沸石转轮吸附浓缩RTO协同技术的研究

Date:February 12, 2020 171

  橡胶工业VOCs管理技术的研究是微粒物质( PM2.5)和臭氧( O3)形成的重要前体,VOCs在一定条件下也会影响气候变化。 因此,近年来国家对VOCs的重视度越来越高,在制定了一系列强有力的法律法规后,RTO京津冀、周边地区、长三角地区等PM2.5污染有了明显改善,但PM2.5浓度仍比以往高。 与此同时,在京津冀等重点地区,VOCs仍是现阶段O3污染生成的主要因素之一。 2017年,原环境保护部等部门共同发表了《关于印发〈“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案〉的通知》 (环境大气〔2017〕121号),文件要求截止到2020年,重点地区、重点行业的VOCs污染削减总量减少10%,特别是实施橡胶等VOCs排放重点行业,必要时,人们应根据环境空气质量的季节性变化特征,满足行业的 1橡胶工业VOCs橡胶广泛应用于轮胎、软管、胶带、电缆等产品的生产,是我国国民经济的重要基础产业之一。 但是,在搅拌橡胶过程中,如果在纤维织物上涂胶、干燥、轧制、硫化,就会产生VOCs,RTO另外,在原料和保管时,树脂、溶剂和其他挥发性有机物也会产生有机废气。 橡胶工业产生的废气排放量大,污染成分复杂,非甲烷总烃含量高,恶臭成分给周边环境带来严重污染。 大气环境的改善迫在眉睫,总量削减势在必行。 2橡胶工业VOCs管理技术橡胶工业产生的废气主要来源是在冶炼、硫化和轧制等过程中,工艺现场产生的废气成分和浓度也存在一定差异。 目前橡胶工业VOCs的管理方法包括低温等离子体技术、吸附回收技术、凝结模糊催化氧化法、热氧化技术、沸石轮吸附浓缩RTO协同技术、低温等离子体光催化协同技术等。 2.1低温等离子技术低温等离子技术通过电离产生的活性粒子和废气中污染物的产生作用,达到分解污染物的目的。 赵忠林等人以甲苯等代表性有机废气为对象,净化300min时,净化率均达到90%。 吴萧等人用介质阻挡放电低温等离子体技术处理VOCs,分解率达99%,分解效果与电压和气速有关,气速从300L/h下降到100L/h时,分解率从78%上升到97%。 低温等离子体技术具有独特的性能,焚烧炉被认为是处理VOCs的有效方法,但通常仅适用于大风量、低浓度的有机废气处理,对高浓度有机废气的处理效果不理想。 2.2吸附回收法吸附回收法是利用活性炭吸附废气中的有机物,其原理是有机废气的吸附量饱和,利用水蒸气进行解吸凝结,回收有机物的一部分。 目前根据内部结构的不同,常用活性炭主要分为颗粒活性炭和活性炭纤维,活性炭纤维具有非常高的比表面积和孔隙率,因此活性炭纤维的吸附效果远高于颗粒活性炭。 张俊香的研究表明,球形活性炭上VOC分子的气体饱和吸附容量越大,吸附质的解吸所需时间越长,VOC分子的气体回收容易程度也与活性炭的内部结构、VOC分子本身的物性和化学性有关。 另外,吸附和回收时的温度、气体浓度、气体体积流量对回收效率有很大影响,水蒸气法比比热空气法的解吸效果好。 但是,橡胶的VOCs中环己烷的沸点低,单一的吸附回收法无法回收环己烷,因此没有发现单一的活性炭吸附法成功管理橡胶VOCs的情况。 2.3热氧化法根据燃烧温度和辅助介质,热氧化法主要分为蓄热式燃烧法( RTO )和催化燃烧法( RCO ),其主要原理是直接燃烧或添加催化燃烧,将有机废气氧化分解为CO2和H2O。
  2.3.1蓄热式燃烧法。 蓄热式燃烧法( RTO )主要是将有机废气加热到760℃以上,氧化分解成二氧化碳和水的同时,将产生的热量储存在蓄热体中,使蓄热体升温使其“蓄热”,将这些储存的热量用于后续的有机废气的预热,节约废气升温过程中的燃料消耗,期间将废气中有机物的爆炸下限控制在25%以内 RTO处理法基本上可以将非甲烷总烃转化为CO2和H2O。 但是,根据防火规范的要求,该方法安全间隔广,高温环境下可能发生氮氧化物等二次污染,需要严格控制反应条件。 处理废气浓度低,燃料消耗大,运行成本高。 2.3.2催化氧化燃烧法。 催化氧化燃烧法主要应用于VOCs浓度排气变化大、浓度高的情况,使VOCs中的非甲烷总烃等有害物质在催化剂(温度为250~500℃)下发生氧化反应,生成水和二氧化碳等无害物质,同时产生大量热量。 这些热能预热从反应器进口的废气,实现热的再利用,降低能源成本。 废气中含有引起催化剂中毒的硫、卤素有机化合物时,不应采用催化剂燃烧法,因此是否使用催化剂氧化燃烧法需要考虑废气的主要成分。 