CN114225640A - 一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统及方法，该系统包括吸附系统和脱附系统，吸附系统包括顺次设置的沸石转轮吸附区、吸附风机、排气筒；脱附系统包括顺次设置的沸石转轮二级冷却区、沸石转轮一级冷却区、第一换热器冷流、沸石转轮脱附区、脱附风机、第二换热器冷流、催化燃烧炉、第一换热器热流、第二换热器热流、排气筒。该系统的核心装备为设置有二级冷却的沸石转轮，沸石转轮的高温吸附区通过二级降温，在得到有效冷却后进入吸附区进行吸附工作。温度降低可使沸石吸附容量增大，因此该系统可有效增加沸石转轮吸附区的净化效率。

Description

一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统及方法
【技术领域】
本发明涉及挥发性有机废气治理的技术领域，特别是一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统及方法。
【背景技术】
VOCs排放种类多样，情况复杂，单一VOCs处理技术很难应对实际工业VOCs排放，沸石转轮-催化氧化技术在涂装、涂料、印刷等行业VOCs处理中被认为是先进、可靠的组合技术。沸石转轮主要包括吸附区、脱附区和冷却区。吸附区用于VOCs吸附；脱附区用于沸石转轮再生；冷却区用于冷却高温脱附后的沸石模块，为吸附操作做准备。由于冷却区采用常温废气进行风冷，风量与脱附区相同，无法有效将脱附区的高温模块冷却至常温。这会导致冷却区床层进入吸附区仍带有一定温度，废气通过吸附区后，温度会升高3-5℃，而吸附温度高会导致吸附量减少。为了强化VOCs吸附过程，降低进入脱附区的沸石模块的温度是一种有效的途径，现提出一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统及方法。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统及方法，利用多级冷却解决沸石转轮模块进入吸附区后温度过高的问题，强化吸附过程。
为实现上述目的，本发明提出了一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统，包括沸石转轮、吸附风机、排气筒、脱附风机、催化燃烧炉、第一换热器和第二换热器，所述沸石转轮上周向顺次布置有吸附区、脱附区、一级冷却区、二级冷却区，所述沸石转轮的吸附区出口与吸附风机入口相连，所述吸附风机出口与排气筒相连，所述沸石转轮的二级冷却区出口与一级冷却区入口相连，所述沸石转轮的一级冷却区出口与第一换热器的冷流入口相连，所述第一换热器的冷流出口与沸石转轮脱附区入口相连，所述沸石转轮的脱附区出口与脱附风机入口相连，所述脱附风机出口与第二换热器的冷流入口相连，所述第二换热器的冷流出口与催化燃烧炉入口相连，所述催化燃烧炉出口与第一换热器的热流入口相连，所述第一换热器的热流出口与第二换热器的热流入口相连，所述第二换热器的热流出口与排气筒相连。
作为优选，所述沸石转轮通过单向转动控制其内部同一扇形区域逐一经过吸附区、脱附区、一级冷却区、二级冷却区，并依次进行常温吸附浓缩、高温脱附再生、高温初冷、二级冷却至常温四个过程。
作为优选，所述催化燃烧炉用于将脱附产生的高浓VOCs废气通过催化氧化进行净化，包括沿废气处理方向依次设置的加热系统和催化剂床层。
本发明还提出了一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理方法，包括以下步骤：
S1.吸附过程：废气先进入沸石转轮的吸附区进行吸附净化，之后经吸附风机牵引，进入排气筒排放；
S2.脱附过程：废气先进入沸石转轮的二级冷却区进行一次预热，再进入沸石转轮的一级冷却区进行二次预热，之后进入第一换热器的冷流管路加热至脱附温度，再进入沸石转轮脱附区完成脱附操作，富集成为高浓VOCs废气，随后经脱附风机输送，进入第二换热器冷流进行预热，再进入催化燃烧炉进行氧化净化，随后逐次经过第一换热器和第二换热器热流管路，分别加热沸石转轮脱附区入口废气和催化燃烧炉进口废气，最后进入排气筒排放。
