沸石轉輪—催（cuī）化氧化VOCs治理（lǐ）裝置在包裝印（yìn）刷行業
因彩色印刷與塑膜複合工序中使用大量溶劑（jì）型油墨與稀釋用有機溶劑等物質，我國每（měi）年（nián）僅包裝印刷行業揮發性有機化合物（VOCs）的排放量可達約200 萬~300 萬t，所產生的VOCs 廢氣通常采用活性炭吸附、光催化、等離子、催化氧化/蓄熱式催化氧化（CO/RCO）、蓄熱式焚燒（RTO）等方法進行治理，其中又以催（cuī）化氧化法與焚燒法為普及。
包裝印刷廢氣具有以下特點：（1）廢氣成分複雜，含有多種有機物質；（2）油墨幹燥時，由於需要嚴格控製（zhì）生產（chǎn）車（chē）間的廢氣質量濃度，通常引入較大風量來進行通風，因（yīn）此所產生的VOCs 廢氣風量大、質量（liàng）濃度低。傳統催（cuī）化（huà）氧化或焚燒裝置適用於處理不同風量的中高質量濃度VOCs廢氣， 設備大小主要取決於其自身的大處（chù）理風量（liàng）。但在處理（lǐ）大風量低質量濃度的VOCs 廢氣時，采用單一催化氧化或焚燒方法需（xū）要龐大的裝（zhuāng）置，不僅（jǐn）一次設備的（de）投（tóu）資成本高，而且會大幅增加（jiā）後續燃料的運（yùn）行成本。因此實際處（chù）理中需引入沸（fèi）石轉輪技術，先對大風量低質量濃度VOCs廢氣進行吸附，將其濃縮為小風量高質量濃度的氣體後再進（jìn）行催化氧化處理。
隨著新環保法規的修訂出台與各地對VOCs排放限製的嚴控，行業對VOCs治（zhì）理（lǐ）設（shè）備提出（chū）了更高的要求。相比於單一VOCs廢氣處理設備，沸石轉（zhuǎn）輪（lún）-催化氧化組合裝置（zhì）具有設備體積小、去除效率高、安全性與經濟性良好（hǎo）的多重優勢，這也（yě）將是未來VOCs 廢氣治理裝置的主流發展方向。
01沸石轉輪-催化氧化裝置原理
目前國內（nèi）包裝印刷行業廢氣具有排放（fàng）風量大、質量濃度低、廢氣成分複雜等特點（diǎn），且一般為有組織排放。對於大風（fēng）量低（dī）質量濃度VOCs廢氣而言，僅通過催化氧化或焚燒裝置單獨進行處理時， 一（yī）次設備的投資費（fèi）用大，後期運（yùn）行成本較（jiào）高；采用沸石轉（zhuǎn）輪-催化氧化技術（shù）的VOCs廢氣處理裝置可先對大風量低質量濃度的廢氣進行分離濃縮，使其形成高質量濃度、小風量（liàng）的氣體後再進行催化（huà）氧化處理（lǐ）。
1.1 沸石轉輪- 催化氧化裝置工（gōng）藝流程（chéng）
VOCs沸石轉輪-催化（huà）氧化裝置采用沸石濃縮與催化（huà）劑氧化組合技術，由多級過濾器、沸（fèi）石轉輪、吸附風機（jī）、脫附風（fēng）機、換熱器、催化氧化裝置等分段設備（bèi）組成，具體見圖1。
沸（fèi）石轉輪再生濃縮後的高質量濃度有機廢氣被吹入下遊催化氧化裝（zhuāng）置，並由燃（rán）燒器對其進行升溫（wēn），預熱至350℃後進行催化氧化反應。催化氧（yǎng）化全過程采（cǎi）用蜂（fēng）窩狀鉑（Pt）觸煤，廢氣中VOCs 經催化氧（yǎng）化反應生成無毒無害的二氧化碳（tàn）與水。
通過催化氧化工（gōng）段後，被排出的淨化氣體溫度約為360 ℃；為充分利用餘熱，將催化（huà）氧化設備淨化後的氣體與（yǔ）再生用廢氣進（jìn）行熱交換，升溫後的再生（shēng）廢氣用於沸石轉（zhuǎn）輪脫（tuō）附區（qū）的脫附。
1.2 沸石轉輪濃縮（suō）分（fèn）段裝置結構與原理
