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活性炭吸附处理有机废气的应用

发布日期:2020-06-10 16:12 浏览次数:
一、活性碳与活性碳吸附
机械工厂有机废气的净化一般使用柱状活性碳,柱状活性碳是无烟煤和木碳为原料,经脱水、碳化、干燥、碳化物活化制成的。废气处理工艺中的常用活性炭为颗粒状或蜂窝状。由于活性炭具有多孔隙结构,表面积大,因此当气体通过活性炭时,与其充分接触,则污染物质被截留在孔隙当中,从而达到净化气体的目的。
吸附过程包含物理吸附和化学吸附。物理吸附是吸附剂与被吸附物质分子间静电力或范德华引力导致的物理吸附引起的,吸附过程放热,过程可逆:化学吸附是吸附剂表面与被吸附物质分子之间的化学反应力导致的,是一个放热过程。
二、影响吸附的因素
1、操作条件
主要指废气的温度、压力、气流速度等。温度低时有利于物理吸附;增大气相压力时,对吸附有利:气流速度过大,不利于气体分子与吸附剂的接触,降低吸附效率。
2、吸附剂的性质
一般吸附剂的比表面积越大,吸附能力越大。吸附剂的最大吸附直径,被称为临界直径,大于临界直径的废气污染物质不能被吸附。如活性碳生产技术标准规定:表示对气体物质的吸附能力的四氯化碳吸附值应≥50%、比表面积≥750m/g、填充密度0.45—0.60g/cm2、pH值8—10。
3、废气污染物的性质与浓度
被吸附的废气污染物质的直径、相对分子量、沸点、饱和性等性质都会影响吸附效果。一般分子量越大,挥发度越低,穿透速度越慢,则越有利于吸附处理。活性碳对常见有机污染物的吸附能力为:二甲苯>甲苯>乙酸乙酯>苯>丁醇、乙醚>丙酮>乙醇。
一般沸点越高的气体,吸附量越大;沸点低于0°C的甲醛等气体,吸附到活性碳上后容易逃逸。活性碳对常见有机污染物的吸附量为:二甲苯>丁醇>甲苯>水>环己酮>苯>95%乙醇>乙酸乙酯>丙酮>石油醚>乙醚>甲醛。
三、活性碳吸附设备的形式、设计与选型
1、活性碳吸附设备的形式
根据生产工艺废气的特点,吸附法净化气体污染物的设备可分为固定床,移动床、流化床三类。
(1)固定床吸附装置。固定床吸附装置分为立式、卧式两种形式,装置内设吸附层可以是单层、双层或四层。固定床床层厚度一般为1m左右,适于较高浓度废气的净化:其他形式的固定床床层厚度为0.5m左右,适用于低浓度废气的净化。空塔气速一般可控制在0.2—0.6m/s,空塔气速过小,则处理能力低,若气速过大,则阻力损失明显增大,可能影响吸附层的气流分布,吸附效率也会下降。
(2)移动床吸附装置。移动床吸附装置是气固两相均以恒定速度通过设备。气体与吸附剂保持连续接触,通常采用逆流操作,也可采用错流操作。优点是操作连续进行,处理能力大。缺点是吸附剂磨损大,动力消耗也大。
(3)流化床吸附装置。流化床吸附装置为塔式设备,内设若干层筛板,吸附剂在筛板上呈沸腾状态。特点是气固两相达到充分接触,因而吸附速度快,处理能力大,特别适于连续性,大气流量的污染源治理。
2、活性碳吸附设备的设计
吸附法适用于几乎所有的气相污染物,主要应用于成分比较单一、风量在1000—150000m/h的废气处理。一套完整的活性碳净化处理系统包括:废气收集、废气预处理、吸附系统、控制系统、风机、排气简和管道等。
(1)废气收集系统。废气收集系统应安装在作业操作区,将运行过程中逸散到环境中的污染物有效收集。
(2)废气预处理系统。废气预处理系统主要用于除去废气中的有害物,使进入吸附装置的废气浓度低于5mg/m2。并设置有调节气体温度和浓度等配套装置,以满足吸附工艺操作的要求。。
(3)吸附装置。活性碳吸附装置是废气净化处理系统的核心,直接关系到运行和净化处理效果。
①提供所用活性碳的出厂技术指标,包括:表面积、孔隙率、四氯化碳吸附值和机械强度等参数指标;
②所选用的活性碳具有较好的吸附选择性,可以对苯系物和非甲烷总烃进行有效吸附;
③吸附床内应设置气流的均匀分布装置,采用颗粒状活性碳的吸附装置,吸附层的风速宜取0.60m/s左右,以保证有机废气得到有效吸附;
④烘干室有机废气浓度过高时,可采用前级冷凝处理措施,降低浓度,减缓吸附剂的过快饱和;
(4)控制系统。应装设自动控制系统,一般采用PLC可编程控制器。控制内容包括:风机和泵的运行控制、吸附床层温度的显示和超温报警等。
(5)风机、排气简和管道。
3、有机废气净化处理系统的选型要求
一般机械工厂喷漆工艺过程中产生的有机废气具有大风量、低浓度的特点,因此通常采用固定床吸附装置。采用固定床吸附装置应重点关注以下方面问题:
(1)工程的设计应由具有国家相应环境工程设计资质的单位进行;
(2)工程中主体设备和辅助设施等的总图布置应符合《工业企业设计卫生标准》《火灾 自动报警系统设计规范》等国家及行业相关规定和规程的要求;
(3)废气净化处理系统的输送管道,应采取防止静电的接地措施,且相邻管道法兰间应跨接接地导线;
(4)吸附床内除控制处理气体的浓度之外,在处理系统与主体生产装置之间的管道应安装防火阀;
(5)吸附床内部应装具有自动报警功能的多点温度监测装置,吸附床内温度超过一定温度时,应自动报警,并立即启动降温装置或停机;
活性炭吸附法足日前机械工业处理有机废气的常用治理方法,但在实际应用中还存在问题。综合考虑活性炭性能、吸附装置选型等吸附治理有机废气的影响因素,改进和研制有机发气回收及综合利用设备,设计最佳的工艺操作条件,使活性炭在机械工业有机废气的治理方面得到更广阔的应用。
 
 
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