科创中国

行业领域

节能环保产业,先进环保产业

需求背景

目前，VOCs废气治理主要采用物理吸附、低温等离子体、生物降解、化学吸收等方法进行处理。传统的物理吸附法，如活性炭吸附法、分子筛吸附法等，具有处理效率高、成本低等优点。但是，其吸附剂容易饱和和磨损，需要周期性更换，所以需要更多的后续处理。化学吸收法是通过化学反应吸收VOCs的废气，这种方法处理效率高，但需要大量化学药剂和较高的运行成本。以上废气处理工艺难以满足日益严格的环保要求。

各级生态环境部门目前重点向VOCs治理攻坚行动倾斜，从源头对VOCs的产生及排放情况进行全方位把控，提高重点行业挥发性有机物综合治理效率，以石化、化工、涂装、包装印刷等领域为重点，鼓励环保企业在以后的研发生产中，将采用更高效、更节能的环保工艺对VOCs气体进行末端治理作为主要目标。选择高效的末端治理工艺（设备），确保达到国家及地方各行业大气污染物排放标准要求。

针对VOCs处理现状，经过系列的调研、研发和工程实践，我公司着手研发VOCs废气处理成套系统“沸石转轮+RTO成套治理设备”，该工艺集成了“沸石转轮/吸附脱附+热力燃烧+复合处理设备”，已去除效率可达到99%以上。该系统具有去除效率高、系统集成度高、自动化程度高、可远程监控等优点。

（1）多级处理，可根据废气浓度、特点进行调整，针对性强，处理效率高，可稳定达标，抗冲击负荷能力强。

（2）工艺系统各设备安全性高，运行稳定，运维费用低。

大气是资源、大气环境是人类赖以生存的重要环境要素，大气污染不只损坏大气资源，并且对大气、水、土、生物等造成影响。可以说高效的VOCs废气处理设备是环境维护的重要组成部分，是控制大气污染、维护环境、维护人群健康，保证经济继续快速开展的关键环节。

需解决的主要技术难题

       沸石转轮可分为吸附区、脱附区、冷却区。有机废气经过沸石转轮吸附区净化后直接通过烟囱排放到大气中，被吸附的有机物因转轮的持续转动（转速:1-6周/小时）进脱附区，利用加热气体（通常为RTO烟换热）脱附，使得低浓度、低风量有机废气浓缩为高浓度、小流量的浓缩气体，进入蓄热式氧化炉RTO。转轮继续转动进入冷却区冷却,准备再次进入吸附区，如此持续循环工作。

沸石转轮+RTO治理工艺流程：

1. 吸附阶段：VOC有机废气经过沸石转轮吸附后直接达标排放，原理是沸石分子筛由于孔径的大小能根据废气分子的大小和极性的不同进行选择性吸附，即使废气成分的浓度很低仍具有较高的吸附能力，且在高温下仍具有很强的吸附能力，这是其他吸附材质不具备的特性。

2. 脱附阶段：沸石转轮始终保持着非常缓慢地旋转，在废气处理区吸附饱和后，在再生区把吸附在沸石分子筛里的有机废气通过高温热空气吹扫脱附出来。热空气的温度根据废气的成分而设定，沸石分子筛吸附最大的特点就是不可燃使用安全，脱附时可保持较高的脱附温度因而适用于很多沸点较高的废气成分，这一点是活性炭吸附所达不到的。

3. RTO氧化阶段：沸石转轮实际上是个浓缩装置，把低浓度大风量有机废气里的分子捕捉、富集到沸石分子筛上面。当脱附时就能用很小的热风从沸石分子筛中把废气分子吹扫出来。这时脱附出来的高浓度小风量废气就可直接进入RTO中进行高温焚烧。由于出来的废气浓度较高且风量较小，因此可选用更小规格尺寸的RTO焚烧炉，同时处理较高浓度废气能使RTO炉内达到自持燃烧，这样可以大大降低RTO设备运行时的能耗。

4. 沸石转轮恢复阶段：沸石转轮脱附区经高温再生后会使沸石分子筛温度升高，这样会使吸附效果变差。因而要对经过高温吹扫过的区域用补冷风机进行降温处理，降温后的沸石分子筛又会恢复原有的吸附能力，这样周而复始循环往复地进行废气处理。

      在掌握沸石转轮+RTO治理设备工艺流程的前提下，主要解决：设备运行过程中的持续稳定性、废气浓度及风量的匹配、系统的模块化设计以及防爆安全等问题，同时对设备主要控制部件的稳定性和密封性能进行重点改进和研发。

期望实现的主要技术目标

：1、废气浓度、废气类型、风量与系统的匹配度：做到针对不同类型的有机废气，并根据系统所需风量的大小，匹配相应大小的沸石转轮、风机、管道及阀门等。

2、实现VOC处理系统的模块化设计：系统设备分几个单元进行模块设计，实现系统的便携组装和运输，结构紧凑，一致性好。

3、处理系统关键部件的研发及改进：部分部件需进行选型、现场试验和改进，特殊部件具备自主研发能力。

需求解析

解析单位：河北省保定市 解析时间：2023-12-20

涂媛

保定市知识产权协会

部长

综合评价

此需求描述已足够清晰，需要解决如下问题: 1. 吸附阶段：VOC有机废气经过沸石转轮吸附后直接达标排放，原理是沸石分子筛由于孔径的大小能根据废气分子的大小和极性的不同进行选择性吸附，即使废气成分的浓度很低仍具有较高的吸附能力，且在高温下仍具有很强的吸附能力，这是其他吸附材质不具备的特性。 2. 脱附阶段：沸石转轮始终保持着非常缓慢地旋转，在废气处理区吸附饱和后，在再生区把吸附在沸石分子筛里的有机废气通过高温热空气吹扫脱附出来。热空气的温度根据废气的成分而设定，沸石分子筛吸附最大的特点就是不可燃使用安全，脱附时可保持较高的脱附温度因而适用于很多沸点较高的废气成分，这一点是活性炭吸附所达不到的。 3. RTO氧化阶段：沸石转轮实际上是个浓缩装置，把低浓度大风量有机废气里的分子捕捉、富集到沸石分子筛上面。当脱附时就能用很小的热风从沸石分子筛中把废气分子吹扫出来。这时脱附出来的高浓度小风量废气就可直接进入RTO中进行高温焚烧。由于出来的废气浓度较高且风量较小，因此可选用更小规格尺寸的RTO焚烧炉，同时处理较高浓度废气能使RTO炉内达到自持燃烧，这样可以大大降低RTO设备运行时的能耗。

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