1.2.1 沸（fèi）石轉輪的（de）結構與組成
當廢氣具有大風量低質量濃度的特性時，可利用沸（fèi）石轉輪內部分（fèn）子篩低溫高（gāo）吸附與高溫高脫附的（de）特點（diǎn），對有機廢氣進行吸附-脫附濃縮。所產生廢氣的質量濃度約為原氣體質量濃度的10~20 倍（bèi），為後續催化氧化處理節約了設備與運營成本（běn）。
沸石濃縮轉輪結構分為（wéi）吸附區（qū）（A 區）、再生區（R 區）與冷卻區（P 區）。由加工好的波紋形以及平板狀陶瓷纖維紙采用無（wú）機黏合（hé）的方式製成蜂窩狀轉輪，再將（jiāng）具有疏水性的沸石分（fèn）子篩塗抹在轉輪通道上，使其具有吸附性。沸石分子篩的（de）化學通式為Mx/m[（AlO2）x·(SiO2)y]·zH2O，是一種結晶矽酸鋁金屬鹽的多孔晶（jīng）體（tǐ），其中（zhōng）的矽氧四麵體和鋁氧四麵體通過共享氧原子相互連接形成骨架結構。分子（zǐ）篩晶體的（de）內部具（jù）有不同大小（xiǎo）的孔穴（xué），可以吸附比（bǐ）自身孔徑小的分子，排出比其（qí）孔徑大（dà）的（de）分子。包裝印刷行業廢氣的相對濕度（dù）一般小於70%，沸石轉輪對VOCs 的吸附率（lǜ）可達到（dào）90%以上。隨著廢（fèi）氣相對濕（shī）度（dù）的增加，吸附效率會有所下降，因此，必要時可在（zài）廢（fèi）氣進入沸石轉（zhuǎn）輪前對（duì）其進行加熱除濕。根據風量，設置沸石轉輪以1~6 r/h 的速率進行旋轉。
1.2.2 沸石（shí）轉輪適用風（fēng）量與VOCs質（zhì）量濃度
針對不同VOCs質量濃度的（de）廢氣，所采用的處理（lǐ）方式不盡相同，而沸石轉輪常被用於大風量低質量濃度有機物廢氣（qì）的濃縮處理。不同質量濃度VOCs氣體（tǐ）的處理方法見表（biǎo）1。
對於VOCs 質量濃度低於600 mg/m3 的大風量廢氣， 采用沸石轉輪濃（nóng）縮裝置可達到（dào）後續節能處理（lǐ）的目的。根據目前轉輪的直徑與（yǔ）厚度，在質量濃度低於600 mg/m3的情況下，可處理風量範圍為0.4~18m3/h。
1.2.3 沸石轉輪對包裝印刷廢氣中VOCs的吸附曲線
包裝印刷行（háng）業廢氣中主要含有鄰二甲苯、異（yì）丙醇、乙酸乙酯、己二酸等苯係物，醇類及酯類物質，因此需要對沸石轉輪上的疏水性分子篩進行吸附效率評價。根據吸附效率（lǜ）與時間的關係對沸石轉輪分子篩的吸附性能進行了（le）相關（guān）實驗， 分別采用（yòng）質量濃度為500 mg/m3 的苯係物、400 mg/m3 的（de）醇（chún）類物（wù）以及300mg/m3 的酯類物質作為處理廢氣成分。結果見圖（tú）2。
圖2表明，對於包裝（zhuāng）印刷行業廢氣中含有的VOCs物質（即苯係物、醇類與酯類物質），疏水性分子篩均能進行有（yǒu）效吸附。
1.3 催化氧（yǎng）化分段裝置結構與原理（lǐ）
催化氧化分段裝置采用貴金（jīn）屬Pt 作催化劑，對沸石轉輪處理（lǐ）後的（de）高質量（liàng）濃度廢氣進行預熱並將其催化氧化分解。其原理在於借助催化劑降低反應活化能，使得氧化反應發（fā）生在較（jiào）低的起燃溫（wēn）度（250~400℃）。由於（yú）待處理廢氣中可能含有使催化劑中毒的物質（含硫、磷、矽等元素的（de）化合物），因此需在前端設置預處理工序，即采用陶瓷為（wéi）載體的前處理劑（見表2）對使催化劑中毒的（de）物質進（jìn）行攔截。當進入催化劑室的（de）高質量濃度廢氣溫度較低時，可通過燃燒器對其進行預熱，使溫（wēn）度上升至350 ℃；由於該溫度為氧化催化（huà）劑佳活性溫度（dù），此時VOCs的處理（lǐ）效率可達95%以上。
