活性炭纤维有机废气吸附回收装置和治理工艺,由于采用了优越的吸附材料和先进的工艺设计,使吸附回收率达97%以上,收到了很好的环境效益和经济效益。
许多石化、化工生产过程中排放大量有机废气,浪费了资源,污染了环境。在感光胶片的生产过程中有大量的二氯甲烷废气排出,我们利用活性炭纤维有机废气吸附回收装置对其进行了治理,取得了显著的效果,不仅获得了很大的经济效益,而且收到了显著的环境效益。
一、活性炭纤维有机废气吸附回收装置系统简介
1、装置系统(http://www.vocsmanage.com/)
活性炭纤维有机废气吸附回收装置是利用活性炭纤维做吸附材料,参考了BTP环式吸附器结构,设计了一种组合式的吸附器。结合实际生产过程,设计上采用了连续的吸附——脱附——再生操作程序,在二氯甲烷废气的治理工程中,设计采用了三箱吸附系统。
2、吸附材料——活性炭纤维(ACF)的优点
工业上对吸附材料的要求是具有大的比表面积,高的孔隙率,大的吸附容量,均匀的孔径和较短的孔道,只有这样,才能保证吸附剂有良好的吸附性能,大的吸附容量和较好的脱附性能。这样才能满足对气体净化的要求,另外,吸附剂的劣化,直接影响着吸附剂的使用寿命。
在传统的有机废气吸附净化中采用的是普通颗粒活性炭,由于颗粒活性炭比表面相对较小,孔道长,不仅吸附容量小,而且脱附性能差,使用过程中劣化速度快,使用寿命短。而活性炭纤维在诸多方面都比普通颗粒活性炭具有明显的优势。表1列出了两种活性炭的主要差别。
活性炭纤维的比表面积远大于颗粒活性炭,不仅如此,由于颗粒活性炭的孔径较长,加之孔径分布不均匀,可供利用的有效比表面积占总比表面积的比例更远低于活性炭纤维,因此,活性炭纤维的吸附容量是颗粒活性炭的1~40倍。而且吸附时炭纤维很短的时间即可达到吸附饱和,脱附速度快,脱附后残留量少,使得活性炭纤维的使用寿命是颗粒活性炭的3~5倍。由此可见,用活性炭纤维做吸附材料远优于颗粒活性炭。
3、装置运行工艺程序
三个吸附器共用一套管路系统,运行时相互切换。三个吸附器依次进入吸附状态,即当吸附器1吸附饱和后,切换到吸附器2吸附,然后吸附器3吸附;脱附—干燥再生工序也是依次进行。运行时,含二氯甲烷的废气由吸附器下部进入,在吸附器内,废气穿过活性炭纤维,其中的二氯甲烷被炭纤维吸附下来,净化后的气体由吸附器顶部排出。脱附介质采用水蒸气。蒸汽由吸附器顶部进入,穿过活性炭纤维,将被吸附浓缩的二氯甲烷脱附出来并带出吸附器进入冷凝器,经过冷凝,二氯甲烷和水蒸气的混合物被冷凝下来流入分层槽,在分层槽内,二氯甲烷和冷凝水分离而回收。由于二氯甲烷不溶于水,冷凝水可以直接排放。吸附器完成脱附并经干燥再生后,切换过来,继续进行吸附。此种循环连续运行。系统运行过程中所有的动作切换,均由PLC系统自动完成,整个系统无人值守。
二、废气成分及处理要求
废气成分及处理要求如下:
废气流量:10000m3/h;
废气中二氯甲烷浓度:3000mg/m3;
排气温度:30℃;
排气压力:101.3kPa;
回收净化要求>95%
三、系统运行参数和安全保障
1、系统运行参数
(1)处理气量的确定:根据二氯甲烷无爆炸极限的限制和废气的实际浓度,结合我们以往的治理经验,进入系统的实际处理气量定为10000m3/h。
(2)系统阻力:系统阻力包括管路系统和吸附器本身的阻力,根据计算和实际经验,确定整个系统的阻力为5000Pa。
(3)操作气速:根据活性炭纤维对二氯甲烷的吸附特性,结合以往的实际运行经验,确定操作气速为0.15m/s左右。
(4)吸附温度:<40℃。
(5)脱附温度:110℃左右。
2、系统运行的安全保障
由于二氯甲烷有剧毒,因此对其废气的处理,安全是最重要的。这一点必须在设计上有绝对可靠的保证。本工艺中特别注意了以下问题:
(1)切实保证系统的密封:处理易燃易爆气体必须特别注意系统的密封问题。由于整个系统一直处在频繁的切换之中,系统的密封问题就显得特别重要。设计上采用了特殊措施,使整个系统不会出现丝毫泄露,保证了运行场所的安全。
(2)温度的控制:吸附是一个放热过程。因此,在连续操作时床层温度会升高,一方面造成吸附率的下降,另外还可能给安全带来隐患。系统设置了床层温度监控报警装置,一旦温度超过设计值,系统便自动报警并自动切换到安全位置。同时启动降温装置,保证系统正常运行
(3)整个系统控制采用PLC,发生事故可自动处理并自动切换,整个系统运行中可以无人值守,保证系统运行的绝对安全。
四、运行结果和效益
本装置经过半年时间,运行状况一直良好,吸附效率一直保持在97%以上。大大改善了大气环境,从回收二氯甲烷的量看,回收量在700kg/d左右,若按每年运行300d计算,一年可回收二氯甲烷210t。若按每吨售价5000元,则该装置每年可回收105万元。出去运行费用和设备折旧,每年净收益将达78.4万元。
该工程总造价为126万元。根据计算,装置运行19个月即可收回全部投资;而本装置的设计运行寿命是8年以上。可见,采用活性炭纤维吸附回收装置回收含二氯甲烷废气,不仅具有很好的环境效益,而且还具有显著的经济效益。
目前,我们利用该装置还对含苯、环己烷、二氯乙烷废气等进行了回收,均获得了显著的经济、环境和社会效益。
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