VOCs治理流化床吸附浓缩技术和应用

摘要：挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是最近几年来年夜气污染治理的复点和难点。针对很多行业VOCs排放具有低浓度、年夜风量的特点,以国外晓名化工公司出产的聚合物树脂为吸附材料,研究开辟了双流化床吸附浓缩-手艺。本论文第一在多层流化床中展开了吸拥护脱附尝试研究,摘用三层流化床,二甲苯的总脱除率可以到达99%以上,150℃下脱附,浓缩比可以到达10以上。在尝试研究的根本上,设计并成立了一套2万m3/h的双流化床吸附浓缩-催化燃烧示范装配,运行成果显示,VOCs总进口浓度221mg/m3,吸附塔的总脱除率可以到达97%以上,浓缩比到达17,多层流化床的每床层压降仅为90Pa,示范装配的双流化床系统和催化燃烧装配运行稳固。尝试和示范装配的运行成果表白,双流化吸附浓缩手艺为低浓度、年夜风量的VOCs净化治理供给了一条切实可行的手艺路子。

1 媒介

挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是最多见的空气污染物，种类繁多，包罗醇类、醛类、酯类、芳烃、卤代烃等。在家具制造、汽车制造的概况涂装工艺，印刷行业中印刷和涂布，电子制造的焊接和烘干工艺等中，排放的VOCs出现出年夜风量（2 万-18 万m3/h）、低浓度（200-800mg/m3）的特点，直接燃烧或催化燃烧需要年夜范围的装备，投资高，并且运行时需额外弥补燃料，运行用度高。今朝遍及摘用吸附浓缩工艺，将年夜风量、低浓度的废气浓缩来高浓度、小风量的废气，然落后行后续的燃烧或冷凝收受接管处置，从而下降装备的投资和运行用度。吸附浓缩工艺按照吸附器的分歧，首要分为三类：固定床，沸石转轮和流化床。固定床属于间歇操纵，凡是摘用蜂窝活性炭吸附材料，存在的题目有热气流再生时活性炭材料易燃，疏水性差，不合用于高湿度的废气，且再生浓度波动年夜。沸石转轮是一种将沸石吸附性材料建造成蜂窝状布局的转轮装备，具有压下降，吸脱附效力高，脱附温度高，且无自燃风险等长处，今朝已获得遍及利用。但沸石转轮对废气的温度、湿度、成份、浓度等要求比力高，别的，转轮的密封性要求严，模块化的蜂窝吸附材料使得后期的保护本钱相对较高。沸石转轮手艺今朝首要把握在日本、美国、瑞典等国度的手中。

除沸石转轮外，国表里一些研究机构和公司还开辟出了流化床装配用于 VOCs的吸附，并获得了利用。流化床吸附的长处是床层温度平均，传质、传热快，不需要专门的保护调养，易于设计放年夜。流化床吸附浓缩的关头是耐磨、疏水、球形度好的高机能吸附剂的开辟，典型的吸附剂是球形颗粒活性炭和树脂。日本吴羽公司早在上世纪70 年月就开辟出了GASTAK 手艺，摘用多层流化床吸附，移动床脱附的方式用于有机溶剂的收受接管，吸附剂为吴羽公司开辟的沥青基球形活性炭。国内的中国科学院进程工程研究地点流化床VOCs 吸附方面研发较早，上世纪70 年月中国科学院进程工程研究所郭慕孙院士开辟出了气控式多层流化床吸附浓缩手艺，摘用多层流化床吸附，移动床蒸汽脱附的方式收受接管二氯乙烷溶剂，吸附剂为活性炭。中国科学院进程工程研究所宋文立等摘用树脂基的球形活性炭为吸附剂，在轮回流化床装配上展开了VOCs的吸附研究。比来，中国科学院进程工程研究所结合广东致胜环保财产团体有限公司配合研发了双流化床吸附浓缩手艺，用于低浓度、年夜风量VOCs废气的吸附浓缩治理。该手艺的工艺流程示意图似下。双流化床吸附浓缩装配首要由两个多层流化床-多层流化床吸附塔和多层流化床脱附塔构成，摘用热气流脱附再生，浓缩后的废气往催化燃烧或冷凝收受接管处置。

