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在实际操作中,往往根据废气中VOCs的风量、浓度、种类、经济价值等具体情况选择其中一种或是几种组合使用。
转轮吸附技术,是VOCs回收技术之一。
VOCs转轮吸附技术
VOCs转轮吸附技术源于1950年美国人Bryant发明的转轮除湿技术,1990年由日本公司用于VOCs净化。该技术既可用于回收VOCs也可用于销毁VOCs,该技术适用于低浓度VOCs废气,通过转轮系统富集浓缩后可回收或销毁。
VOCs转轮吸附系统主要包括吸附VOCs转芯(蜂窝状块体,HoneycombMonolithicAdsorbent)、气体过滤装置、转动装置、风机等组成。吸附VOCs转芯是其核心部分。转芯可经分隔板分为三个区域:吸附区、再生区、冷却区。为防止各区域之间串风,每个区域使用分隔板隔开,分隔板使用的是耐高温、耐腐蚀的橡胶密封材料。转芯在马达的驱动下以一定的转速运行。
1-风机、2-吸附区、3-冷却区、4-再生区、5-空气加热器、6-再生风机
图1VOCs浓缩净化系统
含有VOCs污染的空气经过滤后由风机送至吸附转轮的吸附区,如图1所示,吸附剂转子由马达经过皮带带动,以一定的速度缓慢转动,低浓度的有机气体由风机送至转轮吸附剂,通过吸附剂的蜂窝孔得到净化,净化后的气体从蜂窝孔另一端排出。随着吸附的不断进行,转轮吸附剂中吸附接近饱和的部分转入再生区,被从反方向吹扫的热空气脱附解吸,脱附下来的VOCs被收集起来进行集中处理,转轮吸附剂被再生的部分进入冷却区经过冷却降温后,转入吸附区再次进行吸附操作。转轮吸附剂经历着吸附-脱附-冷却的重复过程。一般再生空气的风量小于处理风量,这样再生出口的VOCs浓度被浓缩,因此该方法也称为VOCs浓缩技术。
转轮吸附具有运行稳定、结构紧凑、单位床层阻力小及占地面积小等优点,已使用在印刷、集成电路、塑料加工、喷漆生产线等会产生低浓度大风量有机废气的生产中。
转轮吸附剂
吸附转轮用到的蜂窝结构吸附剂制备方法主要有涂覆式、沉浸式和成型式3种,使用的吸附材料主要有活性炭、活性炭纤维和沸石分子筛3种。
活性炭孔穴丰富,比表面积大,具有较好的广谱适用性,相比沸石分子筛吸附容量要大,是目前使用最广泛的吸附剂。不过湿度对其吸附性能有较大影响,当废气中有大量水蒸气时,吸附性能会大幅降低。而且由于解吸时温度较高,存在易燃等安全性隐患。
活性炭纤维是继活性炭后研制出新型吸附材料,其商业化生产始于上个世纪六十年代。与颗粒和粉末活性炭相比,活性炭纤维具有很高的抗拉强度和弹性,因而可以加工成为布、织物、纸、毡等多种形式。活性炭纤维有直接成型为蜂窝状,制作成吸附转轮。不仅如此,活性炭纤维有很高的比表面积,其BET比表面积可达1000~2000m2,且孔径分布窄、均匀,并以微孔为主,其吸附量大,吸附快,再生容易,具有优异的吸脱附性能。活性炭纤维的应用领域也非常的广泛,在水处理、空气净化中都有使用。
沸石分子筛阻燃性好,可耐受高温。使用疏水性高硅分子筛,相对湿度RH>60%的废气工况下依然有良好的吸附性能,虽然成本比活性炭高,但是易于解吸,可循环使用更加环保。
VOCs转轮吸附市场
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中华环保联合会秘书长张永红表示,预计VOCs治理市场将迎来新一轮的爆发式增长,而“分子筛吸附浓缩转轮”预计将有上百亿的市场需求。
有权威机构估算,假设VOCs气体密度均为0.8g/L,VOCs在工业园区的潜在治理市场空间,至少将达到400-600亿元。其中,石油炼制行业所占市场空间最大,近200亿元、机械设备制造和印刷市场空间也达到100亿元。截至2015年,VOCs治理市场的已发生空间约为50亿元,主要集中在石油化工业以及印刷行业。到2020年,剩余市场空间约为500亿元,具有相当大的增长潜力。
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