一种用于VOCs吸附-浓缩的分子筛转轮的制作方法

本实用新型涉及环保领域，具体的说，涉及一种用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮。
背景技术：
：挥发性有机污染物(vocs)是重要的大气污染物之一，对人体健康和生态环境造成严重威胁，是引发、o3、pm2.5和酸雨的主要前驱体。对此，《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》提出，2020年我国vocs的排放总量下降10％以上，重点控制石化、化工、工业涂装、建筑涂料、包装印刷等行业。常见vocs处理技术有冷凝、溶剂吸收、光催化、热氧化、吸附-浓缩、催化氧化等。其中，吸附浓缩可将大风量、低vocs浓度的废气浓缩为小风量、高vocs浓度的废气，可减小后续深度处理设备规模，同时回收热氧化、催化氧化过程产生的热量，以减少能耗。用于吸附-浓缩的吸附材料，活性炭具有吸附容量大、易脱附等特点，但在工程应用在存在系列缺陷：1)需要热风脱附，容易引起吸附床层着火；2)受脱附温度限制，高沸点物质难以彻底脱附，进一步导致吸附性能降低，不能用于处理高沸点物质；3)吸附-脱附为间歇运行，设备规模大，且难以实现连续运行。对此，以无机分子筛为吸附剂的可连续运转的分子筛转轮，具有安全、高效，克服技术瓶颈。专利cn105944665公开了一种处理vocs用分子筛转轮吸附填料的制备方法，其以堇青石蜂窝陶瓷为载体，表面涂覆分子筛吸附剂，经后续热处理后得到蜂窝状填料。但填料单元截面小，难以加工成大尺寸分子筛转轮，填料单元不易密封，且填料密度大，转轮重量增大，运行成本高。cn105289491公开了一种活性炭掺杂的分子筛吸附浓缩转轮，其以活性炭材料和陶瓷纤维或玻璃纤维等为基材，经压楞、卷绕等工序制备分子筛吸附浓缩转轮基材，然后在表面负载分子筛吸附剂。基材有活性炭，容易堵塞，不易彻底脱附，安全性较低。且且存在分子筛涂层不均匀、附着力低、易脱落等缺陷。专利cn208406523公开了一种疏水改性分子筛转轮，以陶瓷纤维纸基材的瓦楞状吸附面和平面的固定面构成，吸附面和固定面交替黏结，然后旋转黏结成圆柱体转轮，瓦楞状吸附面的上下表面涂布疏水改性的分子筛。但存在：1)吸附面和固定面交替黏结、旋转，易出现漏风、短流；2)吸附面涂有分子筛，孔道内的固定面没有吸附剂，导致性能降低；3)吸附面和固定面黏结，经旋转后得到转轮整体，吸附、冷却及脱附过程由于温差产生的热应力，易引起转轮开裂。技术实现要素：本实用新型提供一种用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮，所述分子筛转轮主要用于vocs废气净化领域，将大风量、低浓度的vocs废气浓缩为小风量、高浓度的vocs废气，以减小后续深度处理单元的规模。vocs吸附-浓缩的分子筛转轮对vocs净化效率高，轻质、运行能耗低级适应性强。本实用新型还提供一种用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮，包括芯轴、内壳、分隔板、转轮单元块和外壳，所述内壳与外壳相连接并形成容纳腔体，所述内壳中心设有中心孔，所述芯轴穿设在所述中心孔中；多个所述分隔板与内壳和外壳相连接并将所述容纳腔体分隔成多个独立的腔体单元；所述转轮单元块为多个，每个所述转轮单元块位于一个腔体单元内。进一步，所述多个腔体单元沿芯轴呈圆周状分布。进一步，所述转轮单元为扇形块状，并在内壳和外壳之间的容纳空间内呈圆周状排布，相邻的两个转轮单元块间夹设有用于相互隔离的分隔板。进一步，所述转轮单元块为由复合基材卷绕或者堆叠形成的扇形块状，所述复合基材由平面基材和连接在平面基材上的瓦楞状基材基材组成。进一步，所述基材包括耐火纤维纸和涂附在耐火纤维纸上的分子筛吸附剂层。进一步，所述转轮单元块为n个，每个扇形单元块的圆心角为360/n°。进一步，所述内壳(2)、分隔板(3)、转轮单元块(4)和外壳(5)与转轮单元块间采用耐高温材料密封，所述的分隔板按圆周等分角度将内壳和外壳连接。本实用新型的有益效果在于：本实用新型的用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮，以耐火纤维纸为基材，表面涂覆分子筛，转轮单元块的密度低，明显减轻转轮质量，进一步降低运行能耗；本实用新型的用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮，以耐火纤维纸为基材，热容低，可缩短脱附加热和冷却时间，同时降低加热能耗。