沸石濃縮轉輪在包裝印刷行業中的有哪些應用?
由于彩色印刷和塑料薄膜復合過程中使用大量溶劑油墨和稀釋有機溶劑,我國每年只有包裝印刷行業揮發性有機化合物(揮發性有機化合物)的排放量可達200萬~300萬噸左右,產生的揮發性有機化合物廢氣通常采用活性炭吸附、光催化、等離子體、催化氧化/蓄熱催化氧化(揮發性有機化合物)和蓄熱焚燒(揮發性有機化合物)等方法進行處理,其中催化氧化法和焚燒法更受歡迎。
包裝印刷廢氣具有以下特點:
(1)廢氣成分復雜,含有多種有機物質;
(2)油墨干燥時,由于生產車間的廢氣質量濃度需要嚴格控制,通常引入大風量進行通風,產生的揮發性有機化合物廢氣風量大,質量濃度低。傳統的催化氧化和焚燒裝置適用于處理不同風量的中高品質濃度VOCs廢氣,設備的大小主要取決于自身的*大處理風量。
但是,在處理大風量低品質濃度的VOCs廢氣時,采用單一催化氧化和焚燒方法需要巨大的裝置,一次設備的投資成本高,后續燃料的運行成本也大幅增加。因此,在實際處理中,必須引進沸石轉輪技術,吸附大風量低質量濃度VOCs廢氣,將其濃縮成小風量高質量濃度的氣體后再進行催化氧化處理。
隨著新環保法規的修訂和各地對揮發性有機化合物排放限制的嚴格控制,行業對揮發性有機化合物治理設備提出了更高的要求。與單一揮發性有機化合物廢氣處理設備相比,沸石轉輪催化氧化組合裝置具有設備體積小、去除效率高、安全性和經濟性好的多重優點,也將成為未來揮發性有機化合物廢氣處理設備的主流發展方向。
目前國內包裝印刷行業廢氣具有排風量大、質量濃度低、廢氣成分復雜等特點,一般有組織排放。對于大風量低質量濃度揮發性有機化合物廢氣,僅通過催化氧化或焚燒裝置單獨處理時,設備投資成本高,后期運行成本高。采用沸石轉輪催化氧化技術的揮發性有機化合物廢氣處理裝置可以先將大風量低質量濃度的廢氣分離濃縮,使其在催化氧化處理前形成高質量、小風量的氣體。
揮發性有機化合物沸石轉輪催化氧化裝置采用沸石濃縮和催化劑氧化組合技術,由多級過濾器、沸石轉輪、吸附風扇、脫附風扇、熱交換器、催化氧化裝置等分段設備組成。含有揮發性有機化合物的有機廢氣經過初步多級過濾后,由鼓風機送至沸石轉輪分段裝置吸附區(A區)進行吸附處理,產生的潔凈空氣直接排放。隨著沸石轉輪的不斷旋轉,飽和轉輪的吸附部分被轉移到再生區(R區),并被反向高溫再生空氣吹洗。
進行脫附。脫附后的高品質濃度有機廢氣直接進入催化氧化裝置進行氧化分解。VOCs廢氣經脫附區后旋轉至冷卻區(P區),冷卻后返回吸附區進行循環操作。由于脫附再生區的空氣風量一般僅為處理區風量的1/10,因此再生后廢氣中的VOCs質量濃度約為濃縮前的10倍。
沸石轉輪再生濃縮后的高質量濃度有機廢氣被吹入下游催化氧化裝置,并由燃燒器對其進行升溫,預熱至350℃后進行催化氧化反應。催化氧化全過程采用蜂窩狀鉑(Pt)觸煤,廢氣中VOCs經催化氧化反應生成無毒無害的二氧化碳與水。
通過催化氧化工段后,排出的凈化氣體溫度約為360℃;為了充分利用余熱,催化氧化設備凈化后的氣體與再生廢氣進行熱交換,加熱后的再生廢氣用于沸石轉輪脫附區的脫附。
當廢氣具有大風量和低質量濃度的特點時,可以利用沸石轉輪內部分子篩的低溫高吸附和高溫高脫附的特點來吸附和濃縮有機廢氣。產生的廢氣質量濃度約為原氣質量濃度的10~20倍,為后續催化氧化處理節約了設備和運行成本。
沸石濃縮轉輪結構分為吸附區(A區)、再生區(R區)和冷卻區(P區)。加工的波紋形和平板狀陶瓷纖維紙以無機粘接的方式制作蜂窩狀轉子,將疏水性沸石分子篩涂抹在轉子通道上,具有吸附性。沸石分子篩的化學通用型為Mx/m[(AlO2)x(SiO2)y)zH2O,是結晶硅酸鋁金屬鹽的多孔結晶,其中硅氧四面體和鋁氧四面體通過共享氧原子相互連接形成骨架結構。
分子篩晶體的內部具有不同大小的孔穴,可以吸附比自身孔徑小的分子,排出比其孔徑大的分子。包裝印刷行業廢氣的相對濕度一般小于70%,沸石轉輪對揮發性有機化合物的吸附率可達90%以上。隨著廢氣相對濕度的增加,吸附效率降低,必要時可以在廢氣進入沸石轉輪前加熱除濕。根據風量,設置沸石轉輪以1~6r/h的速度旋轉。
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