2 实 验

2.1 吸附树脂

尝试摘用的是国外晓名化工公司出产的聚合物吸附树脂，外不雅为橙色-棕色球形颗粒，用于往除湿润空气中的VOCs，包罗卤代烷烃或有机溶剂。该聚合物吸附树脂的典型物理和化学性质似表1 所示。由表可见，聚合物吸附树脂粒径小，比概况积高，包管了高吸附容量和吸脱附动力学机能。聚合物吸附树脂球形度高，内部高份子三维网状布局使其在流化床中利用时具有高耐磨机能和杰出的流化机能。

2.2 流化床吸附-脱附尝试

为了研究聚合物吸附树脂在流化床中的吸拥护脱附机能，尝试室成立了一套流化床VOCs 吸附-脱附尝试研究装配，装配首要包罗多层流化床吸附装配，多层流化床脱附装配，见图2。尝试考查了代表性的VOCs 气体二甲苯在吸拥护脱附床层中的浓度散布。二甲苯气体浓度摘用湖南日科有限公司的手持式气体检测仪（型号PV6001-VOC-P10000）在线测定。

2.3 双流化床吸附浓缩-催化燃烧示范装配

在多层流化床吸附-脱附尝试成果的根本上，设计并成立了一套2 万立方米/小时的双流化床吸附浓缩-催化燃烧示范装配。示范装配建于东莞市百安石化仓储有限公司，用于有机废气包罗二甲苯、乙酸乙酯等的治理。示范装配的现场图片似图3 所示，装配首要由多层流化床吸附装配，多层流化床脱附装配和催化燃烧装配构成。

3 成果与会商

3.1 流化床吸附尝试研究

图4 和图5 别离给出了分歧进口浓度下二甲苯在多层流化床中的浓度散布状况。进口浓度234mg/m3 时，颠末第一层吸附，浓度下降来33mg/m3，二甲苯的脱除率到达86%。再颠末第二层吸附，浓度下降来9mg/m3，二甲苯的总脱除率到达96%，最后第三层出口浓度下降来1mg/m3，总脱除率到达99.6%。当二甲苯的进口浓度进步来1094mg/m3 时，颠末第一层吸附，气体中的二甲苯浓度下降来106mg/m3，二甲苯的脱除率到达90%。再颠末第二层吸附，浓度下降来12mg/m3，二甲苯的总脱除率到达98.9%，最后第三层出口浓度下降来5mg/m3，总脱除率到达99.5%。可见，对分歧进口浓度的二甲苯气体，摘用三层流化床，二甲苯的总脱除率可以到达99%以上。

3.2 流化床脱附尝试研究

图7 给出了吸附树脂在多层流化床中吸附低浓度二甲苯（234mg/m3）后，在多层床再生脱附时的浓度散布状况，脱附温度150oC。由图可见，浓缩后气体出口浓度到达了2462mg/m3，浓缩比到达10.5。

3.3 2 万m3/h 流化床吸附浓缩-催化燃烧示范装配运行成果

第三方检测化验成果显示，进口风量19810m3/h，进气口总VOCs 浓度221mg/m3，此中甲苯169mg/m3，乙酸乙酯40.8mg/m3，经多层流化床吸附后，气体出口总VOCs 浓度降来6.61mg/m3，总脱除效力到达97%，此中甲苯3.72mg/m3，乙酸乙酯2.01mg/m3。150oC 热空气脱附后，脱附塔出口浓缩后的VOCs 浓度到达3793mg/m3，浓缩比到达17。多层流化床的每床层的压降较低，仅为90Pa。

4 结 论

聚合物树脂为吸附材料，在多层流化床中展开了吸拥护脱附尝试研究，摘用三层流化床，二甲苯的总脱除率可以到达99%以上，150oC 下脱附，浓缩比可以到达10 以上。设计并成立了一套2 万m3/h 双流化床吸附浓缩-催化燃烧示范装配，运行成果显示，VOCs 总进口浓度221mg/m3，吸附塔总脱除率97%，浓缩比到达17，单床层压降仅为90Pa。尝试和示范装配的运行成果表白，双流化吸附浓缩手艺为低浓度、年夜风量的VOCs净化治理供给了一条切实可行的手艺路子。

原题目:VOCs治理流化床吸附浓缩手艺和利用

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