本实用新型的用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮，多个转轮单元块通过内壳、分隔板和外壳与芯轴组装成转轮整体，优化吸附区、脱附区和冷却区功能，避免由于热引力而引起转轮开裂。本实用新型的用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮制备工序简单、生产周期短、能耗低，大大降低了生产成本。本实用新型的用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮，应用在vocs废气处理，可应用在涂装、化工、印刷、喷漆、煤化工等行业的vocs废气处理系统，可与催化-氧化、热氧化等技术结合使用，取得优异处理效果的同时，充分利用vocs氧化产生的热量。本实用新型的用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮的制备方法，包括如下步骤：1)复合基材的制备；2)转轮单元块的制备；3)转轮单元块的涂覆、干燥及活化；4)分子筛转轮的组装。其中，所述步骤1)包括：11)配置分子筛浆液：将粘结剂和助剂加入到水中，搅拌混合后加入分子筛粉体，搅拌均匀，砂磨、分散得到一定固含量的分子筛浆液，浆液固含量为10-40％。12)将耐火纤维纸连续送入分子筛浆液中浸渍浆液，刮膜除去多余浆液，热风中干燥，所述干燥温度为80-200℃；13)将12得到的涂有分子筛的耐火纤维纸分为两部分，一部分压制成瓦楞状得到瓦楞基材，另一部分为保持平面状的平面基材，将瓦楞基材复合在平面基材上，得到复合基材。所述步骤2)包括：21)将复合基材旋转缠绕，得到圆柱状分子筛转轮坯体，所述分子筛转轮坯体的直径为d＝1000-5500mm，厚度h＝200-800mm。22)将所述圆柱状分子筛转轮坯体，从圆心沿半径方向均匀切割成n块，得到转轮单元块坯体，每块转轮单元块坯体的圆心角为360/n，n＝2-16。所述步骤3)包括：31)配置分子筛涂覆浆液，将粘结剂和助剂加入到水中，搅拌混合后加入分子筛粉体，搅拌均匀后球磨得到一定固含量的分子筛涂覆浆液，所述浆分子筛涂覆浆液的固含量为15-50％。32)将步骤2)得到的转轮单元块坯体置于分子筛涂覆浆液中浸渍后去除多余浆液，得到转轮单元块半成品，其中所述步骤32)中的浸渍时间为5-40min，通过压缩空气吹扫法去除多余浆液；33)将转轮单元块半成品在热风中干燥，之后焙烧活化得到转轮单元块粗品，其中，所述步骤33)中的干燥温度为100-300℃，干燥时间为0.5-6h，焙烧温度为200-700℃，焙烧时间为2-10h。所述步骤4)包括：41)将转轮单元块粗品进行切割、打磨和前端固化，得到转轮单元块；42)将所述转轮单元块，与转轮芯轴、内壳、外壳和分隔板组装，得到用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮。所述的耐火纤维纸，厚度为0.1-1.0mm，所述的瓦楞高度为0.8-8mm。所述的分子筛粉料为ana、cha、eri、gis、kfi、lta(a)、nat、pau、yug、ael、euo、fer、heu、mel、mfi、nes，afi、ato、bea、x、y、fau、ltl、mor、mtw、vfi、aet、cfi、don中的一种或至少两种组合。所述的粘结剂为磷酸二氢铝、硅溶胶、铝溶胶、硅-铝复合溶胶、钛溶胶、锆溶胶、拟薄水铝石，黏土中的一种或至少两种组合，以固体计，加入量为5-30％；所述的助剂为纤维素、聚乙烯醇、复合纤维素、树脂中的至少一种，加入量为0.5-8％。附图说明图1为本实用新型的分子筛转轮的结构示意图；图2为本实用新型的分子筛转轮中的一个容纳单元的结构示意图；图3为本实用新型的复合基材的机构示意图。附图标记说明：1.芯轴，2.内壳，3.分隔板，4.转轮单元块，41.平面基材，42.瓦楞基材，5.外壳。具体实施方式以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。分别按照如下实施例1-4所给出制备方法，制备本实用新型的用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮。所述用于vocs吸附-浓缩的分子筛转轮，包括芯轴、内壳、分隔板、转轮单元块和外壳，所述内壳与外壳相连接并形成容纳腔体，所述内壳中心设有中心孔，所述芯轴穿设在所述中心孔中；多个所述分隔板与内壳和外壳相连接并将所述容纳腔体分隔成多个独立的腔体单元；所述转轮单元块为多个，每个所述转轮单元块位于一个腔体单元内。