如何預防和控制沸石轉輪系統的風險？
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揮發性有機化合物廢氣(沸石轉輪)已得到廣泛應用。
1.研究背景
隨著新《***氣污染防治法》(總統令***31號)、《***氣污染防治行動計劃》(***發[2013]37號)、《揮發性有機物(VOCs)污染防治技術政策》(環保部公告2013年***31號)等政策文件陸續出臺，***家對VOCs污染物防治的要求和力度逐步加強，沸石旋轉吸附用于低濃度廢氣處理。研究和總結沸石轉輪系統運行中的潛在風險，并找到預防、改善或解決的方法具有重要意義。
2.燜燒事故原因分析
燜井事故分析:通過對行業內一起沸石轉輪燜井事故的調查分析，發現燜井事故的主要原因如下
(1)由于沸石轉輪系統長期運行，轉輪內積聚了高濃度的高沸點物質。
(2)企業沸石轉輪脫附風機運行頻率低，降低了脫附效率，更多的VOCs殘留在沸石轉輪中，沒有得到有效去除，在長期運行中殘留VOCs的基礎上進一步積累。
(3)這套沸石轉輪雖然內置噴水頭和自動控制系統，但在燜燒過程中出現故障，無法正常運行，導致燃燒蔓延。
3.加強風險防控研究
根據對行業內一起燜爐事故的分析調查，燜爐的主要原因是沸石轉輪內VOCs的積累。其次，自動控制系統監控不足，啟動不正常，導致事故處理不及時。因此，為了防止這類沸石流槽的燜燒，應從以下幾個方面加強風險防控:
(1)減少揮發性有機化合物殘留，提高脫附效率；(2)加強監控措施；(3)加強風險防范和設備維護。
3.1減少揮發性有機化合物殘留減少沸石轉輪中的揮發性有機化合物殘留可以從改善揮發性有機化合物廢氣的入口質量和提高脫附效率入手。
(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。根據待處理揮發性有機化合物廢氣的實際情況，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。比如芯片制造生產過程中使用的主要有機原料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℃)。在高沸點物質的主要工序中可以增加冷凝、前期活性炭吸附等預處理裝置，減少VOCs廢氣中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，建議企業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。例如，根據對***內典型芯片制造企業的調查，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。一家沸石轉輪設備供應商研究了沸石轉輪系統中高沸點物質的積聚。從圖1可以看出，沸石轉輪系統運行一個月后，轉輪內確實有***量有機物堆積，堆積的有機物量為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。比如芯片制造行業常用的有機物(如異丙醇、丙二醇單甲醚醋酸酯等。)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。沸石轉輪通常是在陶瓷纖維紙表面涂覆無機粘結劑制成的分子篩。因此，用水清洗時，不僅轉輪不會開裂變形，也不會出現因分子篩脫落而導致性能下降、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，并非所有的沸石轉輪材料都可以水洗。企業在水基再生前，應咨詢沸石轉輪設備制造商。
(4)用高壓空氣吹掃。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清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內，無法有效去除，需要配合上述其他處理方法進行選擇。
3.2加強監控意味著風險事故往往不是一夜之間發生的，而是經過長時間的積累，從量變到質變。因此，通過加強監控，可以在一定程度上及時發現、處理和解決問題，從而避免風險事故的發生。系統監控可以從以下幾個方面進行。
