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解析活性炭吸附技術(shù)凈化VOCs廢氣的適用范圍及預(yù)處理等特殊要求

發(fā)表時(shí)間:2017-11-21 01:59

  當(dāng)前我國(guó)VOCs涉及的污染行業(yè)廣且各行業(yè)排放的VOCs種類繁多、成分復(fù)雜,常見(jiàn)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(chǎn)或使用有機(jī)溶劑的行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生VOCs排放。;此外,治理技術(shù)體系復(fù)雜,涉及十多種技術(shù)及組合技術(shù),一般一個(gè)治理企業(yè)只能掌握一種技術(shù)到幾種技術(shù);尤其業(yè)內(nèi)對(duì)技術(shù)適用范圍、使用條件缺乏規(guī)律性認(rèn)識(shí),對(duì)工藝設(shè)計(jì)和凈化裝備設(shè)計(jì)存較大隨意性等問(wèn)題。

  今天獨(dú)家整理并分享的是最為經(jīng)典和常用的氣體凈化技術(shù),也是目前工業(yè)VOCs治理的主流技術(shù)之一:活性炭吸附技術(shù)。

  活性炭吸附技術(shù)是VOCs治理的主流技術(shù)之一,技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單易行、治理成本低、適應(yīng)范圍廣,在所有的治理技術(shù)中占有最大的市場(chǎng)份額,在涂裝、包裝印刷、石油化工、化學(xué)品制造、醫(yī)藥化工和異味治理等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。但由于業(yè)內(nèi)人員對(duì)活性炭的基本性能、活性炭吸附技術(shù)的適用范圍和使用條件等缺乏規(guī)律性認(rèn)識(shí),在活性炭選型、工藝設(shè)計(jì)和凈化裝備設(shè)計(jì)中存在較大隨意性,造成凈化設(shè)備效率低,存在安全隱患,活性炭再生更換困難等問(wèn)題。市場(chǎng)上很多環(huán)保公司對(duì)活性炭吸附技術(shù)過(guò)于低估(簡(jiǎn)單誤認(rèn)為活性炭吸附技術(shù)無(wú)非就是簡(jiǎn)單的吸附—脫附)。行業(yè)的種種不規(guī)范及工藝混亂,導(dǎo)致目前不少地方環(huán)保主管部門陷入了“聞炭色變”的誤區(qū)。

  (以上觀點(diǎn)僅代表平臺(tái)觀點(diǎn),不代表專家觀點(diǎn))

  滿足當(dāng)前國(guó)內(nèi)VOCs污染實(shí)際治理工程的實(shí)際需要,正確引導(dǎo)行業(yè)規(guī)范活性炭在揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)凈化中的應(yīng)用,顯得至關(guān)重要。

  活性炭吸附法的適用范圍及廢氣的預(yù)處理要求

  活性炭吸附技術(shù)的適用范圍

  吸附技術(shù)是最為經(jīng)典和常用的氣體凈化技術(shù),也是目前工業(yè)VOCs治理的主流技術(shù)之一。

  吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的吸附分離與凈化,對(duì)于高濃度的有機(jī)氣體,一般情況下首先需要經(jīng)過(guò)冷凝等工藝進(jìn)行“降濃”處理,然后再進(jìn)行吸附凈化。

  對(duì)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(duì)活性炭有一些特殊的要求。

  廢氣的預(yù)處理

  (一)污染物濃度要求

  除溶劑和油氣儲(chǔ)運(yùn)銷裝置的有機(jī)廢氣吸附回收外,進(jìn)入吸附裝置的有機(jī)廢氣中有機(jī)物的濃度應(yīng)低于其爆炸極限下限的25%。當(dāng)廢氣中有機(jī)物的濃度高于其爆炸極限下限的25%時(shí),應(yīng)使其降低到其爆炸極限下限的25%后方可進(jìn)行吸附凈化。

  對(duì)于含有混合有機(jī)化合物的廢氣,其控制濃度P應(yīng)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(jìn)行計(jì)算:

   Pm=(P1+P2++Pn)/(V1/P1+V2/P2++Vn/Pn)2

  式中:

   Pm——混合氣體爆炸極限下限值,%

   P1P2,…,Pn——混合有機(jī)廢氣中各組分的爆炸極限下限值,%

   V1V2,…,Vn——混合有機(jī)廢氣中各組分所占的體積百分?jǐn)?shù),%

   n——混合有機(jī)廢氣中所含有機(jī)化合物的種數(shù)。

  廢氣濃度:LEL2550%?

  (二)氣體溫度要求

  進(jìn)入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。

   ()廢氣濕度對(duì)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(tuán),一般活性炭均具有較強(qiáng)的吸水能力,與有機(jī)物產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附作用。

   2、活性炭中含有灰分(金屬氧化物),提高了其吸水能力。

  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(fā)份低)的疏水能力通常要優(yōu)于低碘值的活性炭;

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

  (四)顆粒物的含量要求

  進(jìn)入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。

  粉塵:細(xì)顆粒物(化工、家具等)

  漆霧顆粒物(形成氣溶膠):影響最大(噴涂廢氣的處理難題)

  絮狀顆粒物(印刷、橡膠、化纖等生產(chǎn)過(guò)程)

  (五)廢氣成分的影響

   1、活性炭的“中毒”(或劣化):

  高沸點(diǎn)(或“半揮發(fā)性”)物質(zhì)再生困難,在活性炭上聚集,如硅烷、油脂等化合物,需要通過(guò)冷凝、過(guò)濾、吸附等預(yù)處理首先進(jìn)行去除;

  發(fā)生聚合反應(yīng),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(yīng)形成單質(zhì)硫的聚集。

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

   2、活性炭的反應(yīng)活性(催化性):

  活性炭表面具有催化活性,會(huì)與一些化合物部分進(jìn)行氧化、水解等催化反應(yīng)。

  典型反應(yīng):

  1)乙酸乙酯、乙酸丙酯等易發(fā)生水解反應(yīng)形成有機(jī)酸;

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

  3)甲醛、苯乙烯等易發(fā)生聚合反應(yīng);

  4)其他:如樹(shù)脂生產(chǎn)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(huì)發(fā)生水解生產(chǎn)二甲胺,造成臭氣排放問(wèn)題。

  造成的問(wèn)題:

  1)回收的溶劑變色、發(fā)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(yīng)放熱,造成活性炭著火。

來(lái)源:摘自欒志強(qiáng)教授在《活性炭在揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)凈化中的應(yīng)用和選型高級(jí)培訓(xùn)班》 轉(zhuǎn)自公眾號(hào) VOCs前沿


文章分類: 環(huán)保新聞
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