解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

当前我国VOCs涉及的污染行业广且各行业排放的VOCs种类繁多、成分复杂,常见的有烃类、醇类、醚类、酯类等。加油站、装修、餐饮、干洗、喷涂、化工等生产或使用有机溶剂的行业都会产生VOCs排放。;此外,治理技术体系复杂,涉及十多种技术及组合技术,一般一个治理企业只能掌握一种技术到几种技术;尤其业内对技术适用范围、使用条件缺乏规律性认识,对工艺设计和净化装备设计存较大随意性等问题。

VOCs前沿(微信ID:vocs99)独家整理,已持续发布了不同治理技术及工艺解析

继上次整理的《活性炭吸附技术净化VOCs废气的适用范围及预处理》之后,今天独家分享《活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择》,如下:

据VOCs前沿(微信ID:vocs99)调研了解:活性炭吸附技术是VOCs治理的主流技术之一,技术成熟、简单易行、治理成本低、适应范围广,在所有的治理技术中占有最大的市场份额,在涂装、包装印刷、石油化工、化学品制造、医药化工和异味治理等领域都得到了广泛的应用。但由于业内人员对活性炭的基本性能、活性炭吸附技术的适用范围和使用条件等缺乏规律性认识,在活性炭选型、工艺设计和净化装备设计中存在较大随意性,造成净化设备效率低,存在安全隐患,活性炭再生更换困难等问题。市场上很多环保公司对活性炭吸附技术过于低估(简单误认为活性炭吸附技术无非就是简单的吸附—脱附)。行业的种种不规范及工艺混乱,导致目前不少地方环保主管部门陷入了“闻炭色变”的误区。

以上观点仅代表平台观点,不代表专家观点)

满足当前国内VOCs污染实际治理工程的实际需要,正确引导行业规范活性炭在挥发性有机物(VOCs)净化中的应用,显得至关重要。

活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择主要吸附工艺的分类

根据吸附剂再生方式和解吸气体后处理方式的不同,目前在VOCs治理中,典型的治理工艺包括 以下四种:

a)水蒸气再生–冷凝回收工艺;

b)热气流(空气或惰性气体)再生–冷凝回收工艺;

c)热气流(空气)再生—催化燃烧或高温焚烧工艺;

d)降压解吸再生–液体吸收工艺。

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

图A.1 水蒸气再生–冷凝回收工艺流程:

吸附材料:颗粒活性炭、活性炭纤维

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

图A.2 热气流(空气或惰性气体)再生–冷凝回收工艺流程

吸附材料:通常采用颗粒活性炭

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

图A.3热气流(空气)再生—催化燃烧或高温焚烧工艺流程

吸附材料:蜂窝活性炭、颗粒活性炭、活性炭纤维

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

图A.4 降压解吸再生–液体吸收工艺流程

活性炭类型:专用颗粒活性炭(中孔活性炭)

工艺路线选择

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

6.2.3 连续稳定产生的废气可以采用固定床、移动床和流化床吸附装置非连续产生或浓度不稳定的废气宜采用固定床吸附装置。当使用固定床吸附装置时,宜采用吸附剂原位再生工艺。

6.2.4 当废气中的有机物具有回收价值时,可根据情况选择采用水蒸气再生、热气流(空气或惰性气体)再生或降压解吸再生工艺。脱附后产生的高浓度气体可根据情况选择采用降温冷凝或液体吸收工艺对有机物进行回收。

6.2.5 当废气中的有机物不宜回收时,宜采用热气流再生工艺。脱附产生的高浓度有机气体采用催化燃烧或高温焚烧工艺进行销毁。

6.2.6 当废气中的有机物浓度高且易于冷凝时,宜先采用冷凝工艺对废气中的有机物进行部分回收后再进行吸附净化。

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

氮气再生固定床吸附回收工艺

特点:

使用安全

回收溶剂纯度高,便于分离提纯

目前技术发展成熟,在包装印刷等行业得到了大量应用

多采用颗粒状活性炭

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

流化床吸附回收工艺

特点:

采用球型活性炭,耐磨损,但价格高

控制和管理要求高

处理气量大,但净化效率较低

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

活性炭的选择

苯、甲苯、二甲苯:微孔活性炭

分子尺寸>二甲苯的化合物:如苯乙烯、C7以上的脂肪烃、汽油等,需要含有中孔的活性炭,如“汽油炭”

大分子化合物:如石脑油、DMF(二甲基甲酰胺)、吲 哚琳、一些大分子染料中间体、制药中间体、农药中间体等,不能使用活性炭吸附的方法净化

小分子化合物:如4个C以下的脂肪烃,活性炭的吸附能力差,也不能使用活性炭吸附的方法净化

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

VOCs净化用活性炭的常用类型

(根据形状划分)

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

VOCs净化用活性炭材料的常用类型

(根据用途和吸附工艺划分)

(1)油气回收用颗粒活性炭

(2)溶剂回收用颗粒活性炭

(3)低浓度废气吸附浓缩用蜂窝状活性炭

(4)溶剂回收用活性炭纤维

对颗粒活性炭的基本性能要求

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

(一)油气回收用活性炭的孔隙特征与指标要求

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

项 目 指 标
ASTM-BWC(g/dl) >12.5
充填密度(g/ml) 0.33~0.40
比表面积(m²/g) >1400
平均孔径(nm) 2.5

(二)溶剂回收用活性炭的孔隙特征与指标要求

采用降压(抽真空)解吸,需要“中孔(超过2nm)活性炭”。

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

项 目 指 标
ASTM-BWC(g/dl) >8.5
四氯化碳(%) >70
比表面积(m²/g) >1200

一般采用水蒸气置换再生,再生速度较快,需要较多的 “过渡孔”(1.5~2.0nm),以及“部分中孔”。

当采用热空气或氮气吹扫再生时,也建议采用以上指标。(采用低指标的活性炭也可以,但再生速度较慢)

(三)蜂窝状活性炭的指标要求

项 目 指 标
横向强度(MPa) >0.3
纵向强度(MPa) >0.8
比表面积(m²/g) >750?

蜂窝活性炭用于低浓度VOCs的吸附浓缩工艺; 掺加了一定量的粘合剂(黏土、高岭土、海泡石等)挤压成型;目前市场上的蜂窝炭的比表面积一般在400-600m²/g; 吸附速度和脱附再生速度都较慢,只适用于低浓度的VOCs废气净化。

(四)活性炭纤维—通常用于溶剂回收

解析活性炭净化VOCs的主要吸附工艺、工艺选择和活性炭选择

—摘自解放军防化院栾志强教授及清华马永亮教授在《活性炭在挥发性有机物(VOCs)净化中的应用和选型高级培训班》授课课件部分内容,未经本人审核。

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