溫度不（bú）同時，催化劑對VOCs 的處理活性（xìng）效（xiào）率也不同，因此（cǐ）需（xū）要尋找催化劑的佳使用（yòng）溫度（dù）。根據VOCs 廢氣中含有的主要有機揮發物（正己烷、二甲苯、苯、乙（yǐ）醇等（děng）物質），在不同入口溫度條件下對其進行轉化率測試評價，結果見圖（tú）3。
由圖3 可知（zhī），在350℃下，主要的揮發性（xìng）有機物質基本可被催化（huà）劑氧（yǎng）化去（qù）除。
02包裝印刷行（háng）業廢氣的組成與測試排放標準（zhǔn）
2.1 包裝印刷行業VOCs廢氣主要成分
包裝印（yìn）刷行（háng）業所（suǒ）產生（shēng）的VOCs 廢氣中主要含有鄰二甲苯、異丙醇、甲氧基丙醇、乙酸乙（yǐ）酯（zhǐ）、乙酸丙酯、己二酸等苯係物、酯類（lèi）與醇類（lèi）物質。
2.2 包（bāo）裝（zhuāng）印（yìn）刷行業測試排放標（biāo）準
當前我國各省采用（yòng）的VOCs控製標準不（bú）盡（jìn）相同，常用的標準為（wéi）天津地標DB 12/524—2014《工業企業揮發性有機物排放控製標（biāo）準》，其（qí）中對苯、甲苯、二甲苯與VOCs的排放（fàng）要求見表3。相應測試方法采用HJ 734—2014《固定汙染（rǎn）源廢氣（qì）揮發性有機物的測（cè）定固相吸附（fù）-熱脫附/氣相色（sè）譜-質譜法》，其中VOCs 測試內容為（wéi）24項：丙酮、異丙醇、正（zhèng）己（jǐ）烷、乙酸乙酯、苯六甲基二矽氧烷、3-戊（wù）酮、正庚烷、甲苯、環戊酮、乳酸乙酯、乙酸丁酯（醋酸丁酯（zhǐ））、丙二醇（chún）單（dān）甲醚乙酸（suān）酯、乙苯、對/間二甲苯、2-庚酮、苯乙烯（xī）、鄰二甲苯、苯甲醚、苯甲醛、1-癸烯、2-壬酮、1-十二烯等。
03沸石轉輪-催化氧化裝置的效果分析與經濟性對比
3.1 應用案例
某包裝印刷生產線（xiàn）所排放的廢（fèi）氣中含VOCs，質量濃度約為53.03 mg/m3，風量為15000 m3/h，當地采用DB 12/524—2014，分（fèn）別對苯、甲（jiǎ）苯、二甲苯、VOCs 進行排放限製。
由於包裝印（yìn）刷生產線VOCs廢氣的質量濃度偏低（＜600 mg/m3），需采用沸石轉輪-催化氧化裝置對廢氣進行濃縮後再作加熱催（cuī）化氧化處理。6條生產線入口風量（liàng）Q1=15000 m3/h，每天生產16 h，工作日按330 d/a計算，那（nà）麽每（měi）年排放的VOCs的總量約為（wéi）：m 總=53.03 mg/m3×15000m3/h×5 280h≈4.2 t/a。經沸石轉輪-催化氧化裝置處理前後的廢氣（qì）VOCs質量濃度見表4。
根據實（shí）際測量結果可（kě）知，沸石轉輪- 催化氧（yǎng）化裝置對大風量低質量濃度包裝印刷廢氣中VOCs 的去除效率高（gāo）達98.01%，處理後（hòu）的氣體符合（hé）允許排放質量濃（nóng）度的要求。
3.2 不同燃料經濟性對比
