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如何预防和控制沸石转轮系统的风险?

2023年09月14日 09:26:33      来源:山东本蓝环保设备科技有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:21

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如何预防和控制沸石转轮系统的风险?
 
目前***内外对VOC的末端处理方法有冷凝、吸附、氧化、生物处理、吸收、等离子体净化等。以沸石为载体的吸附浓缩法处理挥发性有机化合物废气(沸石转轮)已得到广泛应用。
 
1.研究背景
 
随着新《***气污染防治法》(总统令***31号)、《***气污染防治行动计划》(***发[2013]37号)、《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》(环保部公告2013年***31号)等政策文件陆续出台,***家对VOCs污染物防治的要求和力度逐步加强,沸石旋转吸附用于低浓度废气处理。研究和总结沸石转轮系统运行中的潜在风险,并找到预防、改善或解决的方法具有重要意义。
 
2.焖烧事故原因分析
 
焖井事故分析:通过对行业内一起沸石转轮焖井事故的调查分析,发现焖井事故的主要原因如下
 
(1)由于沸石转轮系统长期运行,转轮内积聚了高浓度的高沸点物质。
 
(2)企业沸石转轮脱附风机运行频率低,降低了脱附效率,更多的VOCs残留在沸石转轮中,没有得到有效去除,在长期运行中残留VOCs的基础上进一步积累。
 
(3)这套沸石转轮虽然内置喷水头和自动控制系统,但在焖烧过程中出现故障,无法正常运行,导致燃烧蔓延。
 
3.加强风险防控研究
 
根据对行业内一起焖炉事故的分析调查,焖炉的主要原因是沸石转轮内VOCs的积累。其次,自动控制系统监控不足,启动不正常,导致事故处理不及时。因此,为了防止这类沸石流槽的焖烧,应从以下几个方面加强风险防控:
 
(1)减少挥发性有机化合物残留,提高脱附效率;(2)加强监控措施;(3)加强风险防范和设备维护。
 
3.1减少挥发性有机化合物残留减少沸石转轮中的挥发性有机化合物残留可以从改善挥发性有机化合物废气的入口质量和提高脱附效率入手。
 
(1)废气预处理。废气预处理措施通常包括除尘、除湿、除雾、高沸点去除等。根据待处理挥发性有机化合物废气的实际情况,选择合适的废气预处理措施。比如半导体的制造工艺对生产现场的颗粒物有严格的要求,一般都是清洁车间。因此,有机废气中颗粒物的含量很小,通常不需要除尘预处理。比如芯片制造生产过程中使用的主要有机原料具有低沸点和挥发性的***点,但仍不排除少量高沸点物质,如汽提液的主要成分二甘醇胺(沸程218 ~ 224℃)。在高沸点物质的主要工序中可以增加冷凝、前期活性炭吸附等预处理装置,减少VOCs废气中的高沸点物质进入沸石转轮。高沸点的VOCs进入废气管道后容易冷凝,从而增加废气的湿度。当进入沸石转轮系统的有机废气湿度超过80%时,会对疏水性沸石分子筛产生严重影响。因此,建议企业对高湿度废气增加干燥除湿预处理装置,使进入废水转轮系统的废气湿度保持在稳定可控的范围内。
 
(2)高温再生。例如,根据对***内典型芯片制造企业的调查,芯片制造行业常用的有机物有异丙醇(沸点82.45℃)、丙二醇单甲醚醋酸酯(沸点146℃);还含有少量高沸点物质,如二甘醇胺(沸点范围218 ~ 224℃)。芯片制造业中沸石转轮的再生温度一般为180-200℃。在此再生温度下,二甘醇胺等高沸点物质不能有效地从沸石转轮中脱附出来,逐渐在转轮中积累。一家沸石转轮设备供应商研究了沸石转轮系统中高沸点物质的积聚。从图1可以看出,沸石转轮系统运行一个月后,转轮内确实有***量有机物堆积,堆积的有机物量为6wt。经过有效的高温脱附,有机物在其中的积累可减少40% ~ 60%左右。因此,高温脱附可以有效去除沸石转轮中积累的高沸点有机物。企业应根据废气的实际产生量,分析废气的组成和分布、高沸点物质的比例和废气总量,从而确定高温再生的频率。适宜的高温再生频率为2 ~ 3个月一次。高温再生的温度也会影响高温脱附效果。如果高温脱附温度过低,高沸点物质无法有效去除;如果脱附温度过高,会在一定程度上影响沸石分子筛的骨架结构,从而降低其使用寿命。高温下的脱附温度应在300℃左右,沸石转轮内部配件应使用能承受300℃高温的密封配件。
 
(3)水洗和再生。比如芯片制造行业常用的有机物(如异丙醇、丙二醇单甲醚醋酸酯等。)通常具有******的水溶性,沸石转轮中积累的高沸点物质可以通过水洗和再生去除。沸石转轮通常是在陶瓷纤维纸表面涂覆无机粘结剂制成的分子筛。因此,用水清洗时,不仅转轮不会开裂变形,也不会出现因分子筛脱落而导致性能下降、使用寿命缩短等问题。不过洗的时候要注意水质。如果其中有***量的钙镁等离子体,则沸石内部可能形成碳酸盐,堵塞沸石转轮的蜂窝通道;水中含有的微量重金属和氯也会使沸石中毒。值得注意的是,并非所有的沸石转轮材料都可以水洗。企业在水基再生前,应咨询沸石转轮设备制造商。
 
