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            溪云環保:活性炭吸附法(廢氣預處理、工藝流程等)

            返回列表 瀏覽量:3793 發布日期:2019-11-20 22:58:29【

            當前我國VOCs排放涉及的行業廣,且各行業排放的VOCs種類繁多、成分復雜,常見的有烴類、醇類、醚類、酯類等。加油站、裝修、餐飲、干洗、噴涂、化工等生產或使用有機溶劑的行業都會產生VOCs排放。

            此外,VOCs治理技術體系復雜,涉及十多種技術及組合技術,一般一個環保治理企業只能掌握一種或幾種技術。

            溪云環保:活性炭吸附法(廢氣預處理、工藝流程、處理要求及成本分析)

            今天分享的是目前工業VOCs治理的主流技術之一:活性炭吸附技術。

            活性炭是應用最廣泛的吸附劑,其生產和使用可以追溯到19世紀?;钚蕴恐员粡V泛使用主要是因其具有大量的微孔和中孔,且表面積巨大。典型活性炭的孔徑分布及其與其他吸附劑的比較如下圖所示。



            溪云環保:活性炭吸附法(廢氣預處理、工藝流程、處理要求及成本分析)

            圖源《吸附劑原理與應用》,[美]Ralph T.Yang著


            據了解,活性炭吸附技術是VOCs治理的主流技術之一,技術成熟、簡單易行、治理成本低、適應范圍廣,在所有的治理技術中占有非常大的市場份額,在涂裝、包裝印刷、石油化工、化學品制造、醫藥化工和異味治理等領域都得到了廣泛的應用。


            但由于業內人員對活性炭的基本性能、活性炭吸附技術的適用范圍和使用條件等缺乏規律性認識,在活性炭選型、工藝設計和凈化裝備設計中存在較大隨意性,造成凈化設備效率低,存在安全隱患,活性炭再生更換困難等問題。市場上很多環保公司對活性炭吸附技術過于低估(簡單誤認為活性炭吸附技術無非就是簡單的吸附—脫附)。


            行業的種種不規范及工藝混亂,導致目前不少地方環保主管部門陷入了“聞炭色變”的誤區。滿足當前國內VOCs污染實際治理工程的實際需要,正確引導行業規范活性炭在揮發性有機物(VOCs)凈化中的應用,顯得至關重要。


             吸附法主要適用于低濃度氣態污染物的吸附分離與凈化,對于高濃度的有機氣體,一般情況下首先需要經過冷凝等工藝進行“降濃”處理,然后再進行吸附凈化。對于“油氣”等高濃度VOCs氣體的凈化,也可以采用吸附法(降壓解吸再生),但對活性炭有一些特殊的要求。


            溪云環保:活性炭吸附法(廢氣預處理、工藝流程、處理要求及成本分析)

            圖:活性炭吸附裝置,圖源網絡



            01
            廢氣的預處理


            (一)污染物濃度要求


            除溶劑和油氣儲運銷裝置的有機廢氣吸附回收外,進入吸附裝置的有機廢氣中有機物的濃度應低于其爆炸極限下限的25%。當廢氣中有機物的濃度高于其爆炸極限下限的25%時,應使其降低到其爆炸極限下限的25%后方可進行吸附凈化。

             

             

             


            對于含有混合有機化合物的廢氣,其控制濃度P應低于最易爆炸組分或混合氣體爆炸極限下限值的25%,即P<min(Pe ,Pm)×25%,Pe為最易爆組分爆炸極限下限值(%),Pm為混合氣體爆炸極限下限值,Pm按照下式進行計算:


              Pm=(P1+P2+…+Pn)/(V1/P1+V2/P2+…+Vn/Pn)      

              式中:

                Pm  ——混合氣體爆炸極限下限值,%


                P1,P2,…,Pn  ——混合有機廢氣中各組分的爆炸極限下限值,%


                V1,V2,…,Vn  ——混合有機廢氣中各組分所占的體積百分數,%


                n  ——混合有機廢氣中所含有機化合物的種數。  



            (二)氣體溫度要求

             進入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。 

            溪云環保:活性炭吸附法(廢氣預處理、工藝流程、處理要求及成本分析)


            (三)廢氣濕度對活性炭吸附性能的影響

            1、由于活性炭表面通常含有大量的含氧基團,一般活性炭均具有較強的吸水能力,與有機物產生競爭吸附作用。

            溪云環保:活性炭吸附法(廢氣預處理、工藝流程、處理要求及成本分析)

            2、活性炭中含有灰分(金屬氧化物),提高了其吸水能力。

            溪云環保:活性炭吸附法(廢氣預處理、工藝流程、處理要求及成本分析)

            如何提高活性炭的疏水性能

            (1)原材料的影響:如煤種的影響、瀝青基球型活性炭具有較好的疏水能力;

            (2)高碘值活性炭(揮發份低)的疏水能力通常要優于低碘值的活性炭; 

            (3)對活性炭進行表面疏水改性,去除或減少表面含氧基團、降低灰分(金屬氧化物)。


            (四)顆粒物的含量要求

            進入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。

            粉塵:細顆粒物(化工、家具等)

            漆霧顆粒物(形成氣溶膠):影響最大

            絮狀顆粒物:印刷、橡膠、化纖等生產過程產生


            (五)廢氣成分的影響

            1、活性炭的“中毒”(或劣化):

            高沸點(或“半揮發性”)物質再生困難,在活性炭上聚集,如硅烷、油脂等化合物,需要通過冷凝、過濾、吸附等預處理首先進行去除;

            發生聚合反應,造成在活性炭上聚集,如甲醛、苯乙烯等;

            二硫化碳(硫化氫)等吸附反應形成單質硫的聚集。

                

            在吸附氣體中即使含有微量的高分子物質或聚合性物質,在活性炭中聚集,也會很快引起活性炭吸附性能急劇下降。


            2、活性炭的反應活性(催化性):

            活性炭表面具有催化活性,會與一些化合物部分進行氧化、水解等催化反應。


            典型反應:

            (1)乙酸乙酯、乙酸丙酯等易發生水解反應形成有機酸;

            (2)MEK(甲乙酮)、MIBK(甲基異丁基酮)易被氧化形成有機酸和丁二酮;環己酮氧化或聚合形成環亞己基環己酮;

            (3)甲醛、苯乙烯等易發生聚合反應;

            (4)其他:如樹脂生產中的添加劑帶入二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺在活性炭上會發生水解生產二甲胺,造成臭氣排放問題。


            造成的問題:

            (1)回收的溶劑變色、發臭(如包裝印刷廢氣);

            (2)聚合后難再生,造成活性炭中毒(劣化)

            (3)反應放熱,造成活性炭著火。


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