在許多化工生產(chǎn)中，含 VOC (Volatileorganic compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物) 廢氣的排放一直是一個(gè)很突出的問(wèn)題。其排放不僅會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染，而且會(huì)大大浪費(fèi)資源，加大生產(chǎn)成本。對(duì)有機(jī)廢氣的治理，過(guò)去多數(shù)采用顆?；钚蕴课健Ｔ摲ǖ娜秉c(diǎn)是吸附效率低、運(yùn)行費(fèi)用高、操作不穩(wěn)定、安全性差、設(shè)備使用壽命短等。
活性炭纖維有機(jī)廢氣吸附回收裝置。用該裝置回收有機(jī)廢氣，回收效率可達(dá)到 92 %～98 %。以該裝置處理某廠生產(chǎn)中含二氯甲烷廢氣為例，裝置二年多的運(yùn)行狀況一直良好，吸附效率一直保持在97 %以上。投資回收期僅一年左右，而該裝置的設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命是 10 年。可見(jiàn)，采用活性炭纖維吸附回收裝置回收有機(jī)廢氣，不僅具有很好的環(huán)境效益，而且還具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
1 處理裝置工藝程序
該工藝所采用的處理裝置是以2~3個(gè)組合型BTP環(huán)式吸附器為主體設(shè)計(jì)而成的吸附回收系統(tǒng)。吸附箱是整個(gè)裝置的核心，所有吸附—脫附—再生工序均在吸附箱內(nèi)完成。其他系統(tǒng)包括廢氣系統(tǒng)、蒸汽脫附系統(tǒng)、冷凝回收系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。該工藝的一般工藝流程如圖 1 所示。
2 顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維吸附回收
工藝比較顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維吸附回收工藝比較見(jiàn)表1。
RTO,RTO焚燒爐,蓄熱式焚燒爐
從表1可以看出，與顆?；钚蕴抗に囅啾龋曰钚蕴坷w維做吸附材料所開(kāi)發(fā)的新工藝具有很多優(yōu)點(diǎn)。
3 新裝置高性能的原因分析
3. 1 選用高性能的有機(jī)廢氣吸附材料—活性炭纖維吸附材料的優(yōu)劣，直接關(guān)系到處理裝置的投資和運(yùn)行成本。工業(yè)上對(duì)吸附材料的要求是，必須有大的比表面積(尤其是有效比表面積)、高的孔隙率、均勻的孔徑，而且要求脫附后的殘留量盡可能地少。
這里將顆粒活性炭和活性炭纖維作一比較：顆?；钚蕴勘缺砻娣e一般為700~1000 ㎡/g，其當(dāng)量直徑多在幾mm甚至十幾 mm，微孔孔道長(zhǎng)，而且孔徑不均一，除小孔外，還有 0. 001～0. 01μm的中孔和 0. 5～5μm 的大孔?；钚蕴坷w維比表面積達(dá)1000～2500 ㎡/g。同時(shí)，由于其微孔都開(kāi)在纖維細(xì)絲表面，因而孔道極短，與顆粒活性炭比相差 2～3 個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，其孔徑均一，絕大多數(shù)為特別適合氣體吸附的 0. 002μm 左右的小孔，因而具有更大的有效比表面積。
根據(jù) Langmuir 吸附理論，吸附劑的吸附容量是和它的比表面積成正比的，據(jù)文獻(xiàn)介紹，它的吸附容量是普通顆?；钚蕴康?～40 倍，吸附速率是顆?；钚蕴康?0～100 倍，又加上孔道極短，使得活性炭纖維吸附容量大，吸附和脫附速率高。許多工程實(shí)踐都證明，活性炭纖維對(duì)有機(jī)廢氣的吸附效率可達(dá)92%～98 %，而且使用壽命長(zhǎng)，在同等條件下，是普通顆粒活性炭的3～4 倍，大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，相比之下，使設(shè)備的年均投資大為降低。
圖 2 是顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維的微觀示意圖。
表 2 是活性炭纖維與顆粒活性炭對(duì)幾種有機(jī)物
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平衡吸附量的比較。另外，從活性炭纖維和顆粒活性炭的吸附透過(guò)曲線也可以很明顯看出來(lái)，活性炭纖維的吸附性能也遠(yuǎn)比顆粒活性炭?jī)?yōu)越得多。兩種吸附劑吸附透過(guò)曲線的比較見(jiàn)圖3。
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從以上透過(guò)曲線可以看出，活性炭纖維的透過(guò)曲線的斜率遠(yuǎn)比顆粒活性炭大，說(shuō)明活性炭纖維的透過(guò)曲線為優(yōu)惠曲線，其吸附性能比顆粒活性炭?jī)?yōu)越得多，這一點(diǎn)是被許多理論和實(shí)踐所證明了的。
3.2 新裝置結(jié)構(gòu)周密、設(shè)計(jì)合理與傳統(tǒng)的顆?；钚蕴课窖b置相比，該裝置具有如下優(yōu)點(diǎn) :
(1) 目前用于有機(jī)廢氣吸附回收的固定床多以立式為主，因此氣體流通面積小，阻力大，傳熱效果差，往往需要設(shè)置專門的換熱系統(tǒng)。該裝置由于設(shè)計(jì)了環(huán)式組合型結(jié)構(gòu)，大大提高了氣體的流通面積，使阻力大為降低，一方面提高了設(shè)備的處理能力，而且降低了運(yùn)行費(fèi)用。
(2) 采用了“循環(huán)風(fēng)”系統(tǒng)。為了有效地進(jìn)行吸附、脫附和再生，特別研究對(duì)吸附難度較大的氣體進(jìn)行多次循環(huán)吸附，以盡可能地提高吸附效率。
(3) 運(yùn)行程序嚴(yán)謹(jǐn)，要求吸附 —脫附 —再生連續(xù)運(yùn)行，在切換頻繁的情況下 要求整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，因此，運(yùn)行控制采用了 PLC 技術(shù)。設(shè)備全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)人值守。由以上分析不難看出，采用活性炭纖維吸附裝置回收有機(jī)廢氣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通的顆粒活性炭裝置。
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