一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的VOCs净化方法与流程

本发明属于挥发性有机化合物（vocs）废气治理，特别涉及一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法。

背景技术：

1、在pvc人造革、塑胶跑道材料、包装印刷、胶带涂布等生产过程中，排放的有机废气除含有乙酸乙酯、甲苯、丁酮等常规vocs外，还含有dbp（邻苯二甲酸二丁酯，沸点约340℃）、dop（邻苯二甲酸二辛酯，沸点约385℃）等高沸点增塑剂组分，虽然质量占比仅约3%~5%，但对治理系统的长期稳定运行影响极大。

2、现有沸石转筒+co催化氧化工艺处理此类废气时存在以下突出问题：

3、（1）高沸点组分在常规180~200℃脱附温度下难以完全脱附，在开式新风脱附的常氧环境（氧含量约21%）中，高沸点增塑剂在脱附高温下发生热氧化聚合反应，生成大分子胶质和焦炭沉积在沸石孔道内，逐渐堵塞微孔，导致吸附容量不可逆下降，沸石寿命缩短，出口浓度频繁超标，需要频繁更换沸石或进行300℃以上高温再生。

4、（2）常规定转速运行无法匹配废气浓度的波动变化，低浓度时过脱附造成能源浪费，高浓度冲击时脱附不及时导致吸附前沿穿透超标。传统温度或压差控制手段响应滞后，难以及时感知吸附饱和度变化。

5、（3）预处理段设置的活性炭过滤器虽然能初步拦截部分高沸点组分，但在夏季高温天气或入口浓度骤增时，活性炭吸附的高沸点组分会脱附释放进入转筒，形成二次污染；且活性炭在高温脱附风作用下存在自燃风险。

6、（4）现有闭式循环脱附技术虽然可以降低回路氧含量，但存在流程热平衡不闭合、氧含量动态控制与催化氧化需氧量之间协调困难、冷却后沸石温度过高等问题。特别是冷却区风量分配不合理、风机位置设置不当导致部分支路缺乏动力、换热器设计参数不匹配出现温度交叉等工程缺陷，影响系统长期稳定运行。

7、因此，需要开发一种能够从根本上抑制高沸点增塑剂热氧化结焦、准确感知吸附状态并动态调节脱附参数、流程热平衡闭合、安全联锁完备的闭式低氧脱附系统和控制方法。

技术实现思路

1、鉴于上述状况，本发明的主要目的是为了提出一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，以解决上述技术问题。

2、本发明提出了一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，所述方法包括如下步骤：

3、使沸石转筒旋转，沸石转筒沿旋转方向依次划分为吸附区、脱附区和冷却区，吸附区处理大风量低浓度有机废气；

4、在由脱附区、冷却区、脱附风机、脱附换热器、电加热器、脱附冷却器、分流混合段和co催化氧化炉构成的闭式脱附回路中，使脱附气体循环流动，循环风量为处理风量的8%~14%；其中脱附气体经脱附换热器预热、电加热器补热后进入co催化氧化炉催化氧化，反应放热经脱附换热器回收；

5、控制闭式脱附回路中脱附区氧含量维持在7%~10%，以抑制高沸点增塑剂组分在脱附高温下的热氧化聚合结焦；

6、在吸附区出口前20°~120°弧段布置多个温度传感器，测量固相温度，并在吸附区前段20°~40°弧段设置基准温度测点；

7、根据基准温度与各测点温度计算温升值，以温升加权平均方式确定温升质心角度；

8、以温升质心角度作为主被控变量，采用pi控制器协调调节脱附温度、转筒转速和冷却区送风占比，使吸附传质前沿稳定在目标位置。

9、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

10、（1）低氧抑聚效果显著：将脱附回路氧含量控制在7%~10%区间，大幅降低dbp、dop等高沸点增塑剂在175~200℃脱附温度下的热氧化聚合速率，胶质结焦生成量显著减少；闭式循环避免了开式系统中新风持续带入氧气加速氧化的问题，沸石孔道可长期保持疏松状态无明显棕黑色结焦沉积。高沸点组分在低氧环境下热氧化聚合被大幅抑制，经多次循环逐步脱附，累积有效脱附率显著提高。

11、（2）温升质心追踪精准可靠：pt100探头贴近沸石端面0~2mm测量固相温度，避免了大风量废气对间隙空气温度信号的稀释干扰，信噪比充足；通过温升加权质心定位吸附传质前沿，可在浓度冲击发生后数分钟内感知并调节转速和温度，响应速度远快于传统出口浓度检测。