作为优选，所述沸石转轮通过单向旋转，使脱附区经高温脱附后，依次通过一级冷却区和二级冷却区进行冷却，最终进入吸附区进行吸附工作。
作为优选，步骤S1、步骤S2中，采用经除尘、干燥处理的废气按8:1～20:1分别进入沸石转轮的吸附区、沸石转轮的二级冷却区进行吸附、脱附。
作为优选，步骤S2中，废气经沸石转轮的二级冷却区和一级冷却区进行二次预热后，进入第一换热器的冷流管路加热至脱附温度180-220℃。
本发明的有益效果：
1、降低沸石转轮吸附区模块温度，强化吸附过程，增加VOCs净化效率。
2、合理利用沸石转轮脱附区沸石模块余热，减少能量浪费。
3、达到同样脱附温度所需第一换热器设计换热量减小，换热面积减小，设备体积减小。
4、第一换热器热流出口温度增加，余热资源增加。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统的示意图；
图2是二级冷却的沸石转轮示意图，用于说明沸石转轮的功能区划分与运行方式。
附图标记说明：
1-沸石转轮、101-吸附区、102-二级冷却区、103-一级冷却区、104-脱附区、2-吸附风机、3-排气筒、4-脱附风机、5-催化燃烧炉、6-第一换热器、7-第二换热器。
【具体实施方式】
本发明一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统，通过采用二级冷却的沸石转轮，充分冷却沸石转轮脱附区沸石模块，强化吸附过程，达到增加净化效率的目的；同时利用脱附余热，有效预热脱附废气。具体实现方式如下：
参阅图1，该二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统包括吸附系统和脱附系统，核心装备为设置有二级冷却的沸石转轮1。
参阅图2，所述沸石转轮1上周向顺次布置有吸附区101、脱附区104、一级冷却区103、二级冷却区102，所述沸石转轮1的工作模块(转轮)通过单向转动控制其内部同一扇形区域逐一经过吸附区101、脱附区104、一级冷却区103、二级冷却区102，并依次进行常温吸附浓缩、高温脱附再生、高温初冷、二级冷却至常温四个过程，完成吸附-脱附再生过程。
参阅图1至图2，在本实施例中，该系统包括沸石转轮1、吸附风机2、排气筒3、脱附风机4、催化燃烧炉5、第一换热器6和第二换热器7，所述沸石转轮1的吸附区101出口与吸附风机2入口相连，所述吸附风机2出口与排气筒3相连，所述沸石转轮1的二级冷却区102出口与一级冷却区103入口相连，所述沸石转轮1的一级冷却区103出口与第一换热器6的冷流入口相连，所述第一换热器6的冷流出口与沸石转轮1脱附区104入口相连，所述沸石转轮1的脱附区104出口与脱附风机4入口相连，所述脱附风机4出口与第二换热器7的冷流入口相连，所述第二换热器7的冷流出口与催化燃烧炉5入口相连，所述催化燃烧炉5出口与第一换热器6的热流入口相连，所述第一换热器6的热流出口与第二换热器7的热流入口相连，所述第二换热器7的热流出口与排气筒3相连。
一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理方法，包括以下步骤：
S0.经除尘、干燥的废气按8:1～20:1(优选9:1)分别进入吸附系统的沸石转轮吸附区101与脱附系统的沸石转轮二级冷却区102；
S1.吸附过程：废气先进入沸石转轮1的吸附区101进行吸附净化，之后经吸附风机2牵引，进入排气筒3排放；
S2.脱附过程：废气先进入沸石转轮1的二级冷却区102进行一次预热，再进入沸石转轮1的一级冷却区103进行二次预热，之后进入第一换热器6的冷流管路加热至脱附温度180-220℃，再进入沸石转轮1脱附区104完成脱附操作，富集成为高浓VOCs废气，随后经脱附风机4输送，进入第二换热器7冷流进行预热，再进入催化燃烧炉5进行氧化净化，随后逐次经过第一换热器6和第二换热器7热流管路，分别加热沸石转轮1脱附区104入口废气和催化燃烧炉5进口废气，最后进入排气筒3排放。
进一步地，所述沸石转轮1通过单向旋转，使脱附区104经高温脱附后，依次通过一级冷却区103和二级冷却区102进行冷却，最终进入吸附区101进行吸附工作。