所述多个腔体单元沿芯轴呈圆周状分布。所述转轮单元为扇形块状，并在内壳和外壳之间的容纳空间内呈圆周状排布，相邻的两个转轮单元块间夹设有用于相互隔离的分隔板。所述转轮单元块为由复合基材卷绕或者堆叠形成的扇形块状，所述复合基材由平面基材和连接在平面基材上的瓦楞状基材基材组成。所述基材包括耐火纤维纸和涂附在耐火纤维纸上的分子筛吸附剂层。所述转轮单元块为n个，每个扇形单元块的圆心角为360/n°。其中n可以为2、3、4、5或者其它根据需求选择的个数。所述内壳、分隔板、转轮单元块和外壳与转轮单元块间采用耐高温材料密封，所述的分隔板按圆周等分角度将内壳和外壳连接。实施例1s1、复合基材的制备s11、配置分子筛浆液，1050kg去离子水中加入150kg硅溶胶(30％)和1.8kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入300kgzsm-5分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量23％。s12、耐火纤维纸连续进入s11浆液，刮膜除去多余浆液，然后以4m/s车速进入热风烘箱，于150℃热风中干燥。s13、烘干后涂有分子筛的耐火纤维纸，一部分经瓦楞机压制成瓦楞状，并与平面状耐火纤维纸复合，得到涂有分子筛的耐火纤维纸基材。s2、转轮单元块的制备s21、s13所得的基材旋转缠绕，得到圆柱状分子筛转轮坯体，转轮坯体直径d＝1650mm，厚度h＝450mm。s21、将圆柱形从圆心沿沿半径方向切割为8块，转轮单元块坯体的圆心角为45度。s3、涂覆、干燥及活化s31、配置分子筛涂覆浆液，854kg去离子水中加入180kg硅溶胶(30％)和1.2kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入300kgy分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量26.5％。s32、将s22切割后的转轮单元块坯体置于s31制备的分子筛浆液中，浸渍20min后用压缩空气吹扫多余浆液。s33、吹扫后的分子筛浆液的转轮单元块坯体，在150℃热风中干燥3h，然后于550℃空气中焙烧5.0h。s4、切割、组装s41、焙烧后的转轮单元块坯体，经切割、打磨和前端固化，得到转轮单元块，半径为600mm，厚度为400mm。s42、切割后的转轮单元块，与转轮芯轴、内壳、外壳和分隔板组装，得到直径d＝1500mm的分子筛转轮整体。实施例2s1、复合基材的制备s11、配置分子筛浆液，910kg去离子水中加入180kg硅溶胶(30％)和0.9kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入300kgy分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量25.5％。s12、耐火纤维纸连续进入s11浆液，刮膜除去多余浆液，然后以6m/s车速进入热风烘箱，于200℃热风中干燥。s13、烘干后涂有分子筛的耐火纤维纸，一部分经瓦楞机压制成瓦楞状，并与平面状耐火纤维纸复合，得到涂有分子筛的耐火纤维纸基材。s2、转轮单元块的制备s21、s13所得的基材旋转缠绕，得到圆柱状分子筛转轮坯体，转轮坯体直径d＝2500mm，厚度h＝450mm。s22、将圆柱形从圆心沿沿半径方向切割为8块，转轮单元块坯体的圆心角为45度。s3、涂覆、干燥及活化s31、配置分子筛涂覆浆液，1115kg去离子水中加入150kg硅溶胶(30％)和1.8kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入300kgzsm-5分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量22％。s32、将s22切割后的转轮单元块坯体置于s31制备的分子筛浆液中，浸渍20min后用压缩空气吹扫多余浆液。s33、吹扫后的分子筛浆液的转轮单元块坯体，在180℃热风中干燥2.5h，然后于500℃空气中焙烧5.0h。s4、切割、组装s41、焙烧后的转轮单元块坯体，经切割、打磨和前端固化，得到转轮单元块，半径为1150mm，厚度为400mm。s42、切割后的转轮单元块，与转轮芯轴、内壳、外壳和分隔板组装，得到直径d＝2300mm的分子筛转轮整体。