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      RTO沸石轉輪吸附-熱風解吸催化燃燒在揮發性有機化合物處理中的應用

      Date:December 26, 2019 121

        
        RTO焚燒爐,RTO專業制造商,RTO2019年10月30日——本文主要概述沸石旋轉吸附——熱空氣解吸催化燃燒、旋轉吸附原理、催化氧化和電氣控制的工藝流程。沸石轉輪能有效吸附揮發性有機化合物,對處理這類廢氣有獨特的效果。
        1前言
        目前,煙霧天氣經常發生,影響環境空氣質量。揮發性有機化合物是污染環境質量的重要因素,[1,2]。揮發性有機化合物(VOCs)是一種具有多種成分和不同特性的混合氣體,主要包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰甲苯等。正常情況下,原有的單一廢氣處理方式不能滿足[3]的處理要求;揮發性有機化合物的產生大致可分為工業企業排放、汽車尾氣排放、油揮發、溶劑使用源、燃燒源等。因為揮發性有機化合物會對人體健康造成直接或間接的危害,污染范圍不僅靠近排放地,還會通過氣流運動擴散到城市和地區[4,5]。為了保護大氣環境,讓我們恢復健康的生活,控制揮發性有機化合物的排放至關重要。該國也認識到揮發性有機化合物控制的重要性,并相應頒布了一系列環境保護政策。控制揮發性有機化合物的特殊技術應運而生。其中,沸石轉輪吸附濃縮熱風解吸催化氧化技術是通過沸石轉輪吸附濃縮各種廢氣并與催化燃燒相結合的新技術。
        2治理原則
        該技術是根據沸石吸附面積大、不同溫度下分子間作用力不同的原理,RTO通過催化燃燒分解揮發性有機化合物而設計的。
        在低溫狀態下,大容量吸附風機通過過濾箱過濾車間內的揮發性有機化合物,去除大顆粒物質,然后通過沸石分子篩轉輪吸附大顆粒物質,通過沸石轉輪的氣體可以直接排出;當吸附有大量揮發性有機化合物的沸石轉輪進入高溫脫附區時,小風量的熱空氣氣體脫附沸石轉輪上的揮發性有機化合物分子,并將脫附的揮發性有機化合物分子轉化為高濃度廢氣,廢氣由脫附風機送至后端的催化燃燒系統進行催化燃燒處理。分解產生的熱量通過內部熱交換再次進入催化燃燒系統以減少能量損失,部分分解的氣體直接排放到空氣中。在此過程中,電控系統嚴格控制催化產生的熱量,當超過設定值時,通過調節解吸管道的自動閥來補充冷空氣,減少熱量的產生,從而降低廢氣的濃度。這兩個子系統相互結合并反復循環。當不產生揮發性有機化合物時,可以停止設備的運行。同時,焚燒爐為了控制和保證設備的安全,應在催化氧化系統停止后對設備進行冷卻,以保護設備的正常使用。3廢氣處理流程
        3.1沸石分子篩輪吸附濃度
        沸石是一種具有晶體結構的礦石,我們使用的沸石分子篩是沸石的化合物。
        沸石分子篩流道分為三個部分:吸附區、解吸區和冷卻區,每個部分由耐熱耐溶劑的密封材料隔開。沸石轉輪可在各功能區連續運行,同時進行吸附、解吸和冷卻。
        揮發性有機化合物首先通過前端的過濾器過濾,然后進入沸石分子篩轉輪的吸附區。吸附區(吸附區為S1)有機廢氣中的揮發性有機化合物被沸石分子篩吸附去除,有機廢氣凈化后直接從沸石分子篩轉輪排出,通過煙囪進入空氣。
        吸附在轉輪上的揮發性有機化合物在解吸區被小風量約為200℃的熱空氣解吸濃縮,濃縮倍數一般為5-25倍。濃度倍數n=吸附面積*吸附速度/解吸面積/解吸速度。
        解吸的沸石流道在冷卻區冷卻。經過冷卻區的空氣被加熱后作為再生空氣使用,達到節能的效果。上述過程反復循環以達到廢氣凈化的目的。