沸石（shí）轉輪-催化氧化設備（bèi）中的（de）催化（huà）氧化工段（duàn）可采用液化天然氣（LNG）、液化石油氣（LPG）或（huò）電能作為裝置運行能源，因此（cǐ）長期使用時需對（duì）裝置運行的（de）經濟性作評價對比，尋找經濟的（de）使用能源。由於沸石轉輪工段均采用電能，因此僅對催化氧化工段的運行能源進行（háng）計算。考慮到氣體經過沸石轉輪後溫度上升、風量大幅減小，所計算出的數（shù）值差異小、參考性較弱，因此按原入口氣體溫度與風（fēng）量對催化氧化工況進行放大對比計算（suàn）。
包裝印刷生（shēng）產線廢氣（有組織排放）的排放量（liàng）：15000 m3/h；VOCs 初始質量濃度：53.03 mg/m3（主要成（chéng）分為丙酮、甲苯（běn）、乙酸乙酯等（děng））；運行天數為330 d/a；日運行時間為16 h，其中裝置啟動時間為（wéi）30 min；催化氧化段（duàn）用熱值為36843.84 kJ/m3；LNG的價格為3.6元/m3，LPG 的價格為（wéi）4.2 元/kg，電能的價格為（wéi）0.7元/（kW·h）。
工況：入口氣（qì）體溫度T1=28 ℃，處理設備一次換熱氣體（tǐ）溫度T2=218 ℃，催化（huà）氧化後氣體溫度T3=360，廢氣餘熱利用換熱後出口溫度T4=170 ℃。換熱溫度差值詳見圖（tú）4。
設需（xū）要熱量為Q；LNG 使用量為G；LPG 使用量（liàng）為P；電能消耗為E。則：
Q=250 (m3/min)×60 (min/h)×(360-218)℃ ×1.293(kg/m3)×1.005［kJ/（kg·℃)］=2 767 860.45 kJ/h
G=2 767 860.45(kJ/h)/36 843.84（kJ/m3）=75.1m3/h
費用G1＝75.1(m3/h)×3.6(元/m3)×330（d/a）×24（h/d）=2 141 580 元（yuán）/a
P=2 767 860.45 (kJ/h)/50 798.44 (kJ/m3)×1.96(kg/m3)=106.78 kg/h
費用P1=106.78 (kg/h)×4.2 (元/kg)×330（d/a）×24 (h/d)=3 551 828 元/a
E=2767860.45 (kJ/h)/3600.68 (kJ/kW)=768.6 kW/h
費用E1=768.6 (kW/h)×0.7［元/(kW·h)］×330（d/a）×24(h/d)=4 261 028 元/a
G1∶P1∶E1=1∶1.7∶2
不同能源的運行費用對比結果（guǒ）表明，采用LNG為原料時催（cuī）化氧化工（gōng）段的設備經濟性佳。
沸石轉輪- 催化氧化裝置（zhì）在初期投資與能源消耗方麵具有（yǒu）明（míng）顯的經濟優（yōu）勢（shì），並（bìng）且（qiě）裝置的（de）低溫燃燒安全性好，催化劑的使用壽命長，大大降（jiàng）低了裝置維護成本（běn）。
04 結語
針對大風量低VOCs質量（liàng）濃度（dù）的包裝印刷廢氣治理，沸（fèi）石轉輪- 催化氧化（huà）一體型淨化裝置具有高效、安全（quán）、經濟的特點，對廢氣中苯係物、酯類、醇類物質的吸附效率可達90%~97%。沸石轉輪用分子篩材質不可燃、安全性好，可在高溫下進行脫（tuō）附再生，其使用壽命長（zhǎng）達5~10 年。催化氧化工段所采用的氧化催（cuī）化劑VOCs處理效率高（95%~98%），對（duì）於間歇性工況廢氣，催化氧化比蓄熱式催化燃燒法更加節（jiē）能。氧化反應采用（yòng）的催化劑使用壽命長，平均5 年更換（huàn）一（yī）次，並（bìng）可作再生處理。整體裝置采用低溫燃燒，既節約能源又具有極高的安全性。但使用過程中也需防止（zhǐ）諸如因滾輪內積聚高質量（liàng）濃度VOCs 而導致（zhì）悶燒等情況的發生，因（yīn）此需（xū）要對設備（bèi）進行監控與保養。
