VOCs廢氣處理活性炭吸附與沸石轉(zhuǎn)輪工藝對比分析

一、沸石轉(zhuǎn)輪及活性炭處理工藝
1、沸石轉(zhuǎn)輪處理工藝
沸石轉(zhuǎn)輪所具有的結(jié)構(gòu)和特征與晶體相同，其表面結(jié)構(gòu)為固體骨架，內(nèi)部的孔穴可以吸附分子，孔穴之間存在孔道，孔道相互連接，分子在孔道中經(jīng)過，由于孔穴的性質(zhì)潔凈，所以分子篩的孔徑分布相對均一。分子篩可以進(jìn)行選擇性吸附，依據(jù)其晶體內(nèi)部孔穴的大小對分子的吸附和分子大小有關(guān)，吸附小分子，而較大分子會(huì)被排斥。
2、沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮原理
沸石轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)、脫附區(qū)、冷卻區(qū)組成濃縮區(qū)，有3個(gè)處理工序，分別為吸附、脫附、冷卻，沸石轉(zhuǎn)輪在各個(gè)區(qū)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)是連續(xù)的。VOC首先通過過濾裝置，經(jīng)過沸石轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)被沸石轉(zhuǎn)輪吸附劑吸附，最后凈化后的氣體會(huì)從沸石轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)間中排出。而有一部分的VOc吸附于沸石轉(zhuǎn)輪中，在再生區(qū)經(jīng)熱風(fēng)處理后脫附、濃縮。沸石轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻，經(jīng)過冷卻區(qū)的空氣，再經(jīng)過加熱后作為再生空氣使用，達(dá)到節(jié)能的效果。
3、沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮性能特點(diǎn)
1)濃縮比大：濃縮倍數(shù)最低5倍，最高可達(dá)到15倍，處理設(shè)備的規(guī)格將會(huì)大大縮小，其優(yōu)點(diǎn)是可以降低后續(xù)處理設(shè)備建造及運(yùn)行成本。
2)運(yùn)行費(fèi)用低：沸石轉(zhuǎn)輪吸附VOC時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓差，壓降低，電力能耗會(huì)很大程度地降低。
3)操作簡單，維護(hù)方便：沸石轉(zhuǎn)輪整體系統(tǒng)先進(jìn)，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是采用預(yù)組及模塊化設(shè)計(jì)，安裝方便，其操控模式特點(diǎn)為持續(xù)性及無人化。
4)吸、脫附效果好，廢氣處理效率高(95％以上)：經(jīng)過轉(zhuǎn)輪濃縮后的廢氣，滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
5)運(yùn)行安全穩(wěn)定：沸石轉(zhuǎn)輪的組成主要是無機(jī)氧化物，不會(huì)燃燒，安全性高。
6)適用范圍廣：由于核心材料是分子篩，其具有惰性高的特點(diǎn)，對于活性炭難處理的苯乙烯和環(huán)己酮等具有熱聚合性的V0c，也可以使用疏水性分子篩進(jìn)行高效處理。表面上的路易斯中心極性很強(qiáng)，沸石中引力場很強(qiáng)，主要原因是其中的籠或通道的尺寸較小。
因此，沸石轉(zhuǎn)輪吸附質(zhì)分子的吸附能力遠(yuǎn)超過其他類型的吸附劑，即使在其吸附質(zhì)的分壓(或濃度)很低的情況下，仍具有可觀的吸附量。沸石轉(zhuǎn)輪的吸附分離效果和吸附質(zhì)分子的3個(gè)特征有關(guān)，分別是尺寸、形狀和極性，因此，沸石轉(zhuǎn)輪在尺寸相近的物質(zhì)的分離上也可以使用。
4、活性炭處理工藝
