国内外沸石转轮技术研发的现状和趋势

 

自上世纪60年代起，欧美等国家内已出现吸附富集-脱附浓缩-蓄热催化氧化后处理技术的应用，德国的Dürr公司、美国Megtec、Enguil公司和加拿大Biothermica公司等，在行业中占有绝大部分市场。作为整体技术的核心材料，吸附剂品质的提升及其利用方式的改进对提升废气治理水平有显著帮助。瑞典人CarlMunters创新性的提出将吸附材料做成具有蜂窝状结构的转轮用于分离过程的概念，并于1974年申请了专利。1986年，瑞典Munters公司率先将蜂窝状沸石转轮用于VOCs废气处理。1988年，日本株式会社西部技研公司将加工成波纹形和平板形的陶瓷纤维纸用无机黏合剂粘结在一起后卷成具有蜂窝状结构的转轮，然后将疏水性沸石涂覆在蜂窝状通道的表面得到吸附转轮，并将其成功用于VOCs净化处理。此外，日本霓佳斯公司的相关产品也代表当前世界的先进水平。目前在日本、美、欧等国和台湾地区，转轮吸附浓缩技术在低浓度、大风量工业有机废气的治理得到了普遍应用。总体上来看，沸石吸附转轮的生产技术还掌握在国外企业手中，主要有瑞典的Munters公司、瑞典DST公司、瑞典ProFlute公司、日本株式会社西部技研、日本霓佳斯（NICHIAS）公司、日本Daikin（大金）公司、美国atea-WKUSA等。

 

转轮浓缩后的VOCs采用的燃烧技术中普遍、高效、彻底的治理技术是氧化燃烧技术和催化燃烧技术。其中，催化燃烧技术能使VOCs在较低温度下发生氧化反应，有效降低设备运行功率。在催化燃烧技术的基础上增加陶瓷蓄热体与余热再利用系统即为蓄热式催化燃烧技术（简称RCO），能够显著节能降耗。上世纪日本三菱公司设计利用移动阀切换的蓄热装置，采用了具有高蓄热能力的陶瓷蜂窝体，并进行了实际应用。除了对设备工艺的持续改进，催化剂的研发也是影响废气处理的关键内容。国外研究者已报道了一系列Pd、Au、Ce、Al2O3负载的Pt等不同金属催化剂用于VOCs催化燃烧降解的实验结果。德国的SüD-Chemie公司是目前开发VOCs氧化降解催化剂较为成功的企业之一。

 

虽然少数国外公司掌握了沸石浓缩转轮的关键技术，但浓缩系统与氧化系统优化匹配方案仍然有待完善，并且国外相关产品价格昂贵，限制了此技术在国内涂装、汽车喷涂等行业的大规模推广应用。

 

2、国内技术现状和趋势

 

国内的沸石吸附浓缩设备起步较晚，生产企业多以组装、代理为主要经营模式，作为设备核心的沸石吸附单元基本依赖进口，国外具有生产技术的企业也在国内相继设立设备组装厂。不过，国内现有的沸石转轮成型及制备技术水平与国外的差距正在逐步缩小。截止目前，国内已有多家高校及科研院所的研发团队对沸石转轮进行了相关研究，包括华南理工大学、浙江大学等。但是，想要达到并超越国外同类产品，就需要创新性研发转轮制备工艺，形成具有自主知识产权的转轮制备技术。

 

近年来，我国在催化燃烧技术发展方面已经趋于成熟，国内已有工业应用及推广的实例。对催化燃烧技术而言，采用蜂窝状全效换热器回收低品位热源、进一步优化系统的结构设计及实现标准化、模块化设计是未来的发展趋势，代表性企业包括青岛华世洁环保科技有限公司、北京创导奥福精细陶瓷有限公司、福州嘉园环保股份有限公司等。

 

目前国内有关工业有机废气的相关的技术规范有：《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》、《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》、《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》，系列标准有：《HJ/T4389-2007工业废气催化净化装置》、《HJ/T386-2007工业废气吸附净化装置》、《HJ/T387-2007工业废气吸收净化装置》、《GB20101-2006涂装作业安全规程有机废气净化装置安全技术规定》等。但截至目前，仍然没有沸石吸附转轮装置及沸石吸附蓄热催化氧化耦合装置等相关技术规范、制造标准和产品技术要求发布。随着技术的不断完善及涂装行业VOCs治理市场的日益扩大，亟需制定相应的标准、规范。

 

总而言之，国内已经开展了相关的技术研究，具有较好的研究基础，但是在核心材料研发、系统化集成、示范工程应用等方面有待突破。综合水平的提高乃至超过国际领先水平，对提升国内涂装等行业大风量、中低浓度VOCs治理水平及装备水平有显著帮助，促进国内工业有机废气治理行业的发展。