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沸石转轮

产品分类: 沸石转轮
产品名称:沸石转轮
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国内外沸石转轮技术研发的现状和趋势
1 、国外技术现状和趋势
自上世纪 60年代起,欧美等国家内已出现吸附富集-脱附浓缩-
蓄热催化氧化后处理技术的应用,德国的 Dürr 公司、美国 Megtec、
Enguil 公司和加拿大 Biothermica 公司等,在行业中占有绝大部分
市场。作为整体技术的核心材料,吸附剂品质的提升及其利用方式的
改进对提升废气治理水平有显著帮助。瑞典人 CarlMunters 创新性的
提出将吸附材料做成具有蜂窝状结构的转轮用于分离过程的概念,并
于 1974 年申请了专利。1986 年,瑞典 Munters 公司率先将蜂窝状沸
石转轮用于 VOCs 废气处理。1988 年,日本株式会社西部技研公司将
加工成波纹形和平板形的陶瓷纤维纸用无机黏合剂粘结在一起后卷
成具有蜂窝状结构的转轮,然后将疏水性沸石涂覆在蜂窝状通道的表
面得到吸附转轮,并将其成功用于 VOCs 净化处理。此外,日本霓佳
斯公司的相关产品也代表当前世界的先进水平。目前在日本、美、欧
等国和台湾地区,转轮吸附浓缩技术在低浓度、大风量工业有机废气
的治理得到了普遍应用。总体上来看,沸石吸附转轮的生产技术还掌
握在国外企业手中,主要有瑞典的 Munters 公司、瑞典 DST 公司、瑞
典 ProFlute 公司、日本株式会社西部技研、日本霓佳斯(NICHIAS)
公司、日本 Daikin(大金)公司、美国 atea-WKUSA 等。
转轮浓缩后的 VOCs 采用的燃烧技术中最普遍、最高效、最彻底
的治理技术是氧化燃烧技术和催化燃烧技术。其中,催化燃烧技术能
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使 VOCs 在较低温度下发生氧化反应,有效降低设备运行功率。在催
化燃烧技术的基础上增加陶瓷蓄热体与余热再利用系统即为蓄热式
催化燃烧技术(简称 RCO),能够显著节能降耗。上世纪日本三菱公
司设计利用移动阀切换的蓄热装置,采用了具有高蓄热能力的陶瓷蜂
窝体,并进行了实际应用。除了对设备工艺的持续改进,催化剂的研
发也是影响废气处理的关键内容。国外研究者已报道了一系列 Pd、
Au、Ce、Al2O3 负载的 Pt 等不同金属催化剂用于 VOCs 催化燃烧降解
的实验结果。德国的 SüD-Chemie 公司是目前开发 VOCs 氧化降解催化
剂较为成功的企业之一。
虽然少数国外公司掌握了沸石浓缩转轮的关键技术,但浓缩系统
与氧化系统优化匹配方案仍然有待完善,并且国外相关产品价格昂
贵,限制了此技术在国内涂装、汽车喷涂等行业的大规模推广应用。
2 、国内技术现状和趋势
国内的沸石吸附浓缩设备起步较晚,生产企业多以组装、代理为
主要经营模式,作为设备核心的沸石吸附单元基本依赖进口,国外具
有生产技术的企业也在国内相继设立设备组装厂。不过,国内现有的
沸石转轮成型及制备技术水平与国外的差距正在逐步缩小。截止目
前,国内已有多家高校及科研院所的研发团队对沸石转轮进行了相关
研究,包括华南理工大学、浙江大学等。但是,想要达到并超越国外
同类产品,就需要创新性研发转轮制备工艺,形成具有自主知识产权
的转轮制备技术。
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近年来,我国在催化燃烧技术发展方面已经趋于成熟,国内已有
工业应用及推广的实例。对催化燃烧技术而言,采用蜂窝状全效换热
器回收低品位热源、进一步优化系统的结构设计及实现标准化、模块
化设计是未来的发展趋势,代表性企业包括青岛华世洁环保科技有限
公司、北京创导奥福精细陶瓷pc蛋蛋、福州嘉园环保股份pc蛋蛋
等。
目前国内有关工业有机废气的相关的技术规范有:《挥发性有机
物(VOCs)污染防治技术政策》、《吸附法工业有机废气治理工程技
术规范》、《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》,系列标
准有:《HJ/T4389-2007 工业废气催化净化装置》、《HJ/T386-2007
工业废气吸附净化装置》、《HJ/T387-2007 工业废气吸收净化装置》、
《GB20101-2006涂装作业安全规程有机废气净化装置安全技术规定》
等。但截至目前,仍然没有沸石吸附转轮装置及沸石吸附蓄热催化氧
化耦合装置等相关技术规范、制造标准和产品技术要求发布。随着技
