沸石转轮设计计算.docx

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1、沸石转轮设计计算一、沸石转轮如何设计计算沸石转轮吸附浓缩技术的吸附设备系以陶瓷纤维为基材做成蜂窝状的大圆盘轮状系统,轮子表面涂覆疏水性沸石作吸附剂。整个轮面分为吸附区、再生区和吹冷区三个区域，以齿轮带动。有机废气以风机送入转轮吸附区，废气中的VOCs大部分被转轮上的沸石吸附，而使废气变为较洁净的空气排放至大气中；当轮子吸附饱和后转入再生区，以高温加热使被吸附的VOCs脱附出来；经再生后的轮子，再转入吹冷区，降温后继续进行吸附。而被脱附出来的浓缩有机废气，浓缩比例可达到6-20倍，可通过调整转轮速度、再生温度和风量等参数调节。浓缩废气后续一般利用焚烧技术无害化处理或冷凝技术回收利用。沸石吸附转轮

2、对VOCs废气的处理效率受原始废气物理性能和转轮操作参数设定等多方面的影响。因吸附过程属于放热反应，理论上讲原始废气的温度越低越有助于吸附程序的进行；但是同时气流的湿度会随温度的降低而升高，使得水分凝结在转轮上，占据蜂窝内的孔径及吸附孔穴，从而不利于吸附效率。转轮转速较快，会使得转轮没有充裕的时间于再生区内进行脱附程序，沸石上仍有相当多的VOCs未完全脱附，占据了吸附孔穴；从而后续处理无法完全进行，导致转轮吸附效率的下降。但是，转速过慢则可能使得转轮于吸附区内停留时间延长，让转轮内饱和吸附区域增加，造成了处理效率的略微下降。其一般操作设定为2-5转/h。脱附温度的高低对VOCs处理率也有着重要

3、影响。脱附温度增加，可使转轮于再生区内获得充足热能，将吸附在转轮上的VOCS全部脱附而出，此后进人吸附区的转轮吸附效率也随之增加。但脱附温度不可过高，否则会使转体深层余热过多，而不利于吸附程序进行。脱附温度一般设定于170-250C。因此，该技术不适合对高沸点VoCS的处理。该系统系结合吸附、脱附及浓缩焚化三项操作单元为一体，是目前提供防治VOCS之较完善设备，但造价及操作维护成本偏高，并不适用于直接处理高沸点挥发性有机物是其限制所在。较适合每分钟600立方公尺（CMM）高风量以上、VOCs之总碳氢化合物浓度介于500ToOOPPm之废气特性厂家应用。但若废气中含有较多量之高沸点物质，则并不适

4、合单独、直接使用此系统处理之。高沸点VOCs虽容易吸附于沸石转轮上，但由于系统设计之安全考量，使得脱附高沸点VOCS温度不足，所以往往造成脱附不易，且高沸点VOCS将蓄积其上、占据吸附位置，影响系统整体效能。若VOCS废气中含有较多量之高沸点物质，欲应用沸石吸附浓缩系统控制，建议于进入系统前端加装冷凝器、活性碳网栅及除雾器等设备，如此将可有效处理高沸点VOCS。而若是废气中含有高浓度之颗粒，则必须以微粒处理装置设置于沸石转轮之前端，以避免这些颗粒于沸石之蜂巢结构中沉积，其中最简单的微粒过滤装置为单层涂布，但其仅针对较大颗粒之过滤效果较佳，无法有效处理较小粒径之颗粒，因此适用于既设、无空间之工厂

5、，其对沸石转轮之寿命延长仍然有限。而拟新设置之工厂，若能预留空间给较有效之微粒处理装置(如袋式集尘装置)，方可使沸石转轮之寿命有效延长之。二、沸石转轮系统的组成沸石吸附转轮焚化系统系利用吸附一脱附一浓缩焚化等三项连续程序，其设备特性适合处理高流量、低污染物浓度及含多物种之VOCS废气，其主要应用于排放较稀薄且接近周界温度之污染物工业，典型应用如影印、涂装制程及半导体工厂等相关产业。沸石吸附转轮组合(CaSSette)为一中心轴承与轴承周围之支撑圆形框架支撑着转体，转体由沸石吸附介质与陶瓷纤维制成。转轮上包含用以分开处理废气及处理后释出干净气体之密封垫，其材质为需能承受VOCS腐蚀性及高操作温度

6、之柔软材料制成(一般为硅)。密封垫将蜂巢状沸石吸附转轮组合隔离成基本之吸附区(AdSOrPtiOnzone)及再生脱附区(RegenerationZOne；desorptionzone),但为提升转轮之吸附处理能力，则常见于前二区间加一隔离冷却区(CoolingzoneorPurgezone)通常吸附区为较大，而脱附区及冷却区则为两个较小且面积相等之处理侧。有时为特殊需求亦可分成更多串联区；而吸附转轮由一组电动驱动设备用以旋转转轮，故转轮处理时为可变速、且可控制每小时旋转2至6转之能力。工厂所排放出之VOCS废气进入系统后，第一阶段系经过疏水性沸石所组成之转轮，VOCS污染物质首先于转轮上进行

7、吸附；第二阶段之脱附程序是由与后端焚化系统热交换后预热之经冷却区处理后废气(约180至250C),使其通入转轮内利用高温将有机物脱附下来，此时出流污染物浓度大约可控制为入流废气之5至20倍左右，而脱附下来之有机物则可于第三阶段进行温度于70OC以上之焚化或进行冷凝回收再利用等程序，如此可以减少后续之废气处理单元尺寸、操作经费及设备初设费用。沸石转轮之处理单元如下：(1)沸石转轮的机体是由一些特定的固体基材涂布上一层吸附剂粉末组成，基材是以陶瓷或玻璃或活性碳纤维经烧结所做成，其中陶瓷纤维因具备耐高温、热稳定性高、可水洗、不可燃及耐酸碱的特性而最受广泛使用，吸附剂的种类则视欲处理的气体成分而有所不

8、同，一般可采用活性炭、沸石等。转轮厚度一般为25Cln-45cm。（2）沸石转轮之基质为陶瓷纤维表面涂布一层吸附剂，一般为活性炭或疏水性沸石，制成蜂巢状圆形转轮，再分为两个区域，分别为吸附处理区及再生脱附区，但为提升转轮之吸附能力，有时会设计于两区之间多一个冷却区，通常吸附区较大，脱附区与冷却区为两个较小且面积相等之处理区域。（3）热回收设备：将VOCS燃烧或氧化后之干净空气其温度高达500-700C,将此部分空气经由热交换器将热能加以回收，同时将干净空气温度降低后将其导至转轮脱附区为转轮进行脱附作用；若温度太高则转轮可能发生燃烧，因此进入转轮之温度不可太高，一般会设置两段热回收设备并增设一鼓风机导入新鲜空气与燃烧后之空气混合，以控制脱附温度在180-220C之范围内。为处理VOCS废气，除了沸石吸附转轮焚化系统外，并可在制程端如光阻涂布机台或去光阻制程废气出口端加装冷凝器，预先分流处理高沸点VOCs（如MEA、BDG、DMSO）o