有机废气浓缩吸附净化(沸石转轮浓缩-蓄热式焚烧法处理包装印刷有机废气)

Posted 2023-05-29

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有机废气浓缩吸附净化(沸石转轮浓缩-蓄热式焚烧法处理包装印刷有机废气)

包装印刷厂挥发性有机废气（VOCs，Volatile Organic Compounds）的排放主要来自于彩色印刷和塑膜复合工序生产过程中使用的溶剂型油墨、粘合剂和用于稀释的有机溶剂等，所用有机溶剂主要有醇类、酯类、芳烃类等中高沸点的溶剂，如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醇、异丙醇、甲苯、二甲苯，这些有机溶剂在产品生产过程中会大量挥发外排。据相关资料估算，我国包装印刷业 VOCs 的排放量约 200 万～300 万吨/年，约占整个印刷行业总排放量的 80% 以上，包装印刷业的 VOCs 贡献量不容忽视。资料显示，VOCs 对人和环境的危害极大。因此，必须大力推进包装印刷企业 VOCs 综合整治，从源头削减 VOCs 排放，同时对所排放的 VOCs 采取合理有效的治理技术。

新环保法规及各地VOCs排放标准对VOCs的排放限制越来越严，对VOCs排放企业和环保设备提供企业提出了更高的要求。相较于传统的活性炭吸附—催化氧化工艺，沸石转轮浓缩—蓄热式焚烧（RTO，Regenerative Thermal Oxidizer）工艺具有诸多优势，如安全性高、出口浓度波动小、净化率高等特点，沸石转轮浓缩—RTO 不久将成为此类项目的主流工艺和处理设备。

1、工艺流程

沸石转轮浓缩—RTO 工艺流程示意图

1-干式纤维过滤器；2-沸石转轮；3-吸附风机；4-烟囱；5-换热器；6-RTO；7-阻火器；8-脱附风机；9-清吹风机

本技术是沸石转轮吸附同蓄热式焚烧技术的组合工艺，净化系统主要由粉尘过滤装置、沸石转轮浓缩吸附装置、

RTO、风机、换热器、PLC 自动化控制系统组成。该组合技术通过沸石转轮的吸附浓缩使大风量、低浓度有机废气浓缩为小风量、高浓度浓缩气体，高浓度浓缩气再经 RTO 高温燃烧分解为 CO2和H2O 等无机成分。沸石转轮浓缩装置是利用吸附－脱附－浓缩三项连续变温的吸附、脱附程序，通过转轮的旋转，在转轮（被分割成吸附区、脱附区、冷却区）上同时完成 VOCs 的吸附、脱附再生。

组合技术工艺过程：经粉尘过滤装置去除粉尘、颗粒物后的有机废气流过浓缩转轮时，其中的有机物在转轮吸附区域会被吸附下来，经过吸附净化后的废气(约占处理风量的85%~95%)排放到大气中，一小部分废气(约占处理风量的5%~15%)对转轮冷却区降温后经换热器被加热到 180~220℃ 的脱附温度后，流入脱附区，脱附区有机物从吸附剂—沸石上脱离到加热的气流中，转轮得以再生，脱附后的高浓度

VOCs 被送入 RTO 高温焚烧，反应后的高温烟气进入规整蜂窝陶瓷蓄热体，95%的热量被蓄热体吸收并“储存”起来，温度降低到接近RTO入口温度，通常不超过50℃。蓄热体温度升高后，通过切换阀或旋转装置切换气流流向，分别进行蓄热和放热，实现热量的有效回收利用。

2、该工艺具有如下优点：

（1）相较于固定床活性炭吸附浓缩，出口浓度稳定。由于转轮始终处于旋转状态，故转入吸附区的沸石会较快转入脱附区脱附再生，使得吸附区停留时间短。

（2）采用沸石作为吸附剂，因沸石具有不燃性，相较于煤制/木制活性炭，安全性能好。

（3）高温脱附，脱附效率高，使高沸点残留问题迎刃而解。

（4）系统组合紧凑，充分利用热源，节省设备投资和运行费用。首先，脱附后的 VOCs 浓度一般为系统进气浓度的 6~25 倍，可达到 RTO 自持浓度，正常运行中，RTO 辅助加热系统不开启。其次，利用冷却风作为脱附风（常温冷却风经冷却区后温度升到 80~110℃），同时取少量 RTO炉膛高温净化气进一步加热脱附风，达到脱附用温度，可降低运营成本。

（5）氧化系统采用蓄热式焚烧技术（RTO），与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉相比，具有净化效率高（高达 99%以上）、热效率高(≥95%)、运行成本低等特点，浓度稍高时，还可进行二次余热回收，大大降低运营成本。

3、实际应用效果

以北京某印刷厂为例，该厂 VOCs 废气来源于两条印刷线（分别为十色印刷机、八色印刷机），每条印刷线有主排和侧排两个抽风口，总排风量为 40000m3/h，废气主要成分为乙醇、乙酸丁酯，VOCS 浓度为 300~600mg/m3。针对此大风量、低浓度废气，山东舜夫环保科技有限公司为该公司采用了转轮浓缩-RTO 净化装置进行治理，自投入使用一年以来，整套系统运行良好，表 1 的监测结果表明，VOCS 出口浓度低于 30mg/m3，符合国家和地方印刷业大气污染物排放标准。此外，沸石转轮净化率 95%以上，RTO 净化率 99%以上，达到设计要求。

山东舜夫环保科技有限公司采用的该工艺，先采用转轮吸附浓缩，降低了 RTO 设备废气处理量，使得 RTO 规模变小，降低了设备投资费用；尽管有机废气浓度比较低，但经浓缩后，有机废气浓度达到自持浓度以上，所以 RTO 除了首次开机预热需要消耗天然气

（RTO 辅助燃料）外，其他时间 RTO 辅助加热系统无需开启，同时脱附风热源来自于有机废气氧化释放的热能，系统运行费用低。

沸石转轮浓缩—RTO 净化系统采用PLC 全自动化控制并配备液晶触摸显示屏。控制程序监视所有控制器、驱动器、压力开关、压力变送器、热电偶、限位开关、生产线连锁信号和仪表连锁信号。如发生任何异常，人机界面就会显示故障信息，然后通过程序控制采取适当动作，确保系统的安全。

4、结论

实际运行结果表明，沸石转轮—RTO工艺对大风量、低浓度有机废气净化效果好，运行费用低，净化尾气排放符合当前严格的VOCS 排放标准。目前国内转轮浓缩系统90%以上是进口国外的技术和产品，投资高、工期长，亟需开发沸石转轮浓缩技术，打破转轮国外垄断的局面，从而更好地服务于我国的 VOCs 废气治理。