在工業迅速發展及環境保（bǎo）護形勢日益嚴峻的今天，沸石轉輪-催化氧化裝置將會得到更廣泛的認（rèn）可（kě）及應用。
包裝印刷廢氣具有以下特點：（1）廢氣成分複雜，含有多種有機物質；（2）油墨幹燥時，由於需要嚴格控製（zhì）生產（chǎn）車（chē）間的廢氣質量濃度，通常引入較大風量來進行通風，因（yīn）此所產生的VOCs 廢氣風量大、質量（liàng）濃度低。傳統催（cuī）化（huà）氧化或焚燒裝置適用於處理不同風量的中高質量濃度VOCs廢氣， 設備大小主要取決於其自身的大處（chù）理風量（liàng）。但在處理（lǐ）大風量低質量濃度的VOCs 廢氣時，采用單一催化氧化或焚燒方法需（xū）要龐大的裝（zhuāng）置，不僅（jǐn）一次設備的（de）投（tóu）資成本高，而且會大幅增加（jiā）後續燃料的運（yùn）行成本。因此實際處（chù）理中需引入沸（fèi）石轉輪技術，先對大風量低質量濃度VOCs廢氣進行吸附，將其濃縮為小風量高質量濃度的氣體後再進（jìn）行催化氧化處理。
隨著新環保法規的修訂出台與各地對VOCs排放限製的嚴控，行業對VOCs治（zhì）理（lǐ）設（shè）備提出（chū）了更高的要求。相比於單一VOCs廢氣處理設備，沸石轉（zhuǎn）輪（lún）-催化氧化組合裝置（zhì）具有設備體積小、去除效率高、安全性與經濟性良好（hǎo）的多重優勢，這也（yě）將是未來VOCs 廢氣治理裝置的主流發展方向。
01沸石轉輪-催化氧化裝置原理
目前國內（nèi）包裝印刷行業廢氣具有排放（fàng）風量大、質量濃度低、廢氣成分複雜等特點（diǎn），且一般為有組織排放。對於大風（fēng）量低（dī）質量濃度VOCs廢氣而言，僅通過催化氧化或焚燒裝置單獨進行處理時， 一（yī）次設備的投資費（fèi）用大，後期運（yùn）行成本較（jiào）高；采用沸石轉（zhuǎn）輪-催化氧化技術（shù）的VOCs廢氣處理裝置可先對大風量低質量濃度的廢氣進行分離濃縮，使其形成高質量濃度、小風量（liàng）的氣體後再進行催化（huà）氧化處理（lǐ）。
1.1 沸石轉輪- 催化氧化裝置工（gōng）藝流程（chéng）
VOCs沸石轉輪-催化（huà）氧化裝置采用沸石濃縮與催化（huà）劑氧化組合技術，由多級過濾器、沸（fèi）石轉輪、吸附風機（jī）、脫附風（fēng）機、換熱器、催化氧化裝置等分段設備（bèi）組成，具體見圖1。
沸（fèi）石轉輪再生濃縮後的高質量濃度有機廢氣被吹入下遊催化氧化裝（zhuāng）置，並由燃（rán）燒器對其進行升溫（wēn），預熱至350℃後進行催化氧化反應。催化氧（yǎng）化全過程采（cǎi）用蜂（fēng）窩狀鉑（Pt）觸煤，廢氣中VOCs 經催化氧（yǎng）化反應生成無毒無害的二氧化碳（tàn）與水。
通過催化氧化工（gōng）段後，被排出的淨化氣體溫度約為360 ℃；為充分利用餘熱，將催化（huà）氧化設備淨化後的氣體與（yǔ）再生用廢氣進（jìn）行熱交換，升溫後的再生（shēng）廢氣用於沸石轉（zhuǎn）輪脫（tuō）附區（qū）的脫附。
1.2 沸石轉輪濃縮（suō）分（fèn）段裝置結構與原理
1.2.1 沸（fèi）石轉輪的（de）結構與組成
當廢氣具有大風量低質量濃度的特性時，可利用沸（fèi）石轉輪內部分（fèn）子篩低溫高（gāo）吸附與高溫高脫附的（de）特點（diǎn），對有機廢氣進行吸附-脫附濃縮。所產生廢氣的質量濃度約為原氣體質量濃度的10~20 倍（bèi），為後續催化氧化處理節約了設備與運營成本（běn）。
