用吸附分離濃縮裝置時,需要設置粉塵過濾網或是霧沫去除裝置等廢氣預處理設備。

    此外,當被處理污染空氣溫度高于45℃或者相對濕度大于85%RH時,由于溫度和相對濕度的影響,吸附除去效率會急劇下降。為了保證較高的凈化效率,需要設置冷卻及除濕設備對污染的空氣進行預處理。

    2. 吸附轉輪的水清洗再生

    吸附轉輪經過長期使用后,總會有一些灰塵或是高沸點的VOC物質附著在吸附過程入口側的表面或是蜂窩狀孔道的表面。導致風阻增加、吸附除去效率降低。通常,在停機檢修時,用高壓空氣對吸附轉輪進行吹掃即可清除其表面附著的灰塵,恢復其本來性能。但是,當灰塵與高沸點的VOC或者油類物質一起附著在吸附轉輪表面時,僅僅靠高壓空氣吹掃很難除掉。此時可采用熱水或者是低壓水蒸氣對吸附轉輪進行清洗凈化、實現再生。該方法尤其對水溶性VOC特別有效。由于吸附轉輪是用無機粘合劑將分子篩涂覆在陶瓷纖維紙表面制造而成的。水洗時不僅轉輪不會龜裂變形,也不會發生由于分子篩脫落所導致的性能劣化,使用壽命縮短等問題。

    3. 吸附轉輪的高溫再生

    一般來說,由于集成電路或者液晶顯示屏等生產過程的廢氣中含有高沸點物質,易發生聚合的有機物。在對其進行吸附凈化處理時,在通常的標準再生溫度(180~200℃)操作條件下,會發生由于脫附不完全或者由于聚合反應生成的高沸點物質蓄積在吸附轉輪中。這樣不僅造成吸附凈化效率降低,而且當吸附轉輪中蓄積的VOC超過一定含量時,即使實在標準再生溫度操作情況下也有發生VOC自燃導致吸附轉輪燒損或是引發火災的危險性。

    如果蓄積的VOC為水溶性,可以采用前述的水洗方法將蓄積在轉輪中的VOC溶出,使轉輪得到再生。但是,如果蓄積賦活方法就是對于通常采用標準再生溫度(180~200)的系統,定期(一般每隔2~6個月)實施高溫再升(300℃)運轉,高溫再生運轉的時間一般為12~24小時,這樣就可以使蓄積在吸附轉輪中的高沸點VOC完全脫附、吸附轉輪得到賦活。

    高溫再生的效果驗證試驗的一個結果在表3中給出。實驗方法是:分別用熱重量測定(TG)——差熱分析儀(DTA)、比表面積測試儀對未使用的新品吸附轉輪①、在通常標準再生溫度(180~200℃)操作條件下經過3年使用后的吸附轉輪②、對②進行12小時高溫再生(300℃)后的吸附轉輪③中的有機物含量(wt%)、吸附劑的微孔容積(cm/g)、BET比表面積(㎡/g)進行了測定,并對結果進行比較。

    由實驗結果可見、與未使用的新品①相比,在通常標準再生溫度(180~200℃)操作條件下經過3年使用后的吸附轉輪②由于高沸點有機物的蓄積,吸附劑的微孔容積、比表面積均大幅度減少。然而,經過12小時的高溫再生(300℃)后,吸附轉輪③中的有機物含量、吸附劑的微孔容積、比表面積等指標均有很大程度的恢復與改善,高溫再生效果得到證實。

    高溫再生方法實施的前提條件是:①吸附轉輪本身要耐高溫;②采用耐高溫的密封材料及密封構造;③選用耐高溫性再生空氣鼓風機;④要有300℃以上的再生空氣用熱源。

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