进一步地，所述催化燃烧炉5用于将脱附产生的高浓VOCs废气通过催化氧化进行净化，包括沿废气处理方向依次设置的加热系统和催化剂床层。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统，其特征在于：包括沸石转轮(1)、吸附风机(2)、排气筒(3)、脱附风机(4)、催化燃烧炉(5)、第一换热器(6)和第二换热器(7)，所述沸石转轮(1)上周向顺次布置有吸附区(101)、脱附区(104)、一级冷却区(103)、二级冷却区(102)，所述沸石转轮(1)的吸附区(101)出口与吸附风机(2)入口相连，所述吸附风机(2)出口与排气筒(3)相连，所述沸石转轮(1)的二级冷却区(102)出口与一级冷却区(103)入口相连，所述沸石转轮(1)的一级冷却区(103)出口与第一换热器(6)的冷流入口相连，所述第一换热器(6)的冷流出口与沸石转轮(1)脱附区(104)入口相连，所述沸石转轮(1)的脱附区(104)出口与脱附风机(4)入口相连，所述脱附风机(4)出口与第二换热器(7)的冷流入口相连，所述第二换热器(7)的冷流出口与催化燃烧炉(5)入口相连，所述催化燃烧炉(5)出口与第一换热器(6)的热流入口相连，所述第一换热器(6)的热流出口与第二换热器(7)的热流入口相连，所述第二换热器(7)的热流出口与排气筒(3)相连。
2.如权利要求1所述的一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统，其特征在于：所述沸石转轮(1)通过单向转动控制其内部同一扇形区域逐一经过吸附区(101)、脱附区(104)、一级冷却区(103)、二级冷却区(102)，并依次进行常温吸附浓缩、高温脱附再生、高温初冷、二级冷却至常温四个过程。
3.如权利要求1所述的一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理系统，其特征在于：所述催化燃烧炉(5)用于将脱附产生的高浓VOCs废气通过催化氧化进行净化，包括沿废气处理方向依次设置的加热系统和催化剂床层。
4.一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.吸附过程：废气先进入沸石转轮(1)的吸附区(101)进行吸附净化，之后经吸附风机(2)牵引，进入排气筒(3)排放；
S2.脱附过程：废气先进入沸石转轮(1)的二级冷却区(102)进行一次预热，再进入沸石转轮(1)的一级冷却区(103)进行二次预热，之后进入第一换热器(6)的冷流管路加热至脱附温度，再进入沸石转轮(1)脱附区(104)完成脱附操作，富集成为高浓VOCs废气，随后经脱附风机(4)输送，进入第二换热器(7)冷流进行预热，再进入催化燃烧炉(5)进行氧化净化，随后逐次经过第一换热器(6)和第二换热器(7)热流管路，分别加热沸石转轮(1)脱附区(104)入口废气和催化燃烧炉(5)进口废气，最后进入排气筒(3)排放。
5.如权利要求4所述的一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理方法，其特征在于：所述沸石转轮(1)通过单向旋转，使脱附区(104)经高温脱附后，依次通过一级冷却区(103)和二级冷却区(102)进行冷却，最终进入吸附区(101)进行吸附工作。
6.如权利要求4所述的一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理方法，其特征在于：步骤S1、步骤S2中，采用经除尘、干燥处理的废气按8:1～20:1分别进入沸石转轮(1)的吸附区(101)、沸石转轮(1)的二级冷却区(102)进行吸附、脱附。
7.如权利要求4所述的一种二级冷却的沸石转轮催化氧化VOCs治理方法，其特征在于：步骤S2中，废气经沸石转轮(1)的二级冷却区(102)和一级冷却区(103)进行二次预热后，进入第一换热器(6)的冷流管路加热至脱附温度180-220℃。
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