术的不断完善及涂装行业 VOCs 治理市场的日益扩大,亟需制定相应
的标准、规范。
总而言之,国内已经开展了相关的技术研究,具有较好的研究基
础,但是在核心材料研发、系统化集成、示范工程应用等方面有待突
破。综合水平的提高乃至超过国际领先水平,对提升国内涂装等行业
大风量、中低浓度 VOCs 治理水平及装备水平有显著帮助,促进国内
工业有机废气治理行业的发展。
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用于 VOCs  处理的沸石转轮技术研究
VOCs(volatile organic compounds),挥发性有机化合
物,是指会产生危害的那一类挥发性有机物,是空气中普遍存在
且组成复杂的一类有机污染物的统称。
VOCs 对大气造成的危害主要有:(1)部分具有毒性和致癌
性,危害人体健康;(2)VOCs 中的碳氢化合物与氮氧化合物在
紫外线的作用下反应生成臭氧,可导致大气光化学烟雾事件发
生,危害人类健康和植物生长;(3)参与大气中二次气溶胶的
形成,二次气溶胶多为细颗粒,不易沉降,能较长时间滞留在大
气中,对光线的散射力较强,能显著降低大气能见度。目前我国
大部分城市大气环境已呈现区域性霾污染、臭氧及酸雨等三大复
合型污染特点,而 VOCs 是极重要的助推剂之一。
一、 VOCs 处理技术
VOCs 对环境的极大危害和对人体健康的严重威胁,引起了
全世界的高度重视。VOCs 的治理在我国已是刻不容缓,目前 VOCs
的处理技术主要分为两大类:
(1)在源头上进行控制,具体是指在生产环节上防止或减
少 VOCs 排放的措施,是治理有机废气污染的最佳方法。但由于
技术水平的限制,会不可避免地向环境中排放和泄漏不同浓度的
有机废气,实现难度较大。
(2)在生产末端控制并消除 VOCs 的治理方法,可分为回收技术
和销毁技术两类。回收技术是采用物理方法将 VOCs 回收的非破
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坏性方法,主要有活性炭吸附法、冷凝法、膜处理法等。此类方
法不仅能有效控制 VOCs 的排放,而且回收利用能够节约资源,
带来经济效益,目前越来越受到人们的关注。销毁技术即通过化
学或生物反应过程使 VOCs 废气氧化分解为无毒或低毒物质的破
坏性方法,主要技术有燃烧、光催化降解、等离子体技术、生物
降解等。
上述 VOCs 废气处理技术是单一处理工艺,须根据 VOCs 废气
排放的具体情况和要求,选择合适的工艺;因为 VOCs 种类繁多、
成分复杂、性质各异,在很多情况下采用一种净化技术往往难以
达到治理要求,并且很不经济。利用不同单元治理技术的优势,
采用组合治理工艺,既可以满足排放要求,又可以降低设备的运
行费用,沸石转轮浓缩技术即一种新型组合 VOCs 处理技术。
二、沸石浓缩转轮技术发展现状
2.1 国外技术现状和发展趋势
20 世纪 60 年代起,欧美等国已出现吸附富集—脱附浓缩—
蓄热催化氧化后处理技术的应用,其中德国 Dürr 公司,美国
Megtec、Enguil 公司和加拿大 Biothermica 公司等在行业中占
有绝大部分市场。1986 年,瑞典的 Munters 公司率先将蜂窝状
沸石转轮用于 VOCs 废气处理。1988 年,日本株式会社西部技研
公司将加工成波纹形和平板形的陶瓷纤维纸用无机黏合剂粘结
在一起后卷成具有蜂窝状结构的转轮,然后将疏水性沸石涂覆在
蜂窝状通道的表面得到吸附转轮,并将其成功用于 VOCs 的净化
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处理。目前,沸石浓缩转轮系统在日本、美国、欧洲等国获得普
遍使用,就技术而言,沸石吸附转轮的生产技术还掌握在国外企
业手中。
VOCs 经转轮浓缩后,再采用氢化燃烧技术和催化燃烧技术
进行燃烧处理。国外对设备工艺进行持续的改进,日本三菱公司
在 20 世纪就设计利用移动阀切换的蓄热装置,采用了具有高蓄
热能力的陶瓷蜂窝体,并实际应用。催化剂也是影响废气处理的
关键内容,将 Pd、Au、Ce 等金属催化剂用于催化燃烧降解的实
验结果在国外已见报道,德国的 SüD-Chemie 公司是目前研究较
为成功的企业之一。目前,国外沸石浓缩转轮的相关产品价格昂
贵,在我国的 VOCs 废气处理中很难大规模应用。
2.2 国内技术现状和发展趋势
国内的沸石吸附浓缩设备起步较晚,生产企业多以组装、代
理为主要经营模式,作为核心的沸石吸附单元基本依赖进口,国
外具有生产技术的企业也在国内相继设立设备组装厂。不过,国
内现已有多家高校及科研院所如华南理工大学、浙江大学等对沸
石转轮进行了相关研究,使得国内现有的沸石转轮成型及设备技
