VOCs分子筛转轮吸附技术

VOCs分子筛转轮吸附技术

挥发性有机化合物（volatileorganiccompounds，VOCs）是空气污染物特别是雾霾的主要污染源之一。世界卫生组织等机构将VOCs定义为：在标准大气压下，熔点低于室温、沸点在323.15～533.15K的有机化合物总称，如苯、甲苯、二甲苯、萘等。VOCs来源于石油化工、制药、印刷、制鞋、汽车制造、电子制造等行业，据测算，全国挥发性有机物（VOCs）排放量高达3000多万吨，VOCs不仅对环境造成破坏，也给人类健康带来威胁。

世界各国都制定出了对VOCs排放量的相关法律法规，尽量减少乃至消除VOCs的排放。但是，受到生产技术水平限制，以及成本压力，大多数控制VOCs排放的方式还只能在处理尾气阶段。目前控制VOCs排放含量的方法主要包括回收技术和销毁技术。

在实际操作中，往往根据废气中VOCs的风量、浓度、种类、经济价值等具体情况选择其中一种或是几种组合使用。

分子筛转轮吸附技术，是VOCs回收技术之一。

VOCs分子筛转轮吸附技术

源于1950年美国人Bryant发明的转轮除湿技术，1990年由日本公司用于VOCs净化。该技术既可用于回收VOCs也可用于销毁VOCs，该技术适用于低浓度VOCs废气，通过分子筛转轮系统富集浓缩后可回收或销毁。

VOCs分子筛转轮吸附系统主要包括吸附VOCs分子筛转芯（蜂窝状块体，HoneycombMonolithicAdsorbent）、气体过滤装置、转动装置、风机等组成。吸附VOCs分子筛转芯是其核心部分。转芯可经分隔板分为三个区域：吸附区、再生区、冷却区。为防止各区域之间串风，每个区域使用分隔板隔开，分隔板使用的是耐高温、耐腐蚀的橡胶密封材料。转芯在马达的驱动下以一定的转速运行。

1-风机、2-吸附区、3-冷却区、4-再生区、5-空气加热器、6-再生风机

图1VOCs分子筛吸附浓缩净化系统

含有VOCs污染的空气经过滤后由风机送至分子筛吸附转轮的吸附区，如图1所示，吸附剂转子由马达经过皮带带动，以一定的速度缓慢转动，低浓度的有机气体由风机送至分子筛转轮吸附剂，通过吸附剂的蜂窝孔得到净化，净化后的气体从蜂窝孔另一端排出。随着吸附的不断进行，分子筛轮吸附剂中吸附接近饱和的部分转入再生区，被从反方向吹扫的热空气脱附解吸，脱附下来的VOCs被收集起来进行集中处理，分子筛转轮吸附剂被再生的部分进入冷却区经过冷却降温后，转入吸附区再次进行吸附操作。分子筛转轮吸附剂经历着吸附-脱附-冷却的重复过程。一般再生空气的风量小于处理风量，这样再生出口的VOCs浓度被浓缩，因此该方法也称为VOCs分子筛吸附浓缩技术。

分子筛转轮吸附具有运行稳定、结构紧凑、单位床层阻力小及占地面积小等优点，已使用在印刷、集成电路、塑料加工、喷漆生产线等会产生低浓度大风量有机废气的生产中。

分子筛转轮吸附剂

分子筛吸附转轮用到的蜂窝结构吸附剂制备方法主要有涂覆式、沉浸式和成型式3种，使用的吸附材料主要有活性炭、活性炭纤维和沸石分子筛3种。

活性炭孔穴丰富，比表面积大，具有较好的广谱适用性，相比沸石分子筛吸附容量要大，是目前使用zui广泛的吸附剂。不过湿度对其吸附性能有较大影响，当废气中有大量水蒸气时，吸附性能会大幅降低。而且由于解吸时温度较高，存在易燃等安全性隐患。

活性炭纤维是继活性炭后研制出新型吸附材料，其商业化生产始于上个世纪六十年代。与颗粒和粉末活性炭相比，活性炭纤维具有很高的抗拉强度和弹性，因而可以加工成为布、织物、纸、毡等多种形式。活性炭纤维有直接成型为蜂窝状，制作成吸附转轮。不仅如此，活性炭纤维有很高的比表面积，其BET比表面积可达1000~2000m2，且孔径分布窄、均匀，并以微孔为主，其吸附量大，吸附快，再生容易，具有优异的吸脱附性能。活性炭纤维的应用领域也非常的广泛，在水处理、空气净化中都有使用。

VOCs分子筛转轮吸附市场

被称为*zui严的《大气污染防治法》于2016年1月1日起施行，其中明确规定生产、进口、销售和使用含挥发性有机物的原材料和产品的，其挥发性有机物含量应当符合质量标准或者要求。“十三五”规划纲要也将VOCs纳入总量控制目标。随着排污费收费政策和补贴政策逐渐落地，VOCs治理将逐步放开。

中华环保联合会秘书长张永红表示，预计VOCs治理市场将迎来新一轮的爆发式增长，而“分子筛吸附浓缩转轮”预计将有上百亿的市场需求。

有机构估算，假设VOCs气体密度均为0.8g/L，VOCs在工业园区的潜在治理市场空间，至少将达到400-600亿元。其中，石油炼制行业所占市场空间zui大，近200亿元、机械设备制造和印刷市场空间也达到100亿元。截至2015年，VOCs治理市场的已发生空间约为50亿元，主要集中在石油化工业以及印刷行业。到2020年，剩余市场空间约为500亿元，具有相当大的增长潜力。