2.4冷凝浊催化氧化法橡胶工业产生的VOCs具有排放量多、污染物浓度高的特点,废气中含有环己烷等有机废气,传统的单一吸附回收法无法有效管理环己烷。 赵磊等人采用凝结浊催化氧化法管理橡胶生产过程中产生的废气,凝结技术利用气态污染物的饱和蒸汽压力,通过降低温度或提高压力,将VOCs凝结从气体中分离出来,在不同的凝结温度下实现了污染物的阶段性分离。 处理排放的废气,即使非甲烷总烃浓度最高也为16.25mg/m3,没有被检测出,远远低于国家规定的标准,总烃处理效率达到99.7%。 该技术已在中国石化燕山石化公司普及,废气排放浓度均在20mg/m3以下。 该方法既能实现有机溶剂的回收,又能处理多种混合成分的有机废气,适用于高浓度的废气处理。 沸点低的物质不适用这种方式,废气浓度低的话处理效果不好。 2.5沸石转轮吸附浓缩RTO协同技术橡胶工业VOCs废气成分复杂,在实际应用中,仅凭单一的管理技术难以达到有机废气管理的要求。 目前,VOCs管理方案越来越多,开始采用技术协调管理技术,不仅能满足尾气处理的排放要求,还能降低尾气处理设备的运行费用。 例如,在处理大风量、低浓度、低温度的有机废气时,直接燃烧消耗大量的燃料,大大增加了设备的运行成本。 此时,可采用沸石轮吸附浓缩RTO协同技术。 橡胶有机废气首先在沸石浓缩转轮的吸附区吸附,转轮每小时以一定的转速持续旋转,同时吸附的VOCs旋转到解吸区,解吸的沸石转轮旋转到吸附区,持续吸附VOCs,解吸的高浓度小风量有机废气被送入RTO焚烧炉,燃烧后二氧化碳和水蒸气 因此,后续焚烧的气体流量和RTO设备的体积大幅减少,单位时间内VOCs自身的燃烧热量增加。 与在相同条件下使用的单一蓄热式燃烧系统相比,沸石转轮吸附浓缩RTO协同技术具有设置面积小、易操作、能耗低等特点,大幅度降低了设备投资和运行费用。 李大梅等人利用沸石轮吸附浓缩RTO协同技术处理家具行业VOCs,发现清除效率可达93%。 潘辰研究表明,在汽车工业中,沸石轮吸附浓缩RTO协同技术与馀热回收系统相结合,大大降低了该技术的应用成本。 这些方法降低VOCs的效果很好,但臭气处理效率不高,在净化过程中能耗高,碳排放量大,反映出很多企业不实用。 2.6低温等离子体光催化协同技术低温等离子体光催化协同技术利用放电反应产生的活性粒子(例如高能量电子等)与靶分子的一系列分裂、激化,使有害的VOCs在臭氧和氧等离子体协同催化剂的催化作用下转化为CO2、H2O等无害物质。
  姜楠等人结合ag /γal2o 3催化剂和低温等离子体技术催化裂化苯,添加一定量的ag /γal2o 3催化剂后,苯的裂化率从单一等离子体技术裂化时的65%提高到95%,协同效应明显。 田建升等人将纳米TiO2负载在γ-Al2O3载体上,研究了低温等离子体协同催化剂对甲苯的分解效率,发现负载光催化剂可以提高甲苯的分解率。 天津某橡胶轮胎厂硫化厂尾气治理工程采用“预处理低温等离子超细净化光化学反应”技术。 废气处理量为60000m3/h,进气浓度变动范围为15~200mg/m3 . 处理后,尾气的排放浓度不足10mg/m3,完全满足《工业企业挥发性有机物排放控制标准》 (DB12/524—2014 )的地方标准排放要求。 由于橡胶工业尾气本身的特点,低温等离子体光催化协同技术在处理橡胶尾气方面具有较强的综合优势。 但考虑到国家尚未发表相关技术标准,企业在选择该技术时应结合自己的现状,根据实际情况制定适当的管理方案。 3结论:随着新材料、新技术、新技术的应用,新的VOCs管理技术将更加成熟。 但我国VOCs管理起步较晚,国内尚未形成成熟、统一的相关标准和规范,各企业的管理设备设计不合理,存在不规范的问题,选择高效的管理技术也无法取得预期的管理效果。 橡胶工业产生的废气种类复杂,不同生产技术产生的废气成分和浓度差异较大。 对于不同性质的尾气,企业需要采用不同的尾气管理技术。 单一技术有一定的局限性,无法达到独立使用的管理效果,企业必须采用两种以上的管理技术合作处理的方式。 这是橡胶工业VOCs管理未来的发展趋势。 例如,橡胶工业硫化设备的废气可采用低温等离子体-光催化协同技术处理,而橡胶工业硫化设备的废气浓度相对较高,可采用沸石轮吸附浓缩-RTO协同技术处理。 根据实际情况,合理规范设计,企业可以取得良好的处理效果。 因此,新建或改造VOCs管理设施,企业必须根据VOCs废气排放情况和生产情况等选择合理的管理技术。

文章来源:中国RTO设备网

文章标题:沸石转轮吸附浓缩RTO协同技术的研究

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