(4)用高压空气吹扫。在停机、检查和维护期间,用高压空气吹扫沸石转轮。但高压空气吹扫只能清除附着在沸石转轮表面的灰尘,而VOCs有机物通常吸附在分子筛孔隙内,无法有效去除,需要配合上述其他处理方法进行选择。
 
3.2加强监控意味着风险事故往往不是一夜之间发生的,而是经过长时间的积累,从量变到质变。因此,通过加强监控,可以在一定程度上及时发现、处理和解决问题,从而避免风险事故的发生。系统监控可以从以下几个方面进行。
 
(1)加强废气浓度监测:废气系统设计前,需要对各废气吸入点的可燃浓度进行检测分析,控制各废气吸入点的可燃浓度低于爆炸下限,检测正常或异常工况下的可燃气体浓度。
 
(2)加强设备管道的湿度监测,获取管道内物料的冷凝情况,获取管道的湿度,及时发现高湿度废气,并采取预防和预警措施。
 
(3)加强对设备压降的监控,及时发现设备超压、管道堵塞等异常情况。
 
(4)加强再生区温度监控,将监控信号接入控制系统或报警系统,及时发现温度异常情况。通过定期监测或在线监测的方式对上述内容进行监测。如果上述监测因素出现突变或异常,可能会出现末端处理设施异常或处理效率降低等事故。通过及时分析监控情况,进行问题调查,可以有效降低风险事故发生的概率。
 
3.3加强风险防范和设备维护
 
(1)氮气保护。阴燃事故的另一个重要原因是沸石转轮系统含有氧气。当系统在200℃脱附时,如果系统在没有空气流动和没有额外供氧的情况下异常停止,废气中的VOCs组分和转轮上聚合的高沸点物质会在转轮中的沸石与原来留在转轮孔隙和沸石孔隙中的氧气发生催化反应,导致放热和阴燃。因此,建议企业在系统异常停机时使用纯气体(如氮气)作为保护气体,并更换转轮系统中的剩余氧气,以降低事故概率。此外,氮气保护系统可以通过自动控制系统与喷水系统串联。系统异常时,通入氮气保护。如果充氮30s后系统异常仍未消除,将立即启动喷水系统,进一步降低事故概率。
 
(2)沸石转轮维护。即使沸石转轮在高温下定期再生,积聚在其中的高沸点物质也不能去除。因此,经过多年的吸附和浓缩,一定量的高沸点物质残留在沸石转轮系统中,高沸点物质的含量不断增加,从而影响沸石转轮的性能。此外,反复吸附脱附、多次高温再生或水洗再生都会对沸石分子筛造成一定的破坏。所以沸石转轮虽然理论上可以反复吸附和脱附,但实际应用中往往有一定的使用寿命。①更换沸石。定期更换沸石是保持沸石转轮系统有效安全运行的***有效方法。然而,更换整个沸石转轮的成本很高。一般情况下,一个沸石转轮的价格在100万元左右;沸石分子筛价格便宜很多,转轮上的吸附剂填料往往是可更换的。②加强设备维护。企业可以定期委托设备供应商进厂检查维修,检查设备运行过程中是否存在安全隐患,是否存在老化、松动、设备泄漏等情况。通过专业和专门的检查,可以及时发现问题并提供解决方案。企业还应注意设备的密封性能和程度。选择***质的耐脱附高温、耐老化的密封材料,注意定期检查,定期更换密封材料。
 
3.4加强管理体系建设,建立******的ESH管理体系是风险防范的基础(ESH称为“环保、安全、健康”)。ESH管理体系是安全与环境的***有机结合,是一种预先风险分析,以预防安全事故和突发环境事故。在企业中实施ESH管理体系,可以完善企业的管理机制,规范管理,提高人员的安全知识水平,将安全管理的“事后调查”变为“事前预防”,***限度地降低风险。为了进一步加强风险防范,企业可以从以下几个方面建立制度,并监督制度的有效实施。
 
(1)实施环境影响评价“三同时”制度,提高设备验收的有效性。
 
(2)加强设备操作人员和设备管理人员的专业培训。
 
(3)定期开展管道泄漏检测和修复工作,制定LDAR管理台账。
 
(4)加强动火控制,严禁在开水浇道系统周围使用明火,明火会引起可燃、可燃气体爆炸。
 
(5)建立设备定期检查制度,专人定期(日、周、月)检查沸石转轮系统,并做***台帐记录。
 
(6)建立沸石转轮定期脱附系统,根据企业VOCs废气的***点和沸石转轮装置的***点选择合适的废气预处理装置;选择高温脱附、定期水洗和高压吹扫来减少沸石转轮中的VOCs残留。
 
(7)建立常规监测系统,定期监测进出口废气浓度,监测沸石转轮系统的实际处理效率。
 
(8)建立定期检查和维护制度,委托设备制造商对沸石转轮系统及其配套部件、检测装置、自动控制装置等进行定期维护和维护。,并做***账户管理。4结论与建议4.1结论根据沸石转轮焖炉事件,事故的主要原因是沸石转轮内存在高沸点VOCs残留和高沸点物质堆积,不仅增加了设备运行的风险,也降低了设备的处理效率。燃烧的三要素是“可燃物质、燃点和助燃物质”。企业可以通过减少VOCs残留,加强脱附效率,减少可燃物质,降低其浓度;通过加强监测措施对燃点进行监测和预警;通过加强风险防范和惰性气体N2保护,降低氧含量;加强设备维护,***终建立相关管理制度,加强沸石转轮系统运行过程中的风险防范。
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