        3.2催化燃燒
        催化氧化燃燒用轉輪通過解吸區,揮發性有機化合物進入解吸管道,通過解吸風機進入換熱器換熱,催化燃燒產生的部分熱量通過換熱被揮發性有機化合物帶回到催化燃燒器中,加熱加熱對催化劑進行催化處理, 催化燃燒技術可以在較低溫度(300-500℃)下實現95%以上揮發性有機化合物的凈化效率,反應完全后產生CO2和H2O,同時釋放大量熱量,產生的部分熱量通過混合罐進入轉輪脫附區脫附吸附在轉輪上的揮發性有機化合物; 一部分進入熱交換器進行熱交換,熱交換后的一部分熱量通過煙囪排出,另一部分被通過熱交換器的揮發性有機化合物帶回到催化燃燒器中。重復回收可以最大限度地降低能耗,實現廢氣自催化分解的效果。
        3.3電氣控制
        沸石轉輪吸附-熱空氣解吸催化燃燒處理揮發性有機化合物需要一套相應的電控系統。控制系統由可編程控制器控制,具有自動/手動、本地/遠程和吸附式風機速度切換控制。還具備設備工況監控、過程畫面顯示、參數顯示和設置、報警顯示、自動聯鎖保護、數據顯示、數據傳輸等功能,以及緊急停機、報警提示等功能。
        PLC控制系統監控關鍵設備的運行狀態、關鍵點的溫度和壓力,便于評估設備的運行狀態。共提供吸附風機控制、沸石分子篩轉輪單元控制、解吸風機控制、燃燒器催化氧化控制、安全應急控制、電路保護等控制單元。手動控制只能控制單個控制單元運行,自動控制可以使整個設備按照程序設置連續運行,保證設備的穩定性。PLC自動控制系統包括以下特點:
        節能控制:可編程控制器可以在設備啟動、停止、故障等不同狀態下自動執行不同的控制模式,從而最大限度地降低設備待機能耗。
        預警和保護:當設備的溫度、壓力等控制點出現異常時,會發出聲光報警信號,并自動進行應急處理。
        急停控制:設備的可編程控制器控制系統保留急停信號,在緊急情況下,該信號將作為第一次停止設備運行的優先控制級別。
        畫面監控(Picture monitoring):實時監控設備上每個信號點的運行狀態,通過畫面運行狀態直觀了解設備當前的運行性能。
        4廢氣處理效果
        在企業目前的生產中,車間混粉過程中主要輔料采用揮發性有機化合物。車間烘箱、捏合機、真空混合機、干燥室等設備均在密閉空間內生產,產生的廢氣通過設備本身的廢氣收集管道排出,車間廢氣收集效率為95%。車間工藝廢氣經袋式除塵器處理后排放。經過除塵器的廢氣經過沸石流道熱風解吸催化燃燒裝置,由電控系統進行優化控制,在廢氣可處理、節能的情況下,處理效果顯著。數據如表1所示。
        表1企業減排前后揮發性有機化合物排放對比
        從表中可以看出,企業減排前的揮發性有機化合物排放量為52.937噸/年,增加了“沸石轉輪熱風解吸催化燃燒裝置”以減少揮發性有機化合物的排放。減排工作結束后,企業揮發性有機化合物排放量為5.38噸/年,企業揮發性有機化合物減排47.557噸/年,減排率為89.8%。可見,揮發性有機化合物減排效果明顯。
        5摘要
        轉輪吸附催化燃燒在處理大風量、高濃度的揮發性有機化合物時,可以基本上凈化所有含揮發性有機化合物的廢氣,還可以自動調節廢氣中揮發性有機化合物的組成、濃度變化和波動,從而實現在適當廢氣濃度的條件下無需添加輔助燃料的自加熱運行。
        隨著國家和公民對環境保護的意識越來越強,對環境保護的治理要求也會越來越高。與此同時,轉輪和催化燃燒技術也日益完善。它將在未來更多的行業得到應用,揮發性有機化合物的處理效果將更加有效。
        

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