沸石轉(zhuǎn)輪技術(shù)原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)簡(jiǎn)介
該系統(tǒng)系結(jié)合吸附、脫附及濃縮焚化三項(xiàng)操作單元為一體，是目前提供防治VOCs之較完善設(shè)備，但造價(jià)及操作維護(hù)成本偏高，并不適用于直接處理高沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物是其限制所在。
較適合每分鐘600立方公尺（CMM）高風(fēng)量以上、VOCs之總碳?xì)浠衔餄舛冉橛?00-1000ppm之廢氣特性廠家應(yīng)用。但若廢氣中含有較多量之高沸點(diǎn)物質(zhì)，則并不適合單獨(dú)、直接使用此系統(tǒng)處理之。高沸點(diǎn)VOCs雖容易吸附于沸石轉(zhuǎn)輪上，但由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)之安全考量，使得脫附高沸點(diǎn)VOCs溫度不足，所以往往造成脫附不易，且高沸點(diǎn)VOCs將蓄積其上、占據(jù)吸附位置，影響系統(tǒng)整體效能。若VOCs廢氣中含有較多量之高沸點(diǎn)物質(zhì)，欲應(yīng)用沸石吸附濃縮系統(tǒng)控制，建議于進(jìn)入系統(tǒng)前端加裝冷凝器、活性碳網(wǎng)柵及除霧器等設(shè)備，如此將可有效處理高沸點(diǎn)VOCs。
而若是廢氣中含有高濃度之顆粒，則必須以微粒處理裝置設(shè)置于沸石轉(zhuǎn)輪之前端，以避免這些顆粒于沸石之蜂巢結(jié)構(gòu)中沉積，其中最簡(jiǎn)單的微粒過(guò)濾裝置為單層涂布，但其僅針對(duì)較大顆粒之過(guò)濾效果較佳，無(wú)法有效處理較小粒徑之顆粒，因此適用于既設(shè)、無(wú)空間之工廠，其對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪之壽命延長(zhǎng)仍然有限。而擬新設(shè)置之工廠，若能預(yù)留空間給較有效之微粒處理裝置（如袋式集塵裝置），方可使沸石轉(zhuǎn)輪之壽命有效延長(zhǎng)之。
若無(wú)法確認(rèn)VOCs廢氣中是否有其他廢氣混入或含有較多量之高沸點(diǎn)物質(zhì)，欲應(yīng)用沸石吸附濃縮系統(tǒng)控制，建議：
（1）設(shè)置顆粒物過(guò)濾設(shè)備。
（2）定期以清潔水保養(yǎng)清洗。
能承受水洗程序處理之轉(zhuǎn)輪，可依廠內(nèi)所處理之廢氣所含高沸點(diǎn)VOCs物質(zhì)濃度狀況，適時(shí)以潔凈水清洗沸石吸附轉(zhuǎn)輪。。唯清洗時(shí)須特別注意水質(zhì)狀況，若其中含有大量鈣、鎂等離子，將可能會(huì)在沸石內(nèi)生成碳酸鹽或碳酸氫鹽，阻塞沸石之蜂巢狀孔隙；而水中之氯仿可能占據(jù)沸石內(nèi)吸附位置，阻礙處理廢氣內(nèi)所含VOCs之吸附性能，此外水中所含微量之重金屬物質(zhì)亦會(huì)毒化沸石，這將隨著清洗次數(shù)及水質(zhì)水量狀況而有不同之影響；為克服沸石吸附轉(zhuǎn)輪之蜂巢狀孔道及其結(jié)構(gòu)使得一般清洗水無(wú)法深入轉(zhuǎn)輪內(nèi)部，有研究采用如下的清洗程序。
利用高壓噴嘴將清洗水形成微細(xì)霧滴狀，并以系統(tǒng)冷卻端之干凈空氣為載流，先將微細(xì)霧滴狀之清水?dāng)y入沸石孔道內(nèi)實(shí)施逆洗程序后，再?gòu)牧硪贿呏蕉宋敫蓛艨諝鈪R流，除可將附著于沸石內(nèi)部之水氣攜出視為第二道清洗外，亦可完成沸石干燥之程序，如此兩階段之清洗轉(zhuǎn)輪，其耗水量經(jīng)統(tǒng)計(jì)可為以往傳統(tǒng)方式之20%至30%，能大幅降低廢水量，故可在成本考量下順利、有效進(jìn)行沸石轉(zhuǎn)輪之清洗。

（3）于操作程序中提高脫附熱容量。
除于系統(tǒng)前增設(shè)預(yù)處理系統(tǒng)、定期實(shí)施水洗保養(yǎng)程序外，亦可藉由提升脫附熱容量之日常操作參數(shù)改善高沸點(diǎn)VOCs對(duì)系統(tǒng)所造成之影響，其施行之方法可利用提高再生溫度及提高再生風(fēng)量來(lái)達(dá)成。
系統(tǒng)操作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即給予足夠之熱容量貫穿整個(gè)沸石吸附區(qū)，使距再生端較遠(yuǎn)處依然有充分之熱量將吸附其上之高沸點(diǎn)VOCs物質(zhì)脫附下來(lái)，減少其產(chǎn)生蓄積聚合、占據(jù)吸附位置影響效能。
二、沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的組成
沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪焚化系統(tǒng)系利用吸附－脫附－濃縮焚化等三項(xiàng)連續(xù)程序，其設(shè)備特性適合處理高流量、低污染物濃度及含多物種之VOCs 廢氣，其主要應(yīng)用于排放較稀薄且接近周界溫度之污染物工業(yè)，典型應(yīng)用如影印、涂裝制程及半導(dǎo)體工廠等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
沸石吸附轉(zhuǎn)輪組合(Cassette)為一中心軸承與軸承周?chē)螆A形框架支撐著轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體由沸石吸附介質(zhì)與陶瓷纖維制成。轉(zhuǎn)輪上包含用以分開(kāi)處理廢氣及處理后釋出干凈氣體之密封墊，其材質(zhì)為需能承受VOCS 腐蝕性及高操作溫度之柔軟材料制成(一般為硅)。密封墊將蜂巢狀沸石吸附轉(zhuǎn)輪組合隔離成基本之吸附區(qū)(Adsorption zone) 及再生脫附區(qū)(Regenerationzone；desorption zone)，但為提升轉(zhuǎn)輪之吸附處理能力，則常見(jiàn)于前二區(qū)間加一隔離冷卻區(qū)(Cooling zone or Purge zone)。通常吸附區(qū)為較大，而脫附區(qū)及冷卻區(qū)則為兩個(gè)較小且面積相等之處理側(cè)。有時(shí)為特殊需求亦可分成更多串聯(lián)區(qū)；而吸附轉(zhuǎn)輪由一組電動(dòng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備用以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪，故轉(zhuǎn)輪處理時(shí)為可變速、且可控制每小時(shí)旋轉(zhuǎn)2 至6 轉(zhuǎn)之能力。
工廠所排放出之VOCS 廢氣進(jìn)入系統(tǒng)后，第一階段系經(jīng)過(guò)疏水性沸石所組成之轉(zhuǎn)輪，VOCS 污染物質(zhì)首先于轉(zhuǎn)輪上進(jìn)行吸附；第二階段之脫附程序是由與后端焚化系統(tǒng)熱交換后預(yù)熱之經(jīng)冷卻區(qū)處理后廢氣(約180 至250 ℃)，使其通入轉(zhuǎn)輪內(nèi)利用高溫將有機(jī)物脫附下來(lái)，此時(shí)出流污染物濃度大約可控制為入流廢氣之5 至20 倍左右，而脫附下來(lái)之有機(jī)物則可于第三階段進(jìn)行溫度于700℃以上之焚化或進(jìn)行冷凝回收再利用等程序，如此可以減少后續(xù)之廢氣處理單元尺寸、操作經(jīng)費(fèi)及設(shè)備初設(shè)費(fèi)用。
沸石轉(zhuǎn)輪之處理單元如下：
（1）沸石轉(zhuǎn)輪的機(jī)體是由一些特定的固體基材涂布上一層吸附劑粉末組成，基材是以陶瓷或玻璃或活性碳纖維經(jīng)燒結(jié)所做成，其中陶瓷纖維因具備耐高溫、熱穩(wěn)定性高、可水洗、不可燃及耐酸堿的特性而最受廣泛使用，吸附劑的種類則視欲處理的氣體成分而有所不同，一般可采用活性炭、沸石等。轉(zhuǎn)輪厚度一般為25cm-45cm。
（2）沸石轉(zhuǎn)輪之基質(zhì)為陶瓷纖維表面涂布一層吸附劑，一般為活性炭或疏水性沸石，制成蜂巢狀圓形轉(zhuǎn)輪，再分為兩個(gè)區(qū)域，分別為吸附處理區(qū)及再生脫附區(qū)，但為提升轉(zhuǎn)輪之吸附能力，有時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)于兩區(qū)之間多一個(gè)冷卻區(qū)，通常吸附區(qū)較大，脫附區(qū)與冷卻區(qū)為兩個(gè)較小且面積相等之處理區(qū)域。
（3）熱回收設(shè)備：將VOCs燃燒或氧化后之干凈空氣其溫度高達(dá)500-700℃，將此部分空氣經(jīng)由熱交換器將熱能加以回收，同時(shí)將干凈空氣溫度降低后將其導(dǎo)至轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)為轉(zhuǎn)輪進(jìn)行脫附作用；若溫度太高則轉(zhuǎn)輪可能發(fā)生燃燒，因此進(jìn)入轉(zhuǎn)輪之溫度不可太高，一般會(huì)設(shè)置兩段熱回收設(shè)備并增設(shè)一鼓風(fēng)機(jī)導(dǎo)入新鮮空氣與燃燒后之空氣混合，以控制脫附溫度在180-220℃之范圍內(nèi)。為處理VOCs廢氣，除了沸石吸附濃縮轉(zhuǎn)輪焚化系統(tǒng)外，并可在制程端如光阻涂布機(jī)臺(tái)或去光阻制程廢氣出口端加裝冷凝器，預(yù)先分流處理高沸點(diǎn)VOCs（如MEA、BDG、DMSO）。
來(lái)源：北極星VOCs在線