基于沸石浓缩转轮的有机废气处理设备

   日期:2021-01-11     浏览:82    
核心提示:能量利用率超过75%,能耗降低20%以上

1、适用范围或应用领域

撬装式有机废气处理设备可广泛应用于汽车、机械、船舶、航空、塑料件、玻璃瓶等各种表面喷漆、化工、电子、合成革、包装印刷等行业所产生的废气治理。


2、技术简介

我国大气治理进入攻坚阶段,随着国家对废气排放监测手段的出台,企业对VOCs高效治理设备的需求明显增加。 撬装式有机废气处理设备(华世洁高效净化一体机)采用纳博科分子筛转轮吸附浓缩+催化氧化相结合的工艺,整机净化效率90%以上。同时这款产品采用模块化设计,一体化集成,批量化生产,具有工期短、安装便捷、运维成本低的优势。


3、工艺路线及参数或技术原理

(一) 基本原理
撬装式有机废气处理装备将过滤器模块、吸附浓缩转轮模块、换热模块和催化氧化模块进行有效整合,采用“分子筛转轮吸附浓缩+催化氧化”的工艺,利用沸石比表面积大和不同温度条件下分子间作用力不同的原理进行设计。常温条件下,大风量的有机废气通过分子筛转轮,VOCs分子吸附其表面,经过分子筛转轮的废气可直接排放。吸附有大量VOCs的分子筛转轮部分进入高温脱附区,利用小风量的高温废气将分子筛转轮上的VOCs分子脱附出来,形成高浓度废气,送入后端的废气氧化系统催化氧化处理,生成二氧化碳和水,净化后的废气可直接达标排放。 


(二)作用过程  


      

待处理的废气汇总到废气总管,经过三级过滤后,除去废气中的漆雾漆渣、颗粒物等,以免进入转轮影响转轮的效率及转轮的使用寿命。有机废气通过分子筛转轮吸附富集,吸附后的废气通过烟囱向外排放,而吸附后的有机物,利用高温烟气(约200℃)对其脱附,浓缩形成小风量、高浓度的有机废气,在催化剂作用下低温(200-300℃)催化氧化生成CO2和H2O,并对有机物氧化产生的热量进行换热回用,用于吸附剂脱附,剩余部分可作为余热能量利用,具备节能环保特征。


4、主要技术指标

以涂料涂装行业为例,其主要技术指标: 

处理风量:2000~100000Nm3/h 

废气浓度:0~1200mg/m3 

废气入口温度:≤40 ℃ 

吸附压降:<1000 Pa 

分子筛转轮转速:1r/H-6r/H 

燃烧区整体压降:<3000Pa 

燃烧区温度:200-600℃ 

分子筛转轮净化效率:90%~98% 

催化氧化净化效率:≥95% 

整机净化效率:≥90%


5、技术特点

(1)开发了高性能玻璃纤维基材

通过对有机-无机复合材料分散状态和微纳米界面相互作用的调控,开发了三维网络多级孔状结构的高性能超薄玻璃纤维基材。克服了陶瓷纤维基材厚度大、吸水率高、强度差等问题。 



(2)开发了高疏水性分子筛    

研发出超高硅铝比Y型分子筛,开发新型高硅BETA分子筛无溶剂法生产工艺,成功开发形貌可控的全硅ZSM-5分子筛。在深入吸附动力学和吸附数据库研究的基础上,阐明了分子筛结构特性与不同VOCs之间的构效关系。与常规VOCs吸附分子筛相比,本项目开发的高疏水性分子筛吸附容量平均提高25%以上,高湿度工况下显著降低了分子筛吸水率,从而降低了脱附能耗。 



(3)开发单管反应器、催化反应器    

多个整体式VOCs氧化催化剂单体进行组合,开发单管反应器,确定单管反应器结构、封装方式及运行参数,通过调节整体式催化剂尺寸、装填层数,优化流场分布,控制孔道内气体流速、反应时间和阻力。多个单管反应器利用分布单元进行组装,构成催化反应器,实现不同风量对催化剂体积的要求,大大简化了催化剂安装、维护,解决反应器泄漏问题。 


(4)开发吸附浓缩转轮催化氧化一体化技术      

将纳博科吸附浓缩转轮与蓄热/催化氧化单元组合,将大风量、低浓度有机废气浓缩为小风量、高浓度废气,利用VOCs氧化热能实现转轮脱附再生,系统综合能量利用率超过75%。通过能量耦合与系统集成优化,开发了转轮与蓄热/催化氧化组合的一体化设备,设备体积小,运行能耗降低20%以上。


6、技术优势

自主的撬装废气治理设备并实现规模化生产,降低装备制造成本的同时,提升装备的运行可靠性和安全性,形成了一系列具有自主知识产权的创新性成果。 


技术上: 

该技术通过开发具有自主知识产权的核心吸附材料、核心催化材料及撬装式废气处理设备,形成了针对涂装等行业的净化效率高、能量利用合理的系统化解决方案,彻底解决了目前国内中小企业工业涂装等行业废气治理技术面临的瓶颈问题,实现了核心材料和关键性能指标达到国际领先水平。 


创新点1:

系统集成及优化 将送风系统、多级过滤器、吸脱附单元及控制、转轮系统、热量回用系统、催化炉等组成部分进行系统集成,结构优化,完善壳体的外观设计,结合人机工程学原理,设置合理的检修和操作空间,提高了系统运行的稳定性。 


