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在VOCs的處理工藝中,吸附+脫附(濃縮)+催化燃燒工藝,根據(jù)吸附劑的使用類型和工藝流程的優(yōu)化路線,大致可分為:活性炭吸附脫附+催化燃燒及沸石分子篩吸附脫附+催化燃燒兩種方向。兩者除了吸附劑的選擇不同外,在整個(gè)流程上的優(yōu)化及能量的分配上,也存在著較大差異。反應(yīng)在實(shí)際工程中,就會有運(yùn)行周期內(nèi)的運(yùn)維費(fèi)用及運(yùn)行穩(wěn)定性的很大差異。以下,針對兩種系統(tǒng),做一個(gè)深度分析比較。
活性炭系統(tǒng)裝置流程,大致如下圖:
沸石分子篩系統(tǒng)裝置流程,大致如下圖:
一、吸附劑材料:
活性炭的原料為富含碳的有機(jī)材料,如煤、木材、果殼等;沸石分子篩的原料為硅、鋁、氧等無機(jī)材料組成。兩者均具有較大的比表面積,都可作為吸附材料,但人造沸石分子篩可以根據(jù)介質(zhì)組分的具體成分及極性,在配料與焙燒過程中有目的的發(fā)育更多的有效孔道,在改性過程中,可針對性的附加更大極性,更利于高效的選擇性或競爭性吸附。由于基材的性能不同,活性炭在使用過程中,有著火的安全隱患,系統(tǒng)中通常使用水噴淋的方式作為安全輔助措施,而分子篩材料不可燃,無火災(zāi)隱患?;诎踩蛩?,在HJ2026中規(guī)定,活性炭的脫附溫度不能高于120℃,這會導(dǎo)致很多組分較重的高碳的有機(jī)物或飽和蒸汽壓較低的被吸附組分不能被*脫附出來,從而影響活性炭床層中后期的吸附效果及其使用壽命;而分子篩可以使用較高的溫度進(jìn)行脫附,比如200~250℃,此時(shí)大部分的有機(jī)物均能較為*的脫附完畢,有利于長周期的穩(wěn)定運(yùn)行。
二、基于吸附材料的熱能利用上的工藝區(qū)別:
由于活性炭的脫附溫度限制,無法直接使用相對高能的反應(yīng)尾氣進(jìn)行脫附,必須通過熱交換器進(jìn)行換熱,至120℃以下才能進(jìn)入床層進(jìn)行脫附,在換熱系統(tǒng)中會損失約1/4的有效熱量。分子篩系統(tǒng)則可直接利用反應(yīng)器后端的尾氣直接進(jìn)行脫附,此時(shí)吸附器可與反應(yīng)系統(tǒng)形成閉路回路,反應(yīng)器中的催化劑床層可兼作蓄熱體,整個(gè)系統(tǒng)中的熱能可達(dá)到高效利用,大幅減小熱損。
三、系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)別:
基于上述脫附溫度的限制,活性炭在使用過程中,前期的吸附效率是穩(wěn)定的,中后期的衰減極快。這是因?yàn)楸晃降闹亟M分及飽和蒸氣壓低的組分,無法在此溫度區(qū)間被脫附*,會積聚殘留在吸附劑孔道中,隨著吸附周期的疊加,聚集物也會線性累積疊加,導(dǎo)致中后期吸附性能會急劇下降,劣化時(shí)間短。沸石分子篩由于可用較高溫度脫附,整個(gè)周期內(nèi),幾乎很少會有有機(jī)物在床層中聚集殘留,脫附*,在整個(gè)使用的前中后期內(nèi),吸附效率是基本穩(wěn)定的,劣化時(shí)間長。
四、關(guān)于危廢處理的區(qū)別:
活性炭更換時(shí),須承擔(dān)危廢處理費(fèi)用;分子篩更換時(shí),廠家免費(fèi)回收(用戶只承擔(dān)物流費(fèi)用)。
五、系統(tǒng)優(yōu)化區(qū)別:
我公司在分子篩吸附脫附+催化燃燒系統(tǒng)的研發(fā)過程中,結(jié)合技術(shù)團(tuán)隊(duì)在化工行業(yè)多年的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),著眼于熱能利用、高效吸附、迭代反應(yīng)、壓差控制、變頻節(jié)能等多項(xiàng)技術(shù)的革新;在流程上進(jìn)行多次創(chuàng)新,在試驗(yàn)平臺上不斷試驗(yàn),在小試裝置中反復(fù)驗(yàn)證,成型了一套高效節(jié)能、安全可靠的優(yōu)化流程,在達(dá)到處理目標(biāo)的前提下,大幅節(jié)約了真實(shí)的運(yùn)行能耗,詳見下表相關(guān)項(xiàng)。
六、以下列表具體描述各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)及性能指標(biāo):
以30000Nm3/h處理量,濃度1000mg/Nm3工況下,1m3分子篩與活性炭對比:
項(xiàng)目 | 優(yōu)質(zhì)活性炭系統(tǒng) | 沸石分子篩系統(tǒng) | 備注 |
一次性投資 萬 | 0.8~0.9 | 4 | 推廣價(jià) |
穩(wěn)定達(dá)標(biāo)時(shí)間 | 3~4月 | 24~36月 | 50mg以內(nèi) |
更換時(shí)間 | ~半年/次 | 3年/次 | 系統(tǒng)不做調(diào)整 |
火災(zāi)隱患 | 有 | 無 |
|
中途維護(hù) | 有 | 無 | 指消防噴淋裝置啟動后的停車烘干 |
危廢處理 | 4~5千/方 | 0 | 不含運(yùn)費(fèi) |
反應(yīng)器是否兼作蓄熱 | 否 | 是 |
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系統(tǒng)能耗 | ~550 KW.h | ~400 KW.h | 電能(含脫附電加熱與所有風(fēng)機(jī)) |
占地面積 | 1 | 0.8 | 相同單位 |
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注:
1、表中穩(wěn)定達(dá)標(biāo)時(shí)間是指在系統(tǒng)安裝調(diào)試合格后,排放指標(biāo)能夠穩(wěn)定在設(shè)計(jì)指標(biāo)的時(shí)間;無法達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后,需要通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù),比如吸附時(shí)間、脫附周期、溫度等來滿足達(dá)標(biāo)排放,但這會影響正常的生產(chǎn)時(shí)間。當(dāng)后期多次調(diào)整參數(shù)后已無法滿足生產(chǎn)時(shí)間時(shí),即需要更換吸附劑,也就是到了更換周期。
2、表中的時(shí)間,均以1000mg/m3濃度計(jì),如低于此濃度,兩種吸附劑的相應(yīng)時(shí)間周期均會相對延長。
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