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環(huán)保展指出，揮發(fā)性有機化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）廣泛存在于工業(yè)廢氣中，包括石油化工、噴漆、印刷和制藥等行業(yè)。VOCs不僅對環(huán)境構(gòu)成威脅，還可能對人體健康產(chǎn)生負面影響。因此，有效地控制和處理VOCs排放至關(guān)重要。在眾多控制技術(shù)中，分子篩因其高效性和穩(wěn)定性，廣泛應運在VOCs治理領域。

分子篩是一類具有均勻微孔，主要由硅、鋁、氧及其它（專業(yè)各類VOCs治理RTO、RCO、CO、冷凝器、噴淋塔、活性炭/樹脂/沸石吸脫附等設備廠家：樊13141458653微信同）一些金屬陽離子構(gòu)成的吸附劑或薄膜類物質(zhì)，其孔道的直徑在分子尺度上，使得分子篩可以根據(jù)分子的大小進行選擇性吸附。沸石分子篩是指那些具有分子篩作用的天然及人工合成的晶態(tài)硅鋁酸鹽。沸石分子篩晶體具有吸附性、可交換性等諸多優(yōu)良性能，在VOCs治理中也有廣泛的應用。

一、分子篩與活性炭的比較

1.分子篩的基本特性及應用

環(huán)保展指出，分子篩對某些特定尺寸的VOC分子有較高的選擇性，這使得它在需要針對性去除特定組分的應用中表現(xiàn)優(yōu)異。分子篩的主要優(yōu)點包括：

高選擇性：能夠針對特定大小的分子進行吸附，尤其適用于分子大小差異顯著的混合物。

高熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性：可以在較高的溫度下使用，適合于熱再生。

可重復使用：經(jīng)過適當?shù)脑偕幚恚梢远啻问褂茫娱L其使用壽命。

2.活性炭的基本特性及應用

活性炭是一種被廣泛使用的吸附材料，以其高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)而著稱。它對各種類型的VOCs均有較好的吸附效果。活性炭的主要優(yōu)點包括：

廣泛的吸附能力：能夠吸附多種化學物質(zhì)，尤其是極性和非極性有機物。

成本相對較低：在眾多吸附材料中，活性炭的成本相對較低，使得其在工業(yè)應用中更經(jīng)濟。

易于獲得：活性炭的來源廣泛，制備技術(shù)成熟。

3.比較分析

（1）選擇性：

分子篩：對特定分子有更高的選擇性，適用于需要針對特定VOCs成分的場合。

活性炭：吸附范圍廣，但缺乏選擇性，可能導致非目標氣體也被吸附，影響吸附效率。

（2）再生與耐用性：

分子篩：能夠在較高溫度下進行再生，且不易受到熱分解影響。

活性炭：再生時容易造成孔結(jié)構(gòu)損壞，導致吸附能力下降。

（3）成本考量：

分子篩：初始成本較高，但由于其高效的再生能力和長期的穩(wěn)定性，分子篩不需要經(jīng)常更換，使用成本低，維護成本低，長期成本可能較低。

活性炭：初始成本較低，但頻繁更換和再生的成本可能較高。

4.應用選擇

環(huán)保展說明，選擇分子篩還是活性炭主要取決于處理需求和經(jīng)濟考慮。對于需要高選擇性和可以承受較高初期投資的場合，分子篩是更好的選擇。而對于處理范圍廣泛的VOCs且預算有限的情況，活性炭可能更為合適。在實際應用中，這兩種材料有時也會被結(jié)合使用，以利用各自的優(yōu)點，達到最佳的處理效果。

二、沸石分子篩在VOCs治理領域的應用

沸石分子篩在VOCs治理中，主要以盤式轉(zhuǎn)輪、筒式轉(zhuǎn)輪和固定床分子篩的形式進行應用。

1盤式轉(zhuǎn)輪

盤式沸石轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)分區(qū)為吸附區(qū)、再生區(qū)及冷卻區(qū)三個部分，一般都是按10:1:1的分區(qū)比例。

（1）吸附區(qū)：

廢氣迎風面，一般風速控制在2-4Nm/s，凈化效率一般在90-97%，凈化氣進入煙囪。

（2）冷卻區(qū)：

一般采用制程氣進行冷卻，一方面降低了冷卻區(qū)沸石的溫度，使得其具有吸附性，另外也順利實現(xiàn)了熱能回收。

（3）脫附區(qū)：

將經(jīng)過熱回收的氣體，再進行加熱溫度到200℃左右，進入脫附區(qū)進行冷卻。脫附再生的風量一般是進氣的10-20倍。當進行高溫再生，最高溫度可達到300℃左右，需要在設計時選擇高溫再生型轉(zhuǎn)輪。

（4）常見沸石轉(zhuǎn)輪不適用處理的物質(zhì)

在分子篩轉(zhuǎn)輪上易發(fā)生聚合反應的烯烴類物質(zhì)、有機硅氧烷、沸點超高260℃以上的大分子物質(zhì)等，可能會對轉(zhuǎn)輪造成永久性損壞。按無法處理的物質(zhì)成分、不允許進入轉(zhuǎn)輪的物質(zhì)和限制進入轉(zhuǎn)輪的物質(zhì)劃分如下表所示。

