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從國(guó)際上的“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”，中國(guó)在世界人的眼里一直是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，所以每年的VOCs排放量都是排在世界第*的位置，國(guó)內(nèi)的自然環(huán)境已經(jīng)因此受到了嚴(yán)重的影響，治理VOCs的排放十分緊迫。本文主要論述的是：沸石轉(zhuǎn)輪濃縮焚化腐蝕性技術(shù)可以有效的吸附VOCs，可以推進(jìn)VOCs的排放治理，且存在著其獨(dú)有的效果和優(yōu)勢(shì)。

 

一、序

 

我的制造業(yè)相當(dāng)發(fā)達(dá)，作為一個(gè)傳統(tǒng)的制造業(yè)大國(guó)，每年的VOCs排放量都穩(wěn)居世界第*，據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年的廢氣排放中，VOCs的排放量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)二氧化硫、氮氧化物和粉塵的排放量，總的排放量已經(jīng)達(dá)到了2000萬(wàn)噸。所以要想保護(hù)好大氣，控制VOCs的排放量至關(guān)重要。

 

當(dāng)然我們國(guó)家已經(jīng)意識(shí)到治理VOCs的重要性，因此近些年來(lái)出臺(tái)的政策如：

 

《大氣污染防治法》《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》，都在有意識(shí)的控制VOCs的排放量以及提出一些相應(yīng)的治理方法，業(yè)內(nèi)人士經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)的分析后推測(cè)，后期我國(guó)將會(huì)繼續(xù)出臺(tái)一些與之配套的政策，這些政策的重點(diǎn)主要放在治理標(biāo)準(zhǔn)、重點(diǎn)行業(yè)整治方案、排污費(fèi)征收等不同方面，我國(guó)的治理工程市場(chǎng)，也將會(huì)因?yàn)檫@些政策的出臺(tái)和兌現(xiàn)，呈現(xiàn)出千億的市場(chǎng)擴(kuò)張，而其中VOCs的治理，作用將十分明顯。

 

(一)什么是沸石

 

沸石(zeolite)是一種天然性的礦石，主要結(jié)構(gòu)是晶體結(jié)構(gòu)。天然的沸石中含有鈉、鈣、鉀、鋇、含水鋁硅酸鹽等成分，具有較強(qiáng)的吸水性。該天然礦石是1756年被發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)榈V物學(xué)家克朗斯提(Cronstedt瑞典)觀察到該礦石在燃燒的時(shí)候會(huì)有沸騰的現(xiàn)象，所以將該天然礦石命名為“沸石”(瑞典文zeolit)。

 

(二)沸石的分子結(jié)構(gòu)

 

瑞典人Carl Munters在發(fā)現(xiàn)“沸石”的基礎(chǔ)上，提出利用改礦石的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)輪應(yīng)用到分離的過(guò)程當(dāng)中，取得了成功之后申請(qǐng)了該項(xiàng)技術(shù)的專(zhuān)利，申請(qǐng)的年份為1974年。1986年，瑞典的Munters公司首次利用具有吸附性的蜂窩狀沸石轉(zhuǎn)輪用到VOCs的廢氣處理上。

 

1988年，日本的株式會(huì)社西部技研公司為進(jìn)行VOCs凈化處理，研究得出：若是將加工好的波紋形以及平板形陶瓷纖維紙采用無(wú)機(jī)粘合的方式做成蜂窩狀的轉(zhuǎn)輪，然后再將具有吸水性的沸石涂抹在這個(gè)轉(zhuǎn)輪的通道上，該轉(zhuǎn)輪就成為了吸附性轉(zhuǎn)輪，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，該吸附性轉(zhuǎn)輪對(duì)于VOCs的凈化處理十分有效。

 

二、沸石轉(zhuǎn)輪及RTO燃燒爐介紹

 

(一)沸石分子篩

 

所謂沸石分子篩，就是沸石轉(zhuǎn)輪的吸附劑，沒(méi)有這個(gè)，沸石轉(zhuǎn)輪將對(duì)VOCs沒(méi)有任何的處理效果。而沸石分子篩屬于一種結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，化學(xué)通式為:Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。

 

其中M代表陽(yáng)離子，m表示其價(jià)態(tài)數(shù)，z表示水合數(shù)，x和y是整數(shù)，改結(jié)構(gòu)被活化后，里頭的水分子會(huì)消失，剩下的成分就會(huì)自動(dòng)形成籠形結(jié)構(gòu)，孔徑為3~10Å。

 

一般情況下，分子篩晶體中都會(huì)有很多大小不一的空穴，不同空穴之間會(huì)有直徑相同的“孔”也稱(chēng)為“窗口”相連。因?yàn)榉肿雍Y的空穴可以吸附比其孔徑小的分子，而比其孔徑大的分子就會(huì)被其排除在外，這就起到了篩分分子的作用，并因此得名分子篩。

 

對(duì)比于其他的分子來(lái)說(shuō)，分子篩具有兩個(gè)較為顯著的特點(diǎn)：第*，表面的路易斯中心極性很強(qiáng);第二，沸石的籠或通道尺寸都偏小，所以其引力場(chǎng)都偏強(qiáng)。其主要表現(xiàn)有兩種形式，如下圖：

 

 

(二)RTO燃燒塔

 

迄今為止，RTO在VOCs凈化中的應(yīng)用已有30多年的歷史，可以說(shuō)技術(shù)成熟、應(yīng)用普遍。究其原因是因?yàn)镽TO的眾多優(yōu)勢(shì)之處，例如：

 

A.幾乎可以處理所有含有VOCs的廢氣

 

B.可以處理大風(fēng)量、低濃度的VOCs

 

