沸石转轮-催化氧化VOCs治理装置在包装印刷行业中的应用

1.2 沸石转轮浓缩分段装置结构与原理

1.2.1 沸石转轮的结构与组成

当废气具有大风量低质量浓度的特性时，可利用沸石转轮内部分子筛低温高吸附与高温高脱附的特点，对有机废气进行吸附-脱附浓缩。所产生废气的质量浓度约为原气体质量浓度的10~20 倍，为后续催化氧化处理节约了设备与运营成本。

沸石浓缩转轮结构分为吸附区（A 区）、再生区（R 区）与冷却区（P 区）。由加工好的波纹形以及平板状陶瓷纤维纸采用无机黏合的方式制成蜂窝状转轮，再将具有疏水性的沸石分子筛涂抹在转轮通道上，使其具有吸附性。

沸石分子筛的化学通式为Mx/m[（AlO2）x·(SiO2)y]·zH2O，是一种结晶硅酸铝金属盐的多孔晶体，其中的硅氧四面体和铝氧四面体通过共享氧原子相互连接形成骨架结构。分子筛晶体的内部具有不同大小的孔穴， 可以吸附比自身孔径小的分子，排出比其孔径大的分子。

包装印刷行业废气的相对湿度一般小于70%， 沸石转轮对VOCs 的吸附率可达到90%以上。随着废气相对湿度的增加，吸附效率会有所下降，因此，必要时可在废气进入沸石转轮前对其进行加热除湿。根据风量，设置沸石转轮以1~6 r/h 的速率进行旋转。

1.2.2 沸石转轮适用风量与VOCs质量浓度

针对不同VOCs质量浓度的废气， 所采用的处理方式不尽相同， 而沸石转轮常被用于大风量低质量浓度有机物废气的浓缩处理。不同质量浓度VOCs气体的处理方法见表1。

对于VOCs 质量浓度低于600 mg/m3 的大风量废气， 采用沸石转轮浓缩装置可达到后续节能处理的目的。根据目前转轮的直径与厚度，在质量浓度低于600 mg/m3的情况下，可处理风量范围为0.4~18m3/h。

1.2.3 沸石转轮对包装印刷废气中VOCs的吸附曲线

包装印刷行业废气中主要含有邻二甲苯、异丙醇、乙酸乙酯、己二酸等苯系物，醇类及酯类物质，因此需要对沸石转轮上的疏水性分子筛进行吸附效率评价。根据吸附效率与时间的关系对沸石转轮分子筛的吸附性能进行了相关实验， 分别采用质量浓度为500 mg/m3 的苯系物、400 mg/m3 的醇类物以及300mg/m3 的酯类物质作为处理废气成分。结果见图2。

图2表明，对于包装印刷行业废气中含有的VOCs物质（即苯系物、醇类与酯类物质），疏水性分子筛均能进行有效吸附。

1.3 催化氧化分段装置结构与原理

催化氧化分段装置采用贵金属Pt 作催化剂，对沸石转轮处理后的高质量浓度废气进行预热并将其催化氧化分解。其原理在于借助催化剂降低反应活化能， 使得氧化反应发生在较低的起燃温度（250~400 ℃）。

由于待处理废气中可能含有使催化剂中毒的物质（含硫、磷、硅等元素的化合物），因此需在前端设置预处理工序， 即采用陶瓷为载体的前处理剂（见表2）对使催化剂中毒的物质进行拦截。

当进入催化剂室的高质量浓度废气温度较低时， 可通过燃烧器对其进行预热，使温度上升至350 ℃；由于该温度为氧化催化剂最佳活性温度， 此时VOCs 的处理效率可达95%以上。

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