沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮裝置的工作過程通常劃分為吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷凍區(qū)三個(gè)部分。廢氣經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū),隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng),吸附了有基物的沸石吸附劑旋轉(zhuǎn)到脫附區(qū),在熱空氣的吹掃下將有基物脫附出來。根據(jù)初始?xì)饬髦杏谢餄舛鹊牟煌?,脫附后氣流中有基物的濃度可以濃縮5~30 倍,然后引入到RTO 或RCO 中進(jìn)行氧化凈化,對有價(jià)值的有基物也可以進(jìn)行冷凝回收。經(jīng)過再造后的轉(zhuǎn)輪區(qū)域由于溫度較高,不利于后續(xù)的有基物吸附,通常設(shè)計(jì)一段再造區(qū),利用冷風(fēng)進(jìn)行降溫后再轉(zhuǎn)移到吸附區(qū)重新用于吸附凈化。
吸附濃縮裝置的設(shè)計(jì)目的是將低濃度的有基物通過吸附濃縮轉(zhuǎn)變?yōu)楦邼舛鹊挠谢?,然后再進(jìn)行處理(高溫焚燒、催化燃燒或冷凝回收),以降低廢氣的處理費(fèi)用。因此,該裝置只適用于低濃度的廢氣處理,一般以低于1500mg/m3 為宜,在實(shí)際應(yīng)用中濃度幾十至幾百mg/m3 的廢氣居多,若廢氣濃度過高,濃縮倍數(shù)將受限,背離了濃縮裝置的設(shè)計(jì)初衷。
廢氣的溫度、濕度對沸石的吸附能力均具有重要影響。有基物在沸石上的吸附為物理吸附,溫度越低越有利于吸附,因此一般規(guī)定進(jìn)入裝置的廢氣溫度宜低于40℃。對于沸點(diǎn)較高的有基物,沸石的吸附容量大,吸附溫度可以適當(dāng)提高。如果廢氣的溫度過高,需要采用轉(zhuǎn)輪進(jìn)行濃縮處理時(shí),先采用換熱等方式進(jìn)行降溫處理。
轉(zhuǎn)輪中所用的沸石材料為硅鋁分子篩,通常吸水能力很強(qiáng),在裝入轉(zhuǎn)輪之前需要對其進(jìn)行疏水改性處理,以降低對水的吸附能力,從而提高對有基物的吸附能力,但難以做到完全疏水,成型后還是會具有一定的吸水能力。廢氣的濕度越高,對水分的吸附能力越強(qiáng),對有基物的吸附能力影響越大,當(dāng)廢氣濕度超過百分之80時(shí),對水的吸附能力會迅速提高,因此一般規(guī)定進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪的廢氣相對濕度應(yīng)低于百分之80。當(dāng)廢氣的相對濕度超過百分之80時(shí),可采用降溫、升溫降濕(降低相對濕度)等方式進(jìn)行處理。
廢氣中的細(xì)顆粒物會附著在沸石蜂窩體中,使吸附層的阻力增加,對沸石的吸附能力產(chǎn)生明顯影響。特別是噴涂廢氣中的漆霧對沸石吸附能力的影響非常大,漆霧黏附在沸石表面,堵塞吸附通道,使有基物難以擴(kuò)散到材料內(nèi)部,沸石的吸附能力快速衰減。同時(shí),由于漆霧的可燃性強(qiáng),在采用熱空氣進(jìn)行沸石再造時(shí)易發(fā)生爆燃等平安事故。因此,在廢氣進(jìn)入吸附層之前需要對顆粒物進(jìn)行過濾處理,進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的廢氣中的顆粒物含量要盡可能低,在工程技術(shù)規(guī)范中規(guī)定顆粒物濃度不應(yīng)超過1mg/m3。
苯乙烯、丙烯酸、甲醛等易聚合的化合物吸附到沸石上后會發(fā)生聚合反應(yīng)而難以脫附下來,沸點(diǎn)大于220℃的物質(zhì)(如三乙醇胺、鄰苯二甲酸酯類等)吸附到沸石上后也會造成脫附困難。上述物質(zhì)均會造成沸石失活,因此不適合采用沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行處理。