沸石轉輪中VOCs殘留的處理

 

目前***內外對VOC的末端處理方法有冷凝、吸附、氧化、生物處理、吸收、等離子體凈化等。以沸石為載體的吸附濃縮法處理VOCs廢氣(沸石轉輪)已得到廣泛應用。我***防治VOCs的要求和力度逐步加強，沸石輪吸附濃縮法處理低濃度廢氣成為許多企業***的處理方案。

 

在使用過程中，VOCs殘留在轉輪中，會導致沸石轉輪降解，降低處理效率。如何避免和處理這樣的情況？

 

為了減少沸石轉輪設備中VOCs的殘留，應改善VOCs廢氣的入口質量，提高脫附效率。

 

1.廢氣預處理

 

廢氣預處理措施通常包括除塵、除濕、除霧、高沸點去除等。根據待處理VOCs廢氣的實際情況，選擇合適的廢氣預處理措施。比如半導體的制造工藝對生產現場的顆粒物有嚴格的要求，一般都是清潔車間。因此，有機廢氣中顆粒物的含量很小，通常不需要除塵預處理。

 

例如，芯片制造生產過程中使用的主要有機原料通常具有低沸點和揮發性的***點，但仍不排除少量高沸點物質，如汽提液的主要成分二甘醇胺(沸程218 ~ 224℃)。在高沸點物質的處理過程中，可以增加冷凝、前期活性炭吸附等預處理裝置，避免VOCs廢氣中難以脫附的高沸點物質進入沸石轉輪。

 

高沸點的VOCs進入廢氣管道后容易冷凝，從而增加廢氣的濕度。當進入沸石轉輪系統的有機廢氣濕度超過80%時，會對疏水性沸石分子篩產生嚴重影響。因此，建議對高濕度廢氣增加干燥除濕預處理裝置，使進入廢水轉輪系統的廢氣濕度保持在穩定可控的范圍內。

 

2.高溫再生

 

據***內芯片企業調查，芯片制造行業常用的有機物有異丙醇(沸點82.45℃)、丙二醇單甲醚醋酸酯(沸點146℃)；還含有少量高沸點物質，如二甘醇胺(沸點范圍218 ~ 224℃)。

 

芯片制造業中沸石轉輪的再生溫度一般為180-200℃。在此再生溫度下，二甘醇胺等高沸點物質不能有效地從沸石轉輪中脫附出來，逐漸在轉輪中積累。

 

研究了沸石轉輪系統中高沸點物質的積累情況，可以看出，沸石轉輪系統運行一個月后，轉輪中確實積累了***量的有機物，積累的有機物量為6wt%。經過有效的高溫脫附，有機物在其中的積累可減少40% ~ 60%左右。因此，高溫脫附可以有效去除沸石轉輪中積累的高沸點有機物。

 

企業應根據廢氣的實際產生量，分析廢氣的組成和分布、高沸點物質的比例和廢氣總量，從而確定高溫再生的頻率。適宜的高溫再生頻率為2 ~ 3個月一次。

 

高溫再生的溫度也會影響高溫脫附效果。如果高溫脫附溫度過低，高沸點物質無法有效去除；如果脫附溫度過高，會在一定程度上影響沸石分子篩的骨架結構，從而降低其使用壽命。高溫下的脫附溫度應在300℃左右，沸石轉輪內部配件應使用能承受300℃高溫的密封配件。

 

3.水洗和再生

 

芯片制造行業常用的有機物(如異丙醇、丙二醇單甲醚乙酸酯等。)通常具有******的水溶性，沸石轉輪中積累的高沸點物質可以通過水洗和再生去除。

 

水洗再生可以有效提高沸石轉輪系統的處理效率。對于工廠來說，當水洗再生次數達到4 ~ 6次/年時，沸石轉輪系統的處理效率可達95% ~ 99%。因此，增加定期水洗的再生頻率，可以有效防止沸石轉輪中高沸點物質的積累，保持較高的處理效率。

 

由于沸石轉輪通常是通過在陶瓷纖維紙表面涂覆無機粘結劑來制造分子篩，不僅轉輪不會開裂變形，而且洗滌時也不會出現分子篩脫落導致的性能惡化、使用壽命縮短等問題。

 

不過洗的時候要注意水質。如果其中有***量的鈣鎂等離子體，則沸石內部可能形成碳酸鹽，堵塞沸石轉輪的蜂窩通道；水中含有的微量重金屬和氯也會使沸石中毒。

 

值得注意的是，并不是所有的沸石轉輪材料都是可以水洗的，企業在水洗和再生之前應該咨詢沸石轉輪設備的廠家。

 

4.高壓空氣吹掃

 

在停機、檢查和維護期間，用高壓空氣吹掃沸石轉輪。但高壓空氣吹掃只能去除附著在沸石轉輪表面的灰塵，而VOCs有機物通常吸附在分子篩孔隙中，無法有效去除，需要配合上述其他處理方法進行選擇。