表1 轉(zhuǎn)輪無法處理的物質(zhì)成分

表2 不允許進入轉(zhuǎn)輪的物質(zhì)

表3限制進入轉(zhuǎn)輪的物質(zhì)

基材及沸石晶體結(jié)構(gòu)的破壞是不可逆，聚合物導致通氣道堵塞基材及沸石晶體結(jié)構(gòu)的破壞是不可逆，聚合物導致通氣道堵塞可逆的。高沸點物質(zhì)殘留導致的石通氣道堵塞是可逆，特定離線活化工藝可恢復原始性能的80-90%。

我們再按照這個標準再劃分總結(jié)，如下：

（5）沸石轉(zhuǎn)輪技術(shù)存在的問題與不足

A.轉(zhuǎn)輪技術(shù)存在的問題

轉(zhuǎn)輪并不是對所有的氣體都能處理。

對一些不易處理的廢氣，如易聚合的烯烴、炔烴組分（脫附時容易聚合堵塞）、苯乙烯、涂裝行業(yè)UV漆的聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯等，沸石就顯得無能為力。

轉(zhuǎn)輪對廢氣的濃縮能力與自身的吸附容量有關(guān)。

通常所說“轉(zhuǎn)輪對廢氣能濃縮20~40倍”，只是個概念問題。如果廢氣濃度本來就很低，不要說濃縮到40倍，就是50倍60倍都是有可能的。如果廢氣濃度高，比如1000mg/m³，那恐怕連10倍的濃縮比也達不到。

任何一種吸附裝置都有吸附周期的問題。

也就是說，任何一個吸附裝置都有破點的問題，如果吸附操作中在即將達到破點時才切換，當運行不穩(wěn)定時，就很容易超標；但是如果在距離破點還有較長的時間就提前切換，就不會超標。所以，一般轉(zhuǎn)輪設定的吸附時間都會比達到破點的時間要短得多，因而很容易做到達標排放。

廢氣通過床層的風速是由它的停留時間決定的，對濃度較稀的廢氣，可以采用較大的風速。設計人員在設計轉(zhuǎn)輪風速時，要根據(jù)氣體的濃度進行選擇。由于采用轉(zhuǎn)輪處理的廢氣濃度一般都較低，所以可以采用較大的風速。但轉(zhuǎn)輪的風速不是隨意提升的，也必須考慮阻力問題。因此，轉(zhuǎn)輪的吸附層厚度最大也不會超過500mm。

此外轉(zhuǎn)輪還存在以下不足：

i.從結(jié)構(gòu)上看，轉(zhuǎn)輪屬移動床在運行時會將處理系統(tǒng)內(nèi)所有部分都旋轉(zhuǎn)起來，這就導致運行時的能耗會增加；把用于氣流切換的閥門變成了與吸附單元硬摩擦的密封件，并將這些密封件固定在不同的位置，用于和旋轉(zhuǎn)的每個吸附單元進行接觸，以實現(xiàn)氣體的切換。這無疑會增加設備制造的難度。尤其是密封件，國內(nèi)很少生產(chǎn)，基本依賴進口。

ii.不少轉(zhuǎn)輪的脫附都是采用高溫（180℃~200℃）脫附，這不僅造成了能源浪費，也不利于資源回收。即使為了與后續(xù)的催化燃燒相銜接，也沒必要采用高溫去脫附。可以采用低溫脫附后對脫附氣再加熱，這樣就能實現(xiàn)節(jié)能。因為此時省去了對整個吸附系統(tǒng)加熱的能量，同時采用較低的溫度脫附，也省去了對床層進行冷卻的能量（對于含氯的揮發(fā)性有機物，在采用轉(zhuǎn)輪濃縮進行處理后，不可再進行催化燃燒，因為那樣將會產(chǎn)生毒性更強的光氣或二英）。

iii.部分研究認為，由于沸石轉(zhuǎn)輪的脫附比熱相對較低的空氣或工業(yè)氮氣作為脫附介質(zhì)，必須依靠脫附才能確保較高的再生效率。但這種觀點是基于“溫度越高脫附效果越好”的錯誤脫附規(guī)律的認識。實際生產(chǎn)中，脫附效率與脫附溫度并不存在一定的正相關(guān)，即不同的吸附質(zhì)均存在對應的理想脫附溫度，而這一溫度點與吸附質(zhì)的沸點并不存在直接關(guān)聯(lián)。

2筒式轉(zhuǎn)輪

筒式沸石轉(zhuǎn)輪除了材料加工上的差異，從結(jié)構(gòu)上和盤式有很大的區(qū)別，利用模塊化沸石材料填充成筒狀結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)VOCs的吸附濃縮。結(jié)構(gòu)分區(qū)上沒有了盤式的冷卻區(qū)，當濃縮倍率一樣的話，其脫附能耗高于盤式轉(zhuǎn)輪。筒式轉(zhuǎn)輪的濃縮倍率最高可以做到50倍，濃縮倍率越高其搭配的燃燒裝置或其他就規(guī)格越小，其模塊化沸石便于安裝和維護也是設備的一大特點。