沸石濃縮轉輪結構分為（wéi）吸附區（qū）（A 區）、再生區（R 區）與冷卻區（P 區）。由加工好的波紋形以及平板狀陶瓷纖維紙采用無（wú）機黏合（hé）的方式製成蜂窩狀轉輪，再將（jiāng）具有疏水性的沸石分（fèn）子篩塗抹在轉輪通道上，使其具有吸附性。沸石分子篩的（de）化學通式為Mx/m[（AlO2）x·(SiO2)y]·zH2O，是一種結晶矽酸鋁金屬鹽的多孔晶（jīng）體（tǐ），其中（zhōng）的矽氧四麵體和鋁氧四麵體通過共享氧原子相互連接形成骨架結構。分子（zǐ）篩晶體的（de）內部具（jù）有不同大小（xiǎo）的孔穴（xué），可以吸附比（bǐ）自身孔徑小的分子，排出比其（qí）孔徑大（dà）的（de）分子。包裝印刷行業廢氣的相對濕度（dù）一般小於70%，沸石轉輪對VOCs 的吸附率（lǜ）可達到（dào）90%以上。隨著廢（fèi）氣相對濕（shī）度（dù）的增加，吸附效率會有所下降，因此，必要時可在（zài）廢（fèi）氣進入沸石轉（zhuǎn）輪前對（duì）其進行加熱除濕。根據風量，設置沸石轉輪以1~6 r/h 的速率進行旋轉。
1.2.2 沸石（shí）轉輪適用風（fēng）量與VOCs質（zhì）量濃度
針對不同VOCs質量濃度的（de）廢氣，所采用的處理（lǐ）方式不盡相同，而沸石轉輪常被用於大風量低質量濃度有機物廢氣（qì）的濃縮處理。不同質量濃度VOCs氣體（tǐ）的處理方法見表（biǎo）1。
對於VOCs 質量濃度低於600 mg/m3 的大風量廢氣， 采用沸石轉輪濃（nóng）縮裝置可達到（dào）後續節能處理（lǐ）的目的。根據目前轉輪的直徑與（yǔ）厚度，在質量濃度低於600 mg/m3的情況下，可處理風量範圍為0.4~18m3/h。
1.2.3 沸石轉輪對包裝印刷廢氣中VOCs的吸附曲線
包裝印刷行（háng）業廢氣中主要含有鄰二甲苯、異（yì）丙醇、乙酸乙酯、己二酸等苯係物，醇類及酯類物質，因此需要對沸石轉輪上的疏水性分子篩進行吸附效率評價。根據吸附效率（lǜ）與時間的關係對沸石轉輪分子篩的吸附性能進行了（le）相關（guān）實驗， 分別采用（yòng）質量濃度為500 mg/m3 的苯係物、400 mg/m3 的（de）醇（chún）類物（wù）以及300mg/m3 的酯類物質作為處理廢氣成分。結果見圖（tú）2。
圖2表明，對於包裝（zhuāng）印刷行業廢氣中含有的VOCs物質（即苯係物、醇類與酯類物質），疏水性分子篩均能進行有（yǒu）效吸附。
1.3 催化氧（yǎng）化分段裝置結構與原理（lǐ）
催化氧化分段裝置采用貴金（jīn）屬Pt 作催化劑，對沸石轉輪處理（lǐ）後的（de）高質量（liàng）濃度廢氣進行預熱並將其催化氧化分解。其原理在於借助催化劑降低反應活化能，使得氧化反應發（fā）生在較（jiào）低的起燃溫（wēn）度（250~400℃）。由於（yú）待處理廢氣中可能含有使催化劑中毒的物質（含硫、磷、矽等元素的（de）化合物），因此需在前端設置預處理工序，即采用陶瓷為（wéi）載體的前處理劑（見表2）對使催化劑中毒的（de）物質進（jìn）行攔截。當進入催化劑室的（de）高質量濃度廢氣溫度較低時，可通過燃燒器對其進行預熱，使溫（wēn）度上升至350 ℃；由於該溫度為氧化催化（huà）劑佳活性溫度（dù），此時VOCs的處理（lǐ）效率可達95%以上。