(1)加強廢氣濃度監測:廢氣系統設計前，需要對各廢氣吸入點的可燃濃度進行檢測分析，控制各廢氣吸入點的可燃濃度低于爆炸下限，檢測正?；虍惓９r下的可燃氣體濃度。
(2)加強設備管道的濕度監測，獲取管道內物料的冷凝情況，獲取管道的濕度，及時發現高濕度廢氣，并采取預防和預警措施。
(3)加強對設備壓降的監控，及時發現設備超壓、管道堵塞等異常情況。
(4)加強再生區溫度監控，將監控信號接入中央控制系統或報警系統，及時發現溫度異常情況。通過定期監測或在線監測的方式對上述內容進行監測。如果上述監測因素出現突變或異常，可能會出現末端處理設施異?；蛱幚硇式档偷仁鹿省Ｍㄟ^及時分析監控情況，進行問題調查，可以有效降低風險事故發生的概率。
3.3加強風險防范和設備維護
(1)氮氣保護。陰燃事故的另一個重要原因是沸石轉輪系統含有氧氣。當系統在200℃脫附時，如果系統在沒有空氣流動和沒有額外供氧的情況下異常停止，廢氣中的VOCs組分和轉輪上聚合的高沸點物質會在轉輪中的沸石與原來留在轉輪孔隙和沸石孔隙中的氧氣發生催化反應，導致放熱和陰燃。因此，建議企業在系統異常停機時使用純氣體(如氮氣)作為保護氣體，并更換轉輪系統中的剩余氧氣，以降低事故概率。此外，氮氣保護系統可以通過自動控制系統與噴水系統串聯。系統異常時，通入氮氣保護。如果充氮30s后系統異常仍未消除，將立即啟動噴水系統，進一步降低事故概率。
(2)沸石轉輪維護。即使沸石轉輪在高溫下定期再生，積聚在其中的高沸點物質也不能完全去除。因此，經過多年的吸附和濃縮，一定量的高沸點物質殘留在沸石轉輪系統中，高沸點物質的含量不斷增加，從而影響沸石轉輪的性能。此外，反復吸附脫附、多次高溫再生或水洗再生都會對沸石分子篩造成一定的破壞。所以沸石轉輪雖然理論上可以反復吸附和脫附，但實際應用中往往有一定的使用壽命。①更換沸石。定期更換沸石是保持沸石轉輪系統有效安全運行的***有效方法。然而，更換整個沸石轉輪的成本很高。一般情況下，一個沸石轉輪的價格在100萬元左右；沸石分子篩價格便宜很多，轉輪上的吸附劑填料往往是可更換的。②加強設備維護。企業可以定期委托設備供應商進廠檢查維修，檢查設備運行過程中是否存在安全隱患，是否存在老化、松動、設備泄漏等情況。通過專業和專門的檢查，可以及時發現問題并提供解決方案。企業還應注意設備的密封性能和程度。選擇***質的耐脫附高溫、耐老化的密封材料，注意定期檢查，定期更換密封材料。
3.4加強管理體系建設，建立******的ESH管理體系是風險防范的基礎(ESH稱為“環保、安全、健康”)。ESH管理體系是安全與環境的***有機結合，是一種預先風險分析，以預防安全事故和突發環境事故。在企業中實施ESH管理體系，可以完善企業的管理機制，規范管理，提高人員的安全知識水平，將安全管理的“事后調查”變為“事前預防”，***限度地降低風險。為了進一步加強風險防范，企業可以從以下幾個方面建立制度，并監督制度的有效實施。
(1)實施環境影響評價“三同時”制度，提高設備驗收的有效性。
(2)加強設備操作人員和設備管理人員的專業培訓。
(3)定期開展管道泄漏檢測和修復工作，制定LDAR管理臺賬。
(4)加強動火控制，嚴禁在開水澆道系統周圍使用明火，明火會引起可燃、可燃氣體爆炸。
(5)建立設備定期檢查制度，指定專人定期(日、周、月)檢查沸石轉輪系統，并做***臺帳記錄。
(6)建立沸石轉輪定期脫附系統，根據企業VOCs廢氣的***點和沸石轉輪裝置的***點選擇合適的廢氣預處理裝置；選擇高溫脫附、定期水洗和高壓吹掃來減少沸石轉輪中的VOCs殘留。
(7)建立常規監測系統，定期監測進出口廢氣濃度，監測沸石轉輪系統的實際處理效率。
(8)建立定期檢查和維護制度，委托設備制造商對沸石轉輪系統及其配套部件、檢測裝置、自動控制裝置等進行定期維護和維護。，并做***賬戶管理。4結論與建議4.1結論根據沸石轉輪燜爐事件，事故的主要原因是沸石轉輪內存在高沸點VOCs殘留和高沸點物質堆積，不僅增加了設備運行的風險，也降低了設備的處理效率。燃燒的三要素是“可燃物質、燃點和助燃物質”。企業可以通過減少VOCs殘留，加強脫附效率，減少可燃物質，降低其濃度；通過加強監測措施對燃點進行監測和預警；通過加強風險防范和惰性氣體N2保護，降低氧含量；加強設備維護，***終建立相關管理制度，加強沸石轉輪系統運行過程中的風險防范。
