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活性炭纖維吸附-催化燃燒法處理大風量低濃度

活性炭纖維吸附-催化燃燒法處理大風量低濃度

作者:admin    来源:未知    发布时间:2018-12-27 21:47    浏览量:

介紹了在應對濃度低與流量大的VOCs廢氣所適用的一種裝置。該裝置將脫附再生過程與多吸附單元循環吸附相結合,有效運用活性炭纖維吸附-催化燃燒法的工藝,可以達到有效節約能源,保證設備的連貫的高效率工作的效果。
 
舊式的顆粒活性碳固定床吸附VOCs技術具有的床層損力大,吸附率低的特點,采用蒸汽再生等消極因素限時了這項技術的大幅度實踐。而蜂窩狀活性炭比粒狀活性炭(GAC)則有效的解決了活性炭吸附裝置連續工作困難的問題,其所具備的熱空氣再生,床層阻力小的進步性與高投入,耗能高,占地面積大等特性,使得廣大中小企業無力承擔費用,限制了其只能在大型企業中投入使用。
 
1新型吸附材料-活性炭纖維的應用
 
原料由酚醛樹脂纖維、瀝青纖維‘粘膠纖維、聚丙烯腈纖維組成,通過預處理、炭化、活化等步驟制得活性炭纖維是近代出現的一種新型的具有吸附功能的材料。通常以氈、紙、布、蜂窩狀等爲主要應用狀態。而ACF具有早期活性炭技術所不具備的幾個新優勢:
 
①對于ACF來說,因爲纖維直徑一般在6-8微米,比較細,因此可大面積與被吸附物接觸,且吸附與接觸較爲均勻,這就使ACF材料的利用效率較高,利用比較充分。
 
②由于ACF的外表面積較大,脫附與吸附速度較快,與GAC相比,ACF可達10-100倍。在吸附容量方面,ACF比GAC超出1.5-10倍。對低濃度廢氣或活性較高的有機物質能夠較好的吸附處理。
 
③具有大量微孔的ACF孔徑分布非常窄,基本在100A0以下。保證了其極高的吸附容量。
 
④GAC的體密度,濾阻是ACF的三倍,使ACF相對GAC具備了漏損率較小,(小于一百毫米的)吸附層較薄,吸附效率較高,能量消耗較少,占地面積較小,濾層壓較小的優勢。
 
⑤而ACF相比GAC還可用作醫療與食品工業,得益于其高強度,粉化率低的優勢,保證了其産品的高純度,低雜質,以避免造成二次汙染。
 
⑥ACF相比GAC脫附溫度較高,確保了ACF的熱穩定性,而與其體密度小,吸附層薄的特點相結合,確保了其不會出現過熱或蓄熱情況。可降低事故發生率,保證連續作業的安全性。
 
⑦采用吸附劑ACF的淨化設別可以有效實現體積減小,達到節約土地占用面積,減少投入成本的效果。
 
研究表明,當20毫米的ACF處于進口濃度值小于1000mg/m³,0.2m/s的濾速以下時,苯系混合物的吸附容量大約爲195mg/g,其對三苯及其混合物淨化的效率可達90%以上,在經過14次的連續循環測試後,實驗的結果保持基本不變。而陳湛、汪明光對甲苯廢氣的吸附脫附中試采用了50毫米的ACF。實驗中的脫附熱風溫度大約爲250~270℃,以及15~20分的脫附時間,250m³/h的流量。
 
日本的尤尼吉卡公司、東邦人造絲公司、東洋紡織公司在上世紀80年代就實現了ACF作吸附溶劑的有機溶劑回收裝置的成功研發,並實現批量投入使用。處理量相同時,GAC的填充量是ACF的二十五倍,脫附時間是ACF的五倍,吸附時間是二十倍,而采用GAC的裝置體積是ACF的三倍之多。這表明了采用ACF的回收溶劑具有GAC所不具備的質量優勢。ACF與GAC回收裝置的對比參數(以一個吸附、一個解吸、實現自動切換的雙吸附槽回收裝置爲例),如表1所示:
 
 
 
我國對于ACF的研究開發與應用技術與老牌國家日本相比具有十到二十年的差距。在我國,ACF回收裝置運用到水松紙印刷生産工藝,將排放的乙醇用于生産,由張建軍研究;2000年時李澤清將ACF回收裝置運用到醫藥上,處理了中間體生産中的反應釜排氣,處理規模達到2000m³/h,回收了四氫呋喃及甲苯(THF)。
 
活性炭纖維(ACF)可以替代蜂窩狀活性炭顆粒活性炭做吸附劑,在運用了吸附-催化燃燒法的處理大風量低濃度的VOCs廢氣工程中。這樣的應用在我國已有大量實例。
 
VOCs的吸附材料通常是粘膠基活性炭纖維。其極大的吸附容量與優秀的耐熱性能(使得溫度對其性能影響甚微),奚旦立、陳玲將VACF運用到印染行業,其試驗中發現熱定型機油煙廢氣吸附的溫度能升至210℃,相對于低溫時的吸附總量有小幅度提升。烷烴類物質是熱定型油煙廢氣的主要構成部分,其中汙染物成分主要含有,烴、醇、酮、脂肪酸、內脂……
 
2FTX型VOCs廢氣淨化裝置簡介
 
該裝置在應對低濃度大流量的VOCs廢氣時有優秀效果:
 
(1)可實現高效、快速吸附、對VOCs分子或分子團進行處理,達到淨化標准排放。得益于其所使用的吸附劑——活性炭纖維。
 
(2)装置由6个单元构成的吸附器与预滤器、催化燃燒裝置、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。
 
(3)再生過程及脫附,吸附由裝置中的吸附單元循環進行。
 
(4)裝置的中央控制由(PLC)可編程的西門子控制器實現,其觸摸屏可以直接監視運作情況,無需人員操作,實現全自動化高效運作。更可以模擬顯示設備運轉。具有便捷的操作方式,只需簡單的維護。
 
(5)設備節約能源,占地面積小,輕便小巧,阻力小。
 
3FTX型VOCs廢氣淨化裝置技術的優越性
 
FTX型裝置與當下我們國家普遍采用的蜂窩狀活性炭吸附-催化燃燒工藝的設備相比,在處理大風量低濃度VOCs廢氣上更占優勢。詳見表2。
 
 
 
4結語
 
綜上所述,新型的吸附材料活性炭纖維在投入使用後具有高效,快速,連續性強,安全性高,成本低等特點,相比舊式的吸附材料與吸附技術具有無可比擬的優勢。在處理大風量低濃度VOCs廢氣時效果尤其顯著。

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