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沸石转轮吸附浓缩装置的适用范围

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沸石转轮吸附浓缩装置的工作过程通常划分为吸附区、脱附区和冷却区三个部分。废气经过预处理后进入转轮的吸附区,随着转轮的转动,吸附了有机物的沸石吸附剂旋转到脱附区,在热空气的吹扫下将有机物脱附出来。根据初始气流中有机物浓度的不同,脱附后气流中有机物的浓度可以浓缩5~30 倍,然后引入到RTO 或RCO 中进行氧化净化,对有价值的有机物也可以进行冷凝回收。经过再生后的转轮区域由于温度较高,不利于后续的有机物吸附,通常设计一段再生区,利用冷风进行降温后再转移到吸附区重新用于吸附净化。

吸附浓缩装置的设计目的是将低浓度的有机物通过吸附浓缩转变为高浓度的有机物,然后再进行处理(高温焚烧、催化燃烧或冷凝回收),以降低废气的处理费用。因此,该装置只适用于低浓度的废气处理,一般以低于1500mg/m3 为宜,在实际应用中浓度几十至几百mg/m3 的废气居多,若废气浓度过高,浓缩倍数将受限,背离了浓缩装置的设计初衷。

废气的温度、湿度对沸石的吸附能力均具有重要影响。有机物在沸石上的吸附为物理吸附,温度越低越有利于吸附,因此一般规定进入装置的废气温度宜低于40℃。对于沸点较高的有机物,沸石的吸附容量大,吸附温度可以适当提高。如果废气的温度过高,需要采用转轮进行浓缩处理时,必须先采用换热等方式进行降温处理。

转轮中所用的沸石材料为硅铝分子筛,通常吸水能力很强,在装入转轮之前需要对其进行疏水改性处理,以降低对水的吸附能力,从而提高对有机物的吸附能力,但难以做到完全疏水,成型后还是会具有一定的吸水能力。废气的湿度越高,对水分的吸附能力越强,对有机物的吸附能力影响越大,当废气湿度超过80%时,对水的吸附能力会迅速提高,因此一般规定进入沸石转轮的废气相对湿度应低于80%。当废气的相对湿度超过80%时,可采用降温除湿、升温降湿(降低相对湿度)等方式进行处理。

废气中的细颗粒物会附着在沸石蜂窝体中,使吸附层的阻力增加,对沸石的吸附能力产生明显影响。特别是喷涂废气中的漆雾对沸石吸附能力的影响非常大,漆雾黏附在沸石表面,堵塞吸附通道,使有机物难以扩散到材料内部,沸石的吸附能力快速衰减。同时,由于漆雾的可燃性强,在采用热空气进行沸石再生时易发生爆燃等安全事故。因此,在废气进入吸附层之前需要对颗粒物进行过滤处理,进入转轮的废气中的颗粒物含量要尽可能低,在工程技术规范中规定颗粒物浓度不应超过1mg/m3。

苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈、甲醛等易聚合的化合物吸附到沸石上后会发生聚合反应而难以脱附下来,沸点大于220℃的物质(如三乙醇胺、邻苯二甲酸酯类等)吸附到沸石上后也会造成脱附困难。上述物质均会造成沸石失活,因此不适合采用沸石转轮进行处理。

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