12、（3）热平衡闭合工程可行：通过合理的循环风量（处理风量的8%~14%）、换热器换热面积、三路分流配比（未冷却旁通流40%~55%、冷却旁通流25%~45%、冷却区送风12%~20%）设计，分流混合段温度与脱附温度目标误差小于1k，换热器端差合理无温度交叉，电加热器额定功率满足启动升温要求且稳态工况下可利用co反应热大幅降低补热功率。

13、（4）多变量协调策略避免反向调节：温度优先调节确保脱附热力学驱动力充足，转速配合调节改变沸石停留时间分配，冷却排热辅助控制进入吸附区的沸石残余温度，三个操作量解耦协调，不出现“提转速反而缩短脱附时间导致再生更差”的正反馈失控问题。二级联锁优先关小废气阀降负荷，避免在超温时继续加大再生强度反向加剧热负荷。

14、（5）安全保障体系完备：三级联锁逻辑方向正确、ups同优先级供电、爆破片选型合规、氧化锆故障安全保守、开机先转筒后升温、紧急停机氮气惰化不开新风、正常停机保co炉温度扫气防止不完全氧化产物残留。

15、本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

1.一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，在闭式脱附回路中，脱附换热器热侧出口后的净化气分为两路：一路作为未冷却旁通流经旁通调节阀直接进入分流混合段；另一路经脱附冷却器水冷降温至40~60℃后，再分为冷却区送风和冷却旁通流两股，其中冷却区送风经冷却区送风阀送入冷却区吹扫冷却沸石，冷却区出风进入分流混合段，冷却旁通流直接进入分流混合段；未冷却旁通流、冷却旁通流以及冷却区出风三路气体在分流混合段汇合后经脱附风机送入脱附区。

3.根据权利要求2所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，控制闭式脱附回路中脱附区氧含量包括：使新风从换热器冷侧出口与电加热器入口之间补入；通过氧化锆氧含量分析仪分别检测co炉入口和脱附区出口氧含量，以co炉入口氧含量作为主控变量闭环控制新风补入阀开度，使co炉入口氧含量控制在8%~11%，脱附区氧含量维持在7%~10%；并在脱附换热器热侧出口后连续泄放3%~5%循环气量以维持回路50~200pa微正压。

4.根据权利要求3所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，温度传感器为pt100铂电阻，沿绝对角度120°~220°弧段布置4~6个测点，覆盖吸附区出口前20°~120°范围；使传感器探头在弹性压紧机构作用下贴近沸石端面0~2mm，采样周期0.5~1s，并对信号进行一阶动态补偿。

5.根据权利要求4所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，pi控制器调节按照温度优先、转速配合、冷却排热辅助的多变量协调策略进行：当温升质心角度向出口偏移时，优先提高脱附温度5~15℃，配合提高转筒转速10%~20%，增加冷却区送风占比5~10个百分点；当温升质心角度向入口回退时，按相反方向调节；pi控制器参数范围为：比例系数kp=0.5~2.0，积分时间τi=60~600s。

6.根据权利要求5所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，多变量协调策略采用操作量优先级分时控制：温度调节回路先动作，动作完成后间隔10~30s再执行转速调节，最后调整冷却区送风占比。

7.根据权利要求6所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，还包括三级安全联锁：

8.根据权利要求7所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，开机启动顺序为：开机前先启动沸石转筒以最低转速旋转，启动脱附风机和冷却器建立闭式循环；以氮气预置换将回路氧含量初步降至15%以下，再启动电加热器升温至280℃以上；通过启动旁通阀引入少量废气起燃，引入废气量控制在爆炸下限的25%以下；通过氮气补入阀继续置换降氧，15~20分钟内将回路氧含量降至8%~11%目标区间；温度稳定后逐步打开废气入口阀至正常工况。

9.根据权利要求8所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，正常停机时：先关闭废气入口阀，电加热器维持一定功率保持co炉温度不低于300℃进行扫气，待脱附区温度降至120℃以下且脱附气vocs浓度低于正常工况入口废气浓度的20%后，再逐步降低电加热功率。

10.根据权利要求9所述的一种沸石转筒浓缩-催化氧化系统的vocs净化方法，其特征在于，所述方法中，脱附区入口载气温度控制在175~200℃，脱附区出口气体温度155~180℃；经换热器预热后温度升至240~270℃，再经电加热器补热至305~325℃进入co炉，co炉内温度升至350~400℃，脱附换热器热侧出口温度270~290℃；并且，使废气先经g4初效过滤、f7中效过滤、干式除雾和f9亚高效过滤四级干式过滤预处理，不设置活性炭过滤层。