活性炭是一種黑色多孔的同體炭質(zhì)，其形成過程時(shí)由煤粉碎后，經(jīng)過成型或者用均勻的煤粒經(jīng)炭化、活化生產(chǎn)，其主要成分為碳，并含少量氧、氫、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面積在500～l 700 ㎡／g問。吸附性很強(qiáng)，通常作為一種工業(yè)吸附劑使用。蜂窩活性炭的原材料是優(yōu)質(zhì)煤，活性炭通過蜂窩模具壓制，再經(jīng)過高溫活化燒制而成。
5、活性炭吸附原理
大風(fēng)量的有機(jī)廢氣在經(jīng)過蜂窩狀活性炭吸附床時(shí)，其中低濃度的有機(jī)廢氣會(huì)被蜂窩狀活性炭充分接觸吸附、凈化，經(jīng)過小風(fēng)量熱氣脫附后會(huì)再生后轉(zhuǎn)換，但仍然是小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣，但這種高濃度的有機(jī)廢氣可以燃燒，系統(tǒng)在燃燒爐中氧化燃燒，燃燒后被氧化分解成二氧化碳、水等無害氣體。通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)換熱器加熱，燃燒后的廢熱氣會(huì)脫附再生，其中具有同收價(jià)值的溶劑可以在濃縮后進(jìn)行冷凝同收再次利用。
6、活性炭吸附濃縮特點(diǎn)
蜂窩活性炭的特點(diǎn)是吸附性能好、氣流阻力小，吸附床氣流層的分布均勻穩(wěn)定、壓降小。須滿足的要求一是吸附凈化，二是吸附裝置必須小型化、阻力小，是使用中低壓風(fēng)機(jī)就可以滿足排風(fēng)的要求，從而降低能量消耗和噪音的污染。另外必須注意一點(diǎn)，活性炭脫附耐受溫度低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其脫附效率低，活性炭的使用壽命短，并且活性炭容易燃燒，存在一定危險(xiǎn)性。
7、活性炭吸附濃縮適應(yīng)范圍
活性炭吸附濃縮適用范圍廣，在涂裝、包裝印刷、涂布、化工、電子、電池等行業(yè)均有使用。根據(jù)其吸附材料易燃的特點(diǎn)，存在風(fēng)險(xiǎn)，所以適用常規(guī)有機(jī)物，不適用于酮、酯類等易氧化有機(jī)物。
二、活性炭與沸石轉(zhuǎn)輪性能對比
活性炭吸附與沸石轉(zhuǎn)輪性能對比見表1。

通過表1對比可以看出：
1)從安全角度考慮，蜂窩活性炭在處理vOC過程中，系統(tǒng)溫度處于280～300 ℃區(qū)間內(nèi)且為無焰燃燒，和沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的直接熱力燃燒相比較，溫度比較低，安全性有較大保障。
2)從處理效果角度考慮，蜂窩活性炭和沸石轉(zhuǎn)輪的V0c處理能力都很強(qiáng)，能夠滿足國家VOc排放目標(biāo)。但是沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的處理效率在95％以上，活性炭在92％左右(與活性炭使用時(shí)間有關(guān))。
3)從投資角度考慮，均采用模塊化設(shè)計(jì)布置的蜂窩活性炭和沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)，蜂窩活性炭系統(tǒng)占地更少，規(guī)模更小，但催化劑有較大的弊端，硫和氯容易引起催化劑中毒，同時(shí)每2～3年要更換一次。沸石轉(zhuǎn)輪就不存在這個(gè)弊端。
4)沸石轉(zhuǎn)輪和蜂窩活性炭均含有豐富的均勻微孔結(jié)構(gòu)，沸石轉(zhuǎn)輪孔徑均勻，蜂窩活性炭孔徑分布較廣且總體大于沸石轉(zhuǎn)輪。
5)沸石裝輪適合于連續(xù)性的大批量生產(chǎn)工藝，此設(shè)備由于升溫問題需開機(jī)后休息期間不能停機(jī)，需要小風(fēng)量運(yùn)行進(jìn)行系統(tǒng)保溫。而活性炭處理工藝則不需要。
三、總結(jié)
鑒于目前環(huán)保要求的越來越嚴(yán)格，voc末端治理方案也越來越明晰，本文通過對活性炭及沸石轉(zhuǎn)輪的對比分析，給初始接觸者一個(gè)參考。
來源：環(huán)保