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活性炭吸附有机废气技术分析

2020-03-21

0 前言

活性炭是一种优良的吸附剂,具有多孔结构、吸附容量大、速度快,可以有选择的吸附气相中的物质,而且吸附饱和后还可以再生利用,因此广泛应用于有机溶剂的回收、气体净化治理等。为了提高其特定的吸附性能,近几年改性活性炭的发展迅速。

在溶剂回收及净化气体治理中,首先根据吸附质的脱附难易程度判断采用活性炭吸附处理是否适宜,其次根据吸附质的种类和性质选择适宜的活性炭,此外,还需根据吸附质的浓度、吸附剂再生方式及脱附产物后处理方式确定适合的工艺流程。

为了达到的吸附效果,在设计中还需要考虑影响活性炭吸附效果的因素、吸附设备的选用及相关标准规范等。

1 活性炭及改性品

活性炭是许多具有吸附性能的碳基物质的总称。活性炭不仅含炭,还含少量的氧和氢,例如羰基、羧基、酚类、丙酯类、醌类、醚类等。所有的含碳物质如煤、木材、果核、坚硬果壳及废纸浆等经过炭化、活化处理后成为活性炭,一般有颗粒状、粉状、蜂窝状及柱状等;活性炭纤维是一种新型的高性能活性炭吸附材料,是利用超细纤维制成,其吸附能力比传统活性炭高1~10倍。

为了提高活性炭特定的吸附性能,近几年改性活性炭迅速发展。改性活性炭一般有表面物理结构特性的改性和表面化学结构的改性。许多研究人员采用各种方法对传统活性炭的表面物理特性进行改性,增加微孔数量以进一步增大其比表面积。如用KOH活化石油焦制备改性活性炭;通过对普通煤质活性炭进行酸碱改性处理;对活性炭进行HNO3氧化处理;用微波处理得到改性活性炭等等。

2 活性炭吸附类型

活性炭的吸附有物理吸附和化学吸附。

物理吸附是由范德华力产生的,吸附质与吸附剂之间不发生化学反应,吸附过程快、可逆且无选择性,当气体中吸附质分压降低或温度升高时吸附质很容易脱附,实现了吸附质的回收及吸附剂的再生。

化学吸附是由于固体表面与吸附气体分子间的化学键力所引起的,吸附剂和吸附质之间发生化学反应,化学吸附具有选择性,常常是不可逆的。

吸附过程中,低温时主要是物理吸附,较高温度下往往是化学吸附,物理吸附常发生在化学吸附前,当吸附剂具有足够高的活性时,才发生化学吸附,也可能两种吸附同时发生。

3 影响活性炭吸附气体的因素

影响气体吸附的因素有很多,主要有以下几个方面。

活性炭吸附脱附装置,是指利用活性炭分子筛,吸附工业废气的净化设备。主要由废气预处理系统、分子筛转轮浓缩吸附系统、脱附系统、冷却干燥系统和自动控制系统等组成。

活性炭吸附脱附装置后一般有后处理系统,处理工艺为活性炭吸附脱附装置+CO(催化燃烧装置)。


适用于常温、大风量、中低浓度,易挥发的有机废气,主要包括一些有机溶剂如苯类、酮类、醛类、醚类、烷烃及其混合类等。浓度小于1000mg/m³。

常见用于:

l 各种喷漆车间(汽车制造、造船、自行车制造、飞机制造、金属制品等)的排气处理

l 各种印刷车间(凹版印刷、建筑装潢材料印刷、其他各种印刷过程)的排气处理

l 铝型材生产、镀膜加工工艺等的排气处理

l 各种电子制品制造过程的排气处理

l 半导体集成电路、液晶显示屏(LCD)制造过程的排气处理

l 锂离子电池制造(电极形成工序、电解液充填工序)过程的排气处理

l 树脂、橡胶、轮胎等制品生产过程的排气处理

l 汽车维修店面、服装干洗店等分散源挥发性有机物排气处理

l 废气中含有氮、硫、氯等杂质的排气处理

技术原理

本净化装置是根据吸附(效率高)和催化燃烧(节能)两个基本原理设计的。即吸附浓缩一催化燃烧法。经过除尘之后的废气进入吸附床,系统采用两台以上吸附床,交替使用,一个催化燃烧室,装置采用自主编程的PLC系统,实现全自动运行,系统净化率可达90%以上。

技术特点

1. 采用吸附浓缩+催化燃烧组合工艺,整个系统实现了净化、脱附过程闭循环,与回收类有机废气净化装置相比,无需备压缩空气和蒸汽等附加能源,运行过程不产生二次污染,设备运行费用较低。

2. 设计时在活性炭达到94%饱和之前即开始脱附。可自动/手动切换阀门。活性炭更换周期3-5年。

3. 炉内正常温度400℃,500℃将报警,并通过补冷风进行降温,温度达600℃时停机,同时设计泄压阀保证安全。

4. 蜂窝陶瓷载体贵金属催化剂,催化活性高,性能稳定;

5. 无火焰氧化安全可靠、可布置在防爆生产场合;

6. 可随用随停,适应不连续生产工况。

活性炭分子筛简介

蜂窝活性炭目前在我国的有机废气处理装置中用的较多,主要是采用热气流吹扫再生。

分子式:C;分子量:12.011

熔点:3625℃;沸点:4827℃,3652℃升华

多孔结构,对气体、胶态固体有强大的吸附本领

每克的总表面积可达500-1000平方米

密度为1.9-2.1

表观密度约0.08-0.45

含碳量10%-98%

产品优势:

l 可同时去除多种有机污染物,具有工艺流程简单、设备紧凑、运行可靠等优点;

l 净化效率高,一般均可达92%以上;

l 选用特殊成型的蜂窝活性炭作为吸附材料,吸附剂寿命长,吸附系统阻力小;

l 具有运行费用低的优点,其热回收效率一般可达95%以上;

l 整个过程无废水产生,净化过程不产生NOX等二次污染。


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