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活性炭纤维吸附-催化燃烧法处理大风量低浓度VOCs废气

日期:2019-04-01 17:50

  介绍了在应对浓度低与流量大的VOCs废气所适用的一种装置。该装置将脱附再生过程与多吸附单元循环吸附相结合,有效运用活性炭纤维吸附-催化燃烧法的工艺,可以达到有效节约能源,保证设备的连贯的高效率工作的效果。

  旧式的颗粒活性碳固定床吸附VOCs技术具有的床层损力大,吸附率低的特点,采用蒸汽再生等消极因素限时了这项技术的大幅度实践。而蜂窝状活性炭比粒状活性炭(GAC)则有效的解决了活性炭吸附装置连续工作困难的问题,其所具备的热空气再生,床层阻力小的进步性与高投入,耗能高,占地面积大等特性,使得广大中小企业无力承担费用,限制了其只能在大型企业中投入使用。

  原料由酚醛树脂纤维、沥青纤维粘胶纤维、聚丙烯腈纤维组成,通过预处理、炭化、活化等步骤制得活性炭纤维是近代出现的一种新型的具有吸附功能的材料。通常以毡、纸、布、蜂窝状等为主要应用状态。而ACF具有早期活性炭技术所不具备的几个新优势:

  ①对于ACF来说,因为纤维直径一般在6-8微米,比较细,因此可大面积与被吸附物接触,且吸附与接触较为均匀,这就使ACF材料的利用效率较高,利用比较充分。

  ②由于ACF的外表面积较大,脱附与吸附速度较快,与GAC相比,ACF可达10-100倍。在吸附容量方面,ACF比GAC超出1.5-10倍。对低浓度废气或活性较高的有机物质能够较好的吸附处理。

  ③具有大量微孔的ACF孔径分布非常窄,基本在100A0以下。保证了其极高的吸附容量。

  ④GAC的体密度,滤阻是ACF的三倍,使ACF相对GAC具备了漏损率较小,(小于一百毫米的)吸附层较薄,吸附效率较高,能量消耗较少,占地面积较小,滤层压较小的优势。

  ⑤而ACF相比GAC还可用作医疗与食品工业,得益于其高强度,粉化率低的优势,保证了其产品的高纯度,低杂质,以避免造成二次污染。

  ⑥ACF相比GAC脱附温度较高,确保了ACF的热稳定性,而与其体密度小,吸附层薄的特点相结合,确保了其不会出现过热或蓄热情况。可降低事故发生率,保证连续作业的安全性。

  ⑦采用吸附剂ACF的净化设别可以有效实现体积减小,达到节约土地占用面积,减少投入成本的效果。

  研究表明,当20毫米的ACF处于进口浓度值小于1000mg/m,0.2m/s的滤速以下时,苯系混合物的吸附容量大约为195mg/g,其对三苯及其混合物净化的效率可达90%以上,在经过14次的连续循环测试后,实验的结果保持基本不变。而陈湛、汪明光对甲苯废气的吸附脱附中试采用了50毫米的ACF。实验中的脱附热风温度大约为250~270℃,以及15~20分的脱附时间,250m/h的流量。

  日本的尤尼吉卡公司、东邦人造丝公司、东洋纺织公司在上世纪80年代就实现了ACF作吸附溶剂的有机溶剂回收装置的成功研发,并实现批量投入使用。处理量相同时,GAC的填充量是ACF的二十五倍,脱附时间是ACF的五倍,吸附时间是二十倍,而采用GAC的装置体积是ACF的三倍之多。这表明了采用ACF的回收溶剂具有GAC所不具备的质量优势。ACF与GAC回收装置的对比参数(以一个吸附、一个解吸、实现自动切换的双吸附槽回收装置为例),如表1所示:

  我国对于ACF的研究开发与应用技术与老牌国家日本相比具有十到二十年的差距。在我国,ACF回收装置运用到水松纸印刷生产工艺,将排放的乙醇用于生产,由张建军研究;2000年时李泽清将ACF回收装置运用到医药上,处理了中间体生产中的反应釜排气,处理规模达到2000m/h,回收了四氢呋喃及甲苯(THF)。

  活性炭纤维(ACF)可以替代蜂窝状活性炭颗粒活性炭做吸附剂,在运用了吸附-催化燃烧法的处理大风量低浓度的VOCs废气工程中。这样的应用在我国已有大量实例。

  VOCs的吸附材料通常是粘胶基活性炭纤维。其极大的吸附容量与优秀的耐热性能(使得温度对其性能影响甚微),奚旦立、陈玲将VACF运用到印染行业,其试验中发现热定型机油烟废气吸附的温度能升至210℃,相对于低温时的吸附总量有小幅度提升。烷烃类物质是热定型油烟废气的主要构成部分,其中污染物成分主要含有,烃、醇、酮、脂肪酸、内脂

  (1)可实现高效、快速吸附、对VOCs分子或分子团进行处理,达到净化标准排放。得益于其所使用的吸附剂活性炭纤维。

  (2)装置由6个单元构成的吸附器与预滤器、催化燃烧装置、引风机、控制箱、统一底座、脱附风机构成,可提高安装运输的方便度。

  (4)装置的中央控制由(PLC)可编程的西门子控制器实现,其触摸屏可以直接监视运作情况,无需人员操作,实现全自动化高效运作。更可以模拟显示设备运转。具有便捷的操作方式,只需简单的维护。

  FTX型装置与当下我们国家普遍采用的蜂窝状活性炭吸附-催化燃烧工艺的设备相比,在处理大风量低浓度VOCs废气上更占优势。详见表2。

  综上所述,新型的吸附材料活性炭纤维在投入使用后具有高效,快速,连续性强,安全性高,成本低等特点,相比旧式的吸附材料与吸附技术具有无可比拟的优势。在处理大风量低浓度VOCs废气时效果尤其显著。

  本标准规定了固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统的主要技术要求、检测项目和检测方法。

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