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沸石浓缩转轮在某汽车企业涂装VOCs处理的应用

沸石浓缩转轮在某汽车企业涂装VOCs处理的应用

  目前浓缩转轮吸附技术用于汽车涂装VOCs的处理,可解决低浓度VOCs处理问题,已得到普遍认可。对于吸附材料选择来说,目前常用的吸附剂主要为活性炭,活性炭一般通过椰子壳和纤维制作,表面会有催化的效果,对于酮类及其他易被催化的成分的处理上,活性炭局限性很多。且活性炭亲水性很强,对于含水率较高涂装VOCs不宜使用活性炭吸。沸石作为疏水性吸附材料,对含水率不要求,经过脱铝化工艺后,去除了表面的活性点,从而避免了催化的影响。涂装VOC中含有酮类,易燃,沸石具有耐温和不催化的特性,因此选择沸石分子筛作为VOCs处理的吸附材料。

  2沸石浓缩转轮在某汽车企业涂装VOCs处理的应用

  2.1爆炸极限要求

  中涂、面漆、清漆VOC中含有甲基异丁基酮、乙酸正丁酯、正丁醇、甲苯、二甲苯、三甲苯等有机物质,三甲苯为最易爆炸组分,其Pe=0.9%;混合气体爆炸极限下限值Pm=
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  其中0.9126为计算的混合气体密度,单位为kg/m3。

  本文VOCs浓度1122.47mg/m3,低于爆炸下限的25%。

  2.2沸石浓缩转轮设计

  2.2.1设计风量

  某企业自动喷涂段含两条喷涂生产线,设计风量77600m3/h。

  2.2.2工艺介绍

  废气经4级过滤器过滤预处理后,废气中颗粒物含量很低,通过引风机引风进入浓缩转轮。大部分废气在吸附区域进行吸附,之后洁净废气通过排气筒排入大气。该系统的吸附设备是以陶瓷纤维为材料做成蜂窝状的大圆盘轮状系统,轮子表面涂有疏水性沸石分子筛,整个轮子分为吸附区,解附区和冷却区,以齿轮带动,VOCs废气由风机吹入转轮吸附区,废气中的VOCs绝大部分被转轮上的沸石吸附,废气变为较为洁净的空气排入大气,当轮子吸附后转到解附区,以后段TNV预热使被吸附的VOCs脱附再生,经再生后的轮子再转入冷却区,降温后继续进行吸附。冷却区在解附后解附区降温过程中废气升温,回抽至过滤器前提高废气净气温度除湿。沸石浓缩转轮示意图见图1。

  2.2.3设计基本参数

  设计基本参数如表1所示。
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  2.2.4四级过滤器

  过滤器是四级过滤,每一级都有压差检测。每一个压差检测有两个设定值,第一个报警,则需要更换过滤器,另外一个直接关闭系统。
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  2.2.5沸石浓缩转轮

  浓缩转轮的压缩比率为1:12,废气71200m3/h(64600Nm3/h)进入吸附区,废气中6400m3/h(5900Nm3/h)进入冷却区。废气通过吸附区吸附,吸附区逐渐转入解附区解附,解附区逐渐转入冷却区冷却以便再进入吸附区吸附,冷却区废气将升温,升温至100℃,回抽至废气进气管过滤器前升高废气进气温度除湿。通过新风解附,解附前经2#换热器加热。废气71200m3/h(64600Nm3/h)通过吸附区,再通过排气筒排放。沸石分子筛性能需满足GB/T77015的要求,沸石分子筛性能见表3。
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  1)设计要求:按不低于96%设计,则净化后排放浓度不高于
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  (2)气速的确定

  气速为气体通过吸附器整个横截面积的速度,气速的选择,不仅直接决定了吸附器的尺寸和压降的大小,而且还会影响吸附效率。吸附剂气速u=1.2m/s。

  (3)沸石分子筛用量计算

  NaY型沸石分子筛吸附甲苯的参数[1]见表4。
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  依据Langmuir吸附等温方程
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  因此沸石浓缩转轮0.4m厚满足要求,设计考虑0.1m的保护厚度,沸石分子筛转轮厚度设计为0.5m。

  本文按吸附区占转轮面积80%,冷却区、解附区各占10%设计,则冷却区、解附区面积皆为2.1m2。总面积为20.7m2,转轮有效直径为5.14m2。

  沸石分子筛总用量V=(16.5+2.1)×0.5=9.3m3。

  ④解附计算
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  3总结

  沸石浓缩转轮技术大大削减汽车涂装VOCs排放量,将会产生良好的环境效益和社会效益。
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