术水平与国外的差距在逐步缩小。近几年,我国在催化燃烧技术
方面也已取得较大发展,国内已有工业应用及推广的实例。对催
化燃烧技术而言,采用蜂窝状全效换热器回收低品位热源、进一
步优化系统的结构设计及实现标准化、模块化设计是未来的发展
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趋势。虽然我们已经有了较好的研究基础,但是在核心材料研发、
系统化集成、示范工程应用等方面还有待突破。
二、 沸石浓缩转轮技术
沸石浓缩转轮系统是全球公认的最高效的废气浓缩技术,沸
石转轮吸附浓缩装置采用吸附—脱附—浓缩焚化三项连续程序,
主要用于有机废气的治理,特别适用于大风量、低浓度场合。该
吸附装置以陶瓷纤维为基材,做成蜂窝状的大圆盘轮状系统,轮
子表面涂覆疏水性沸石做吸附剂。沸石转轮吸附浓缩装置主要由
废气预处理系统、分子筛转轮浓缩吸附系统、脱附系统、冷却干
燥系统和自动控制系统等组成。转轮后有后处理系统。其核心技
术是高效吸附分离浓缩过程以及所采用的具有蜂窝状结构的吸
附转轮。
3.1 沸石转轮基本构造
沸石转轮浓缩区可分为处理区、再生区、冷却区三部分,浓
缩转轮在各个区内连续运转。VOCs 有机废气通过前置过滤器过
滤后,再通过浓缩转轮装置的处理区。在处理区 VOCs 被吸附剂
吸附去除,净化后的空气从浓缩转轮的处理区排出。吸附在浓缩
转轮中的有机废气 VOCs,在再生区经热风处理而被脱附、浓缩
到 5~15 倍的程度。浓缩转轮在冷却区被冷却,经过冷却区的空
气,加热后作为再生空气使用,达到净化节能的效果。沸石转轮
结构如图 1所示。
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3.2 沸石转轮工艺参数
(1)浓缩比:转轮通过吸附—脱附以获得低流量的浓缩气
体,浓缩比是转轮性能的一个重要指标,定义为进气流量与再生
风流量的比值。
(2)转轮转速:吸附与脱附在转轮运行周期中是同步进行
的,两者互为影响,共同决定转轮的去除效率,而转速的大小意
味着吸附和脱附时间长短。
(3)再生风温度:吸附剂的解析再生存在一个特征温度,
即最低清洗温度,高于该温度可以获得更快的解析速率,同时消
耗更小的脱附风量。
沸石转轮结构的密封是一个非常重要的控制点,密封性不佳
会使得转轮应用上存在窜风的问题。
三、 结语
沸石转轮浓缩+催化燃烧进行工业有机废气的处理,现在我
国已经广泛应用于印刷业、半导体制造业、涂装行业等多个工业
生产领域,但是目前作为核心技术的沸石吸附单元仍依赖于进
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口,使得沸石浓缩转轮系统在 VOCs 处理的使用中受到了很大限
制。随着新型吸附剂的开发及我国转轮制作技术、密封技术的提
高,转轮吸附技术将会在更大范围、更多产业中得到应用。
沸石转轮吸附浓缩原理 -ROTOR
北极星 VOCs在线讯:沸石转轮是将大风量、低浓度的废气浓缩到
高浓度、小风量的废气,从而减少设备的投入费用和运行成本,提高
voc 废气的高效率处理。在处理大风量、低浓度的废气燃烧和回收的
时候,如果没有沸石转轮,直接进行燃烧的情况下,废气处理设备不
仅体积庞大,而且产生的运行费用也会很庞大。
沸石转轮基本原理构造
沸石转轮浓缩区可分为处理区、再生区、冷却区,浓缩转轮在各
个区内连续运转。
VOC 有机废气通过前置过滤器后,通过浓缩转轮装置的处理区。
在处理区 VOCs 被吸附剂吸附去除,净化后的空气从浓缩转轮的处理
区间排出。
吸附于浓缩转轮中的有机废气 VOCs,在再生区经热风处理而被
脱附、浓缩到 5-15 倍的程度。
浓缩转轮在冷却区被冷却,经过冷却区的空气,再经过加热后作
为再生空气使用,达到节能的效果。
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沸石转轮应用于半导体制造、LCD 液晶制造
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设备特点
1.吸附、脱附效率高。
2.沸石转轮吸附 VOCs 所产生的压降极低,可大大减少电力能耗。
3.使原本高风量、低浓度的 VOCs 废气,转换成低风量、高浓度
的废气,浓缩倍数达到 5-20 倍,大大缩小后处理设备的规格,运行
成本更低。
4.整体系统采用模组化设计,具备了最小的空间需求,且提供了
持续性及无人化的操控模式。
5.系统自动化控制,单键启动,操作简单,并可搭配人机界面监
控重要操作数据。
 
 
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