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转轮吸附VOCs技术的探讨(二)

此外转轮还存在以下不足:

  (1)从结构上看,转轮虽属固定移动床的范畴,但其与普通的固定床不同,转轮在运行时会将处理系统内所有部分的固定床都旋转起来,这就导致运行时的能耗会增加;把普通固定床用于气流切换的阀门变成了与吸附单元硬摩擦的密封件,并将这些密封件固定在不同的位置,用于和旋转的每个吸附单元进行接触,以实现气体的切换。这种改变,无疑会增加设备制造的难度。尤其是密封件,国内很少生产,基本依赖进口。

  (2)不少转轮的脱附都是采用高温(180℃~200℃)脱附,这不仅造成了能源浪费,也不利于资源回收。即使为了与后续的催化燃烧相衔接,也没必要采用高温去脱附。可以采用低温脱附后对脱附气再加热,这样就能实现节能。因为此时省去了对整个吸附系统加热的能量,同时采用较低的温度脱附,也省去了对床层进行冷却的能量。

  这里附带提醒一下:对于含氯的挥发性有机物,在采用转轮浓缩进行处理后,不可再进行催化燃烧,因为那样将会产生毒性更强的光气或二噁英!

  (3)有人认为,由于沸石转轮的脱附比热相对较低的空气或工业氮气作为脱附介质,必须依靠脱附才能确保较高的再生效率。但这种观点是基于“温度越高脱附效果越好”的错误脱附规律的认识。实际生产中,脱附效率与脱附温度并不存在一定的正相关,即不同的吸附质均存在对应的理想脱附温度,而这一温度点与燃烧所需的温度吸附质的沸点并不存在直接关联。

2 分析及总结

  转轮不论从结构还是运行方面,都存在可以改进的地方,但最应该改进的地方是吸附剂。众所周知,分子筛的吸附容量要比活性炭差得多,且活性炭本身属于非极性吸附剂,疏水性能远大于沸石。如果将分子筛改成活性炭吸附剂,在同等条件下,其浓缩比会成倍地提高。转轮之所以采用沸石分子筛作吸附剂,主要是利用其不同型号的分子筛可以吸附不同物质的特性,此外,还利用了其在高温下仍然具有较好的吸附能力。

  如果在炭基吸附剂上进行选择或改性处理,使活性炭具有与分子筛相近的性能特点,如:消除活性炭上的活性点以避免其低温催化带来的运行安全隐患;改变活性炭的孔径大小及分布等,以增强其对不同VOCs分子的吸附性能。实际上,目前市面上已经出现了这种活性炭,如用于油气回收的中孔活性炭、韩国的专用活性炭等。如果结合吸附质的分子动力学直径,按照孔径大小进行分类,分别制成模块,用这些模块设计成固定床,则会收到比转轮还要好的效果。

  综上所述,沸石转轮之所以能够在短时间内对活性吸炭固定床的浓缩工艺产生冲击,除了商业上的考量之外,根本原因是由于转轮的运行特点和吸附剂类型更适合粗放的脱附条件和控制模式。如能够对VOCs脱附规律、活性炭改性和复配技术进行更深入的研究,开发出一种集成装置,再在智能化方面做些研发,可以相信,活性炭固定床毫无疑问是治理VOCs污染更理想的选择。

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