C.處理VOCs的流量彈性很大

 

D.可以適應(yīng)廢氣中VOC的組成和濃度的變化、波動(dòng)

 

E.對(duì)廢氣中夾帶少量粉塵、顆粒物不敏感

 

F.在合適的廢氣濃度條件下(一般>2--3g/m，視VOCs的熱值而定)無(wú)需添加輔助燃料而實(shí)現(xiàn)自供熱操作

 

A.凈化效率高(三室>99%，兩室95%--98%)

 

B.整個(gè)裝置壓損小、維護(hù)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)

 

優(yōu)點(diǎn)多少都是相對(duì)的，關(guān)鍵是RTO凈化VOCs雖不是一勞永逸，但是根據(jù)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)管理、操作、維護(hù)等方面麻煩事情確實(shí)很少。

 

三、沸石轉(zhuǎn)輪濃縮焚化腐蝕性技術(shù)介紹

 

該項(xiàng)技術(shù)的基本邏輯構(gòu)思是：利用沸石的分子篩特性，把低濃度高風(fēng)量工業(yè)廢氣當(dāng)中的VOCs進(jìn)行分離以及濃縮，而后對(duì)這些篩選出來(lái)的含有大量的VOCs的高濃度、小風(fēng)量的空氣，用燃燒的方式去進(jìn)行凈化處理。

 

具有吸附性能是沸石的一個(gè)非常優(yōu)越的特性，正因?yàn)檫@個(gè)特性，沸石轉(zhuǎn)輪就可以分裝到吸附、脫附、冷卻等三個(gè)不同的區(qū)域當(dāng)中，若是在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)控制下，能夠以每小時(shí)3--8轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，就可以將這三個(gè)區(qū)域很好的與處理空氣、冷卻空氣和再生空氣的風(fēng)道相連接，為了防止發(fā)生區(qū)域之間的串風(fēng)和殼體之間的漏風(fēng)，在分隔板、吸附輪、殼體等可能發(fā)生串風(fēng)和漏風(fēng)的地方都安裝了耐高溫、耐溶劑的氟橡膠密封材料。

 

被污染的空間被鼓風(fēng)機(jī)送入吸附輪，這些空氣在通過(guò)吸附輪通道的時(shí)候，空氣中含有的VOCs成分就會(huì)被吸附劑吸附，空氣就此得到了凈化，而后吸附輪進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作，將已經(jīng)吸附飽和的輪轉(zhuǎn)送到脫附區(qū)進(jìn)行高溫接觸處理，VOCs會(huì)隨之脫附，進(jìn)入到脫附空氣，吸附輪也就干凈了，也就是我們所謂的得到了再生。

 

通過(guò)冷卻操作之后就可以再次回到吸附區(qū)，這就是一系列的可再生且持續(xù)的吸附、脫附、冷卻循環(huán)過(guò)程。在這一系列的過(guò)程中，脫附的空氣僅為處理風(fēng)量的1/10，脫附后空氣的VOCs濃度為脫附之前的倍，所以脫附過(guò)程也稱(chēng)為VOCs的濃縮過(guò)程，濃縮成功之后空氣就會(huì)通過(guò)脫附的煙道被送入RTO塔內(nèi)進(jìn)行焚化處理。其工作流程(圖3)如下。

 

 

圖3沸石轉(zhuǎn)輪濃縮焚化技術(shù)簡(jiǎn)圖

 

沸石轉(zhuǎn)輪利用分子篩的篩選特性來(lái)作為吸附劑使用，同時(shí)還兼具了耐高溫、較高機(jī)械強(qiáng)度等性能，符合高頻次的連續(xù)吸附要求，也符合高頻次連續(xù)脫附的要求，所以很適合用來(lái)進(jìn)行VOCs的空氣凈化。

除此之外，其還能根據(jù)VOCs成分的不同，采用更加具有針對(duì)性的高效率沸石分子篩來(lái)做吸附劑，進(jìn)而更加高效的治理VOCs，從而達(dá)到較為理想的治理效果。

 

通過(guò)實(shí)際考察和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)記錄發(fā)現(xiàn)，沸石分子篩的吸附效率普遍能夠達(dá)到95%以上，如下圖(根據(jù)某IC廠(chǎng)使用沸石轉(zhuǎn)輪濃縮焚化設(shè)備監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù))如(圖4)所示。

 

 

圖4沸石轉(zhuǎn)輪濃縮焚化設(shè)備監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)圖

 

通過(guò)該表可以清晰的看出，沸石分子篩對(duì)VOCs的濃度要求很低，其吸附效率基本不受廢氣源VOCs濃度的影響。

 

因此，針對(duì)目前芯片制造業(yè)、LCD面板業(yè)、半導(dǎo)體業(yè)，其固定的生產(chǎn)方式必須要用到大量的有機(jī)溶劑，用以作為清洗劑、光刻膠、剝離液、稀釋劑等，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，這些有機(jī)廢氣都是大風(fēng)量、低濃度的廢氣，所以要想高效的治理這一類(lèi)的含有VOCs成分的廢氣，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮法是現(xiàn)階段*為有效的治理方式。

 

現(xiàn)在新型新型吸附劑正在開(kāi)發(fā)當(dāng)中，我國(guó)的轉(zhuǎn)輪制作技術(shù)和密封技術(shù)也在不斷的提高，轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù)的實(shí)用性和處理效果也將得到大幅度的提升，該項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)的時(shí)間里將突破行業(yè)的壁壘，受到更加廣泛的應(yīng)用。
在不久的將來(lái)在我們大家的一致努力之下我們會(huì)甩掉VOCs排放大國(guó)這個(gè)帽子的，將藍(lán)天變的更藍(lán)