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活性炭吸附箱的适用要求
发布者:惠源  发布于:2020/10/30 9:10:06  浏览次数:1663

       目前我国VOCs排放涉及的行业很广,而且各行业排放的VOCs种类多,成分复杂,常见的有烃类、醇类、醚类、酯类等。 加油站、装修、饮食、干洗、涂装、化学工业等生产和使用有机溶剂的行业会产生VOCs排放。
另外,VOCs管理技术体系很复杂,结合十多种技术和组合技术,一般一个环保管理企业只能掌握一项或多项技术。
      今天共享的是现在工业VOCs管理的主流技术之一活性炭吸附技术。
活性炭是使用最广泛的吸附剂,其生产和使用可追溯到19世纪。 活性炭之所以被广泛使用,主要是因为它有很多细孔和中孔,表面积巨大。 典型的活性炭孔径分布与其他吸附剂的比较如下图所示。
活性炭吸附技术是VOCs管理的主流技术之一,技术成熟,易于执行,管理成本低,适应范围广,在所有管理技术中占有非常大的市场份额,涂装、包装印刷、石油化工、化学品制造、医药化学工业和异味管理

       但是,业界相关人员对活性炭的基本性能、活性炭吸附箱的适用范围和使用条件等缺乏规律性的认识,因此活性炭的选定、工艺设计和净化设备设计具有很大的随意性,净化设备的效率低,有安全上的顾虑,活性炭的再生更换困难, 市场上很多环保公司低估了活性炭吸附箱(活性炭吸附技术误解为只不过是吸附解吸)。
由于行业的各种不规范和技术混乱,现在很多地方环境保护主管部门陷入了“闻到炭的颜色变化”的误区。 满足目前国内VOCs污染实际管理工程的实际需要,正确引导行业规范活性炭在挥发性有机物( VOCs )净化中的应用很重要。
    活性炭吸附箱主要适用于低浓度气态污染物的吸附分离和净化,但对于高浓度的有机气体,一般通过冷凝等工艺进行“降低浓度”处理后进行吸附净化。 “油气”等高浓度VOCs气体的净化也可以采用吸附法(减压解吸再生),但对活性炭有特殊要求。

6369707676672733973444640.jpg01废气的预处理

(一)污染物浓度要求;

除溶剂和油气储运销装置吸附回收有机废气外,进入吸附装置的有机废气中有机物的浓度应低于其爆炸极限下限的25%。 废气中有机物的浓度超过其爆炸极限下限的25%时,降低到其爆炸极限下限的25%后进行吸附净化。
(2)气体温度要求
进入吸附装置废气的温度最好在40℃以下。  
(3)废气湿度对活性炭吸附性能的影响
1 .活性炭表面通常含有很多含氧基团,因此一般的活性炭都具有很强的吸水能力,与有机物有竞争吸附作用。
2 .活性炭含有灰分(金属氧化物),提高了吸水能力。
如何提高活性炭的疏水性。
(1)原材料的影响:煤种的影响,沥青类球形活性炭具有较好的疏水性能力。
(2)高碘值活性炭(挥发成分低)的疏水性能力通常优于低碘值活性炭。  
(3)对活性炭进行表面疏水改性,除去或减少表面含氧基,减少灰分(金属氧化物)。
(四)颗粒物含量的要求
进入吸附装置粒状物的含量优选为1mg/m3以下.
粉尘:微粒子(化工、家具等)
漆雾颗粒物(气溶胶传播形成):影响最大
棉状粒状物:在印刷、橡胶、化学纤维等生产过程中发生
(5)废气成分的影响
1 .活性炭的“中毒”(或劣化):
高沸点(或“半挥发性”)物质难以再生,聚集在活性炭上,例如硅烷、油脂等化合物需要通过冷凝、过滤、吸附等预处理首先除去。
发生聚合反应,凝聚在甲醛、苯乙烯等活性炭上。
二氧化碳(硫化氢)等的吸附反应形成单质硫的集合。
    
即使吸附气体中含有微量高分子物质和聚合性物质,如果凝集在活性炭中,活性炭的吸附性能也会迅速下降。
2 .活性炭的反应活性(催化性):
活性炭表面具有催化活性,与部分化合物部分进行氧化、水解等催化反应。典型的反应:
(1)乙酸乙酯、乙酸丙酯等容易发生水解反应而形成有机酸;
(2)MEK (甲基乙基酮)、MIBK (甲基异丁基酮)容易被氧化而变成有机酸和丁基二酮; 环己酮氧化或聚合,形成环己基的环己酮;
(3)容易发生甲醛、苯乙烯等聚合反应
(4)其他:树脂生产中的添加剂带入二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺时,在活性炭上水解生成二甲胺,引起臭气排出的问题。

问题的原因:
(1)回收的溶剂变色、臭味(包装印刷废气等)
(2)聚合后难以再生,成为活性炭中毒(劣化)的原因。
(3)反应放热,活性炭着火。
02基本工艺流程
       工厂的有机废气由吸气罩收集,在排气扇的作用下,通过配管输送到干式过滤器,进入活性炭吸附装置,有机污染物被活性炭吸附,净化后的气体被风扇增压后,达到标准排出。 活性炭吸附饱和后,请专业制造商再生再利用。 3 .活性炭的吸附原理
a .吸附现象是在两个不同的相界面发生的现象,吸附过程是在界面的扩散过程,是在固体表面的吸附,这是固体表面存在残留的吸引造成的。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附。 物理吸附也称为范德瓦尔斯吸附,是由吸附剂和吸附质分子之间的静电力或范德瓦尔斯引力引起的物理吸附引起的。 固体和气体之间的分子引力大于气体分子之间的引力时,即使气体的压力低于与操作温度相对应的饱和蒸气压,气体分子也会凝结在固体表面,物理吸附是吸热过程。
化学吸附又称活性吸附,由于吸附剂表面和吸附质分子之间的化学反应力而发生化学吸附,参与分子中化学键的破坏和再结合,因此化学吸附过程的吸附热大于物理吸附过程。
在吸附过程中,物理吸附和化学吸附之间没有严格的边界,同一物质在比较低温下多为化学吸附。 活性炭纤维的吸附以物理吸附为主,但由于表面活性剂的存在,也有一定的化学吸附作用。
b .活性炭吸附废气的特点:
(1)、对芳香族化合物的吸附优于对非芳香族化合物的吸附。
(2)、具有支链键的烃类在物理上优于直链烃类。
(3)、有机物中含无机基物质的吸附总是低于含无机基物质的吸附。
(4)分子量大沸点高的化合物的吸附总是高于分子量小沸点低的化合物的吸附。
(5)、吸附质浓度越高,吸附量也越高。
(6)、吸附剂的内表面积越大。 吸附量越高

4 .活性碳纤维
以新型吸附材料活性碳纤维( ACF )为吸附剂的吸附法是近年发展起来的新型有机废气回收方法,被认为是回收净化最有效的有机废气的新方法,近年来,受到了很多研究者和相关企业的关注。 活性碳纤维与以往的活性炭相比,具有以下优良的特性。
1 )比表面积大,有效吸附容量高
2 )吸附、解吸快,能耗低,容易再生。
3 )强度高,寿命长
4 )形状多样,便于工程应用。
5 )必须能够吸附低浓度气体
6 )吸附选择性强。


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