溫度不（bú）同時，催化劑對VOCs 的處理活性（xìng）效（xiào）率也不同，因此（cǐ）需（xū）要尋找催化劑的佳使用（yòng）溫度（dù）。根據VOCs 廢氣中含有的主要有機揮發物（正己烷、二甲苯、苯、乙（yǐ）醇等（děng）物質），在不同入口溫度條件下對其進行轉化率測試評價，結果見圖（tú）3。
由圖3 可知（zhī），在350℃下，主要的揮發性（xìng）有機物質基本可被催化（huà）劑氧（yǎng）化去（qù）除。
02包裝印刷行（háng）業廢氣的組成與測試排放標準（zhǔn）
2.1 包裝印刷行業VOCs廢氣主要成分
包裝印（yìn）刷行（háng）業所（suǒ）產生（shēng）的VOCs 廢氣中主要含有鄰二甲苯、異丙醇、甲氧基丙醇、乙酸乙（yǐ）酯（zhǐ）、乙酸丙酯、己二酸等苯係物、酯類（lèi）與醇類（lèi）物質。
2.2 包（bāo）裝（zhuāng）印（yìn）刷行業測試排放標（biāo）準
當前我國各省采用（yòng）的VOCs控製標準不（bú）盡（jìn）相同，常用的標準為（wéi）天津地標DB 12/524—2014《工業企業揮發性有機物排放控製標（biāo）準》，其（qí）中對苯、甲苯、二甲苯與VOCs的排放（fàng）要求見表3。相應測試方法采用HJ 734—2014《固定汙染（rǎn）源廢氣（qì）揮發性有機物的測（cè）定固相吸附（fù）-熱脫附/氣相色（sè）譜-質譜法》，其中VOCs 測試內容為（wéi）24項：丙酮、異丙醇、正（zhèng）己（jǐ）烷、乙酸乙酯、苯六甲基二矽氧烷、3-戊（wù）酮、正庚烷、甲苯、環戊酮、乳酸乙酯、乙酸丁酯（醋酸丁酯（zhǐ））、丙二醇（chún）單（dān）甲醚乙酸（suān）酯、乙苯、對/間二甲苯、2-庚酮、苯乙烯（xī）、鄰二甲苯、苯甲醚、苯甲醛、1-癸烯、2-壬酮、1-十二烯等。
03沸石轉輪-催化氧化裝置的效果分析與經濟性對比
3.1 應用案例
某包裝印刷生產線（xiàn）所排放的廢（fèi）氣中含VOCs，質量濃度約為53.03 mg/m3，風量為15000 m3/h，當地采用DB 12/524—2014，分（fèn）別對苯、甲（jiǎ）苯、二甲苯、VOCs 進行排放限製。
由於包裝印（yìn）刷生產線VOCs廢氣的質量濃度偏低（＜600 mg/m3），需采用沸石轉輪-催化氧化裝置對廢氣進行濃縮後再作加熱催（cuī）化氧化處理。6條生產線入口風量（liàng）Q1=15000 m3/h，每天生產16 h，工作日按330 d/a計算，那（nà）麽每（měi）年排放的VOCs的總量約為（wéi）：m 總=53.03 mg/m3×15000m3/h×5 280h≈4.2 t/a。經沸石轉輪-催化氧化裝置處理前後的廢氣（qì）VOCs質量濃度見表4。
根據實（shí）際測量結果可（kě）知，沸石轉輪- 催化氧（yǎng）化裝置對大風量低質量濃度包裝印刷廢氣中VOCs 的去除效率高（gāo）達98.01%，處理後（hòu）的氣體符合（hé）允許排放質量濃（nóng）度的要求。
3.2 不同燃料經濟性對比
沸石（shí）轉輪-催化氧化設備（bèi）中的（de）催化（huà）氧化工段（duàn）可采用液化天然氣（LNG）、液化石油氣（LPG）或（huò）電能作為裝置運行能源，因此（cǐ）長期使用時需對（duì）裝置運行的（de）經濟性作評價對比，尋找經濟的（de）使用能源。由於沸石轉輪工段均采用電能，因此僅對催化氧化工段的運行能源進行（háng）計算。考慮到氣體經過沸石轉輪後溫度上升、風量大幅減小，所計算出的數（shù）值差異小、參考性較弱，因此按原入口氣體溫度與風（fēng）量對催化氧化工況進行放大對比計算（suàn）。