实施例3s1、复合基材的制备s11、配置分子筛浆液，960kg去离子水中加入150kg硅溶胶(30％)和1.5kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入100kgzsm-5分子筛和200kgy分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量24.5％。s12、耐火纤维纸连续进入s11浆液，刮膜除去多余浆液，然后以4.5m/s车速进入热风烘箱，于180℃热风中干燥。s13、烘干后涂有分子筛的耐火纤维纸，一部分经瓦楞机压制成瓦楞状，并与平面状耐火纤维纸复合，得到涂有分子筛的耐火纤维纸基材。s2、转轮单元块的制备s21、s13所得的基材旋转缠绕，得到圆柱状分子筛转轮坯体，转轮坯体直径d＝1300mm，厚度h＝450mm。s22、将圆柱形从圆心沿沿半径方向切割为6块，转轮单元块坯体的圆心角为60度。s3、涂覆、干燥及活化s31、配置分子筛涂覆浆液，880kg去离子水中加入180kg硅溶胶(30％)和1.5kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入100kgzsm-5分子筛和200kgy分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量26％。s32、将s22切割后的转轮单元块坯体置于s31制备的分子筛浆液中，浸渍20min后用压缩空气吹扫多余浆液。s33、吹扫后的分子筛浆液的转轮单元块坯体，在180℃热风中干燥2.5h，然后于500℃空气中焙烧5.0h。s4、切割、组装s41、焙烧后的转轮单元块坯体，经切割、打磨和前端固化，得到转轮单元块，半径为1200mm，厚度为400mm。s42、切割后的转轮单元块，与转轮芯轴、内壳、外壳和分隔板组装，得到直径d＝1200mm的分子筛转轮整体。实施例4s1、复合基材的制备s11、配置分子筛浆液，1027kg去离子水中加入180kg硅-铝复合溶胶(30％)和0.9kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入150kgts分子筛和150kgzsm-5分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量23.5％。s12、耐火纤维纸连续进入s11浆液，刮膜除去多余浆液，然后以4.5m/s车速进入热风烘箱，于180℃热风中干燥。s13、烘干后涂有分子筛的耐火纤维纸，一部分经瓦楞机压制成瓦楞状，并与平面状耐火纤维纸复合，得到涂有分子筛的耐火纤维纸基材。s2、转轮单元块的制备s21、s13所得的基材旋转缠绕，得到圆柱状分子筛转轮坯体，转轮坯体直径d＝1300mm，厚度h＝450mm。s21、将圆柱形从圆心沿沿半径方向切割为8块，转轮单元块坯体的圆心角为45度。s3、涂覆、干燥及活化s31、配置分子筛涂覆浆液，935kg去离子水中加入180kg硅-铝复合溶胶(30％)和1.2kg树脂乳液，搅拌混合均匀后加入300kgy分子筛，搅拌均匀，砂磨、分散得到分子筛浆液，浆液固含量25％。s32、将s22切割后的转轮单元块坯体置于s31制备的分子筛浆液中，浸渍20min后用压缩空气吹扫多余浆液。s33、吹扫后的分子筛浆液的转轮单元块坯体，在150℃热风中干燥3.0h，然后于500℃空气中焙烧5.0h。s4、切割、组装s41、焙烧后的转轮单元块坯体，经切割、打磨和前端固化，得到转轮单元块，半径为1200mm，厚度为400mm。s42、切割后的转轮单元块，与转轮芯轴、内壳、外壳和分隔板组装，得到直径d＝1200mm的分子筛转轮整体。测试例在固定床vocs吸附性能测试平台测试分子筛转轮吸附性能，测试平台设有进风管和出风管，转轮处于进风管和出风管之间，进风管、出风管直径φ＝300mm，处于同一中心线，并可以在水平、垂直方向同步调节。进风口前段设有vocs发生装置、加湿装置和风机。测试条件：vocs浓度c＝500mg/m3，转轮入口风速lv＝4m/s，测试不同时间入口、出口vocs浓度，计算吸附效率。测试结果如表1所示表1不同实施例制备的分子筛转轮在不同时间的吸附效率。实施例5min10min15min20min实施例199.1％98.2％97.8％96.5％实施例298.9％98.0％97.3％96.6％实施例398.8％97.9％97.7％97.0％实施例498.6％98.1％97.8％96.8％以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页12