创新点2:

纳博科分子筛转轮制备及催化氧化模块开发 优化了分子筛选型、涂覆工艺,提高了VOCs分子与吸附质的接触面积,从而提高吸附效率;分子筛转轮设计采取模块化填充模式,实现了局部模式更换和维护。开发了大尺寸、单体封装式的VOCs氧化催化剂。降低Pd、Pt等贵金属用量40%以上,催化效率达到95%以上。 


经济上: 

该装备采用集成化内循环设计,大大减少了热量损失,使整个系统的热量回收效率可到75%以上;与工程项目相比,催化氧化装置的有效利用率较高,散热损耗更小,低浓度情况下,CO炉燃料的消耗低,因此可节省客户的设备运行费用。


环境和管理上: 

该装备的产业化应用,促进我国涂装、喷漆、化工行业的健康、快速发展,对解决中小企业废气处理、改善大气环境质量、保护人们的身体健康都将起到良好的促进效果,进一步提升我国环保产业的治理水平。该设备通过覆盖全国的“VOCs监测与治理综合服务平台”,对所有终端设备实现远程监控,运行数据实时记录并可与环保监管部门共享,实现环保设备的全生命周期管理。


7、设备组成

设备由过滤单元、吸附脱附单元、换热催化燃烧单元和动力单元组成


(一)过滤单元 

过滤单元一般采用G4/F7/F9三级过滤,对有高沸点物质、分子筛转轮难以吸附的废气时会在F9或F7前面增加炭过滤模组,每级过滤都有压差显示装置,能实时显示每两级之间的压力差,示数达到450pa时,需及时更换滤材,考虑冷凝水及前端可能带来的水分,模组底部还设计了排水孔。 


(二)吸附脱附单元 

吸附脱附单元主要由纳博科分子筛转轮组成,转轮分为吸附区、脱附区、吹扫冷却区,通过脱附风机将吹扫出来的气体经过换热器加热,将浓缩在转轮上的废气脱附出来;


(三)换热催化燃烧单元 

换热催化燃烧单元由两组换热器和催化燃烧室组成,一组换热器专供脱附转轮换热使用,另一组供脱附废气进入燃烧室前换热使用,以提高废气温度,减少能源消耗,燃烧室内部装有催化剂,催化燃烧废气,同时安装有加热装置,加热装置可以是电加热或燃气加热,以使脱附废气温度达到催化剂需要的温度,催化后的高温废气会经过换热器,供换热使用,减少能源消耗; 


(四)动力单元 

动力单元配备两台风机和一台传动电机,通过动力柜内的变频器控制启停和速度。 吸附风机:为克服设备内部阻力提供动力,通过连锁入口压力来调节风机速度匹配风量,修正压力损失的风量。 脱附风机:将浓缩后的废气引至CO炉膛内进行热氧化处理。


8、技术要求

1、使用条件 

(1)自来水:压力:>0.3MPa/温度:<35℃/固体杂质:无/ 氯化物:<0.7mg/L


(2)电源工作环境温度:0℃~40℃ 

交流电源电压:380V±10%/220V±10% 

交流电源频率:50Hz±10% 湿度:小于85% 


(3) 压缩空气:0.6-0.8MPa无油无水无尘,露点温度:-40℃ 


(4) 天然气:8500kcal/Nm3  30~50Kpa(燃气加热型)


 2、外观和结构 

外观:设备表面表面整洁、造型优美,标识齐全、正确、清晰; 

内部:管道流畅、气流方向清楚,一目了然;

电缆线槽布局规范、排列整齐,检修方便; 

结构:结构紧凑,吊装、安装、运输方便;


3、噪声 

设备正常运行时产生的噪声在距离设备1m时不大于85db(A)。 


4、安全性 

接地保护:单体设备都配置接地螺柱与主框架相连,主框架在进线接线处和外面接地端都预制了接地装置,防止触电;

燃烧室压力:燃烧室内部压力达到10kPa时,会从泄爆口排泄压力,保护人员和设备安全,符合国家标准; 

分子筛转轮保护:当转轮脱附温度超过250°时,消防水会自动开启,保护转轮;   

防护:扶梯、护栏符合相关国家标准;


9、工程案例

某精细化工有限公司 


废气风量:50000Nm³/h 

废气组分:甲苯     

废气浓度:<100mg/m3 产品型号:ZC50-25RTO 

处理工艺:洗涤塔-沸石转轮吸附浓缩+脱附+RTO 

净化效率≥ 90%

 

 

某涂料有限公司 


废气来源:涂料车间、树脂车间 

废气成分:甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等 

废气风量:25000Nm³/h 

废气浓度:300mg/m³ 

设备型号:ZC100-25M 

吸附效率:≧90% 净化效率:≧95% 


 

某化工生产有限公司 


废气风量:46000m³/h 

废气组分:苯类、酯类、醇类、其他 

废气浓度:200-300mg/m3 

产品型号:ZC100-50M-2.5CO 

处理工艺:分子筛转轮一体机(转轮浓缩+CO)

净化效率:>90% 

废气风量:20000Nm³/h 



项目行业:电子行业 


废气组分:丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇单甲醚、N-甲基甲酰胺等 

废气浓度:<200mg/m3 

产品型号: ZC100-20M 

处理工艺:沸石转轮吸附浓缩+脱附+催化氧化 

净化效率≥ 90%



 
标签: VOC 工业废气
 
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