包裝印刷生（shēng）產線廢氣（有組織排放）的排放量（liàng）：15000 m3/h；VOCs 初始質量濃度：53.03 mg/m3（主要成（chéng）分為丙酮、甲苯（běn）、乙酸乙酯等（děng））；運行天數為330 d/a；日運行時間為16 h，其中裝置啟動時間為（wéi）30 min；催化氧化段（duàn）用熱值為36843.84 kJ/m3；LNG的價格為3.6元/m3，LPG 的價格為（wéi）4.2 元/kg，電能的價格為（wéi）0.7元/（kW·h）。
工況：入口氣（qì）體溫度T1=28 ℃，處理設備一次換熱氣體（tǐ）溫度T2=218 ℃，催化（huà）氧化後氣體溫度T3=360，廢氣餘熱利用換熱後出口溫度T4=170 ℃。換熱溫度差值詳見圖（tú）4。
設需（xū）要熱量為Q；LNG 使用量為G；LPG 使用量（liàng）為P；電能消耗為E。則：
Q=250 (m3/min)×60 (min/h)×(360-218)℃ ×1.293(kg/m3)×1.005［kJ/（kg·℃)］=2 767 860.45 kJ/h
G=2 767 860.45(kJ/h)/36 843.84（kJ/m3）=75.1m3/h
費用G1＝75.1(m3/h)×3.6(元/m3)×330（d/a）×24（h/d）=2 141 580 元（yuán）/a
P=2 767 860.45 (kJ/h)/50 798.44 (kJ/m3)×1.96(kg/m3)=106.78 kg/h
費用P1=106.78 (kg/h)×4.2 (元/kg)×330（d/a）×24 (h/d)=3 551 828 元/a
E=2767860.45 (kJ/h)/3600.68 (kJ/kW)=768.6 kW/h
費用E1=768.6 (kW/h)×0.7［元/(kW·h)］×330（d/a）×24(h/d)=4 261 028 元/a
G1∶P1∶E1=1∶1.7∶2
不同能源的運行費用對比結果（guǒ）表明，采用LNG為原料時催（cuī）化氧化工（gōng）段的設備經濟性佳。
沸石轉輪- 催化氧化裝置（zhì）在初期投資與能源消耗方麵具有（yǒu）明（míng）顯的經濟優（yōu）勢（shì），並（bìng）且（qiě）裝置的（de）低溫燃燒安全性好，催化劑的使用壽命長，大大降（jiàng）低了裝置維護成本（běn）。
04 結語
針對大風量低VOCs質量（liàng）濃度（dù）的包裝印刷廢氣治理，沸（fèi）石轉輪- 催化氧化（huà）一體型淨化裝置具有高效、安全（quán）、經濟的特點，對廢氣中苯係物、酯類、醇類物質的吸附效率可達90%~97%。沸石轉輪用分子篩材質不可燃、安全性好，可在高溫下進行脫（tuō）附再生，其使用壽命長（zhǎng）達5~10 年。催化氧化工段所采用的氧化催（cuī）化劑VOCs處理效率高（95%~98%），對（duì）於間歇性工況廢氣，催化氧化比蓄熱式催化燃燒法更加節（jiē）能。氧化反應采用（yòng）的催化劑使用壽命長，平均5 年更換（huàn）一（yī）次，並（bìng）可作再生處理。整體裝置采用低溫燃燒，既節約能源又具有極高的安全性。但使用過程中也需防止（zhǐ）諸如因滾輪內積聚高質量（liàng）濃度VOCs 而導致（zhì）悶燒等情況的發生，因（yīn）此需（xū）要對設備（bèi）進行監控與保養。
在工業迅速發展及環境保（bǎo）護形勢日益嚴峻的今天，沸石轉輪-催化氧化裝置將會得到更廣泛的認（rèn）可（kě）及應用。
