精制氢气活性炭难以吸附氢气。因此,精制时是用活性炭从原料气体中吸附氢以外的气体,把未吸附的氢气作为产品取出(10]。吸附槽的结构是下部充填除去水的氧化铝,中部是沸石,上部是活性炭。标准吸附周期是5min。
在羰基合成气体的场合,反应副产物尽管微量,但在反应过程中成为阻碍反应的物质,作为吸附剂保护床的形态设置的预期处理装置活性发槽,将吸附除去这种反应副产物,所以,结果能够提高反应得率和催化剂的寿命。
精制氦气氦气与上述的氢气一样是难以被活性炭吸附的气体,因此,氦气的精制也是用活性炭从原料气体中吸附氦气以外的气体后,把未吸附的气体作为产品收集起来。氦气是稀有气体,价格很贵。氦气精制主要应用于吸附除去氦气在循环使用过程中以杂质形态而混入的空气,提高再次循环使用的纯度。通常含在原气体中的空气量为5%~10%,用压力回转吸附装置将空气含量降低到10x10-6以下,吸附槽至少有2个,吸附周期为5min,由于要避开高压气体管理法,吸附压力多数小于10kg/cm。
活性炭压力回转吸附法分离气体
压力回转吸附法分离气体是通过在比较短的周期时间内,将压力下吸附与减压下吸附再生操作反复进行来实现吸附成分与易吸附成分的分离操作。
(1)氮气的压力回转吸附氮气的压力回转吸附是从原料空气中吸附除去氧气、二氧化碳及水分而获得氮气产品的分离过程,常使用分子筛活性炭。该法是利用不同气体向分子筛活性炭的吸附速度差异进行分离的[10],工艺流程见图6-在相同的压力下,氮气、氩气、氧气的平衡吸附量差别并不大,但与分子筛活性炭的吸附速度相差40倍左右。因此,通过采用适当的吸附时间的方法,便能进行高度分离。现在,在压力回转吸附装置中,吸附时间为1~2min的场合,使用吸附速度大的和短周期型分子活性炭有利,在重视得率的场合,使用吸附小的长周期型分子筛活性炭有利。此外,吸附速度及平衡吸附量都受温度的影响较大,可以分别在寒冷地区使用种分子筛活性炭,在温暖的地方使用后一种分子筛。
活性炭在气相中的应用
吸附量小,因此适用于有机废气净化,且当活性炭吸附达到饱和时,可用水蒸气再生,回收有用成分。活性炭吸附法对低浓度溶剂并且对几乎所有溶剂都能进行有效的处理。特别是低浓度溶剂的活性炭吸附法中,可以比较容易地净化到mg/kg程度。这种倾向,在以防治公害为目的的回收中,显示出活性炭吸附法的性。
1.活性炭溶剂回收原理
溶剂回收,是旨在通过一定的回收工艺将有机废气回收并可以重复应用到生产中,减少大气污染、降低生产成本。活性炭吸附法用于溶剂回收,是通过将有机溶剂蒸气通入活性炭吸附塔中,利用活性炭优良的吸附性能吸附并脱除有机蒸气、净化空气。吸附饱和的活性炭,可以采用水蒸气进行再生,再生后的活性炭可以循环使用。
活性炭溶剂回收技术适合于溶剂蒸气浓度为1~20g/cm的气体回收溶剂,而且其回收效率大于90%;溶剂蒸气浓度与空气混合物的浓度能够保持低于爆炸下限,所以生产比较安全;活性炭回收溶剂成本低,工艺简单,适用范围广。
2.回收溶剂技术对活性炭的质量要求
活性炭用于溶剂吸附回收,需要循环使用,所以要求活性炭具有良好的化学稳定性、耐磨性、吸附容量以及较小的床层阻力。目前我国溶剂回收用活性炭已大量生产,其中煤基溶剂回收用活性炭生产主要集中在我国西北宁夏回族自治区及周边地区,年生产能力已超过8万吨,产品主要质量指标见表6-5。与球形活性炭相比,柱状活性炭存在床层阻力大、气固接触面积小等问题,国外开发生产球形活性炭用于溶剂回收,显著提高溶剂回收效率。但国内活性炭生产企业,由于没有解决球形活性炭的强度问题,所以没有大规模的生产。
表6-5 煤基柱状溶剂回收活性炭主要质量指标
直径/mm 堆密度/(g/L) 灰分/% CCL吸附值/% 碘值/(mg/g)
1.5-5 380~520 4~14 60-90 900-1050
除用于溶剂回收的煤基活性炭外,各种常用的溶剂回收用活性炭的性质见表 6-6。
表 6-6 常用的各种溶剂回收用活性炭的性质
项目 成型颗粒状 破碎炭 粉末炭 纤维状炭 球形炭
制造原料材、果壳、果核煤、石油系、木煤、木材壳、果核煤、木材、果合成纤维、石油系、煤沥青等煤、石油系
活性炭溶剂回收过程主要由以下4个基本阶段构成。
(1)吸附吸附过程可持续到从炭层到吸附区出口,使之达到极限的放空浓度。这样来选择吸附器的尺寸和物流速度,到放,炭层的操作时间与操作周期相吻合(例如:8h白天操作,夜晚进行再生)。然而,在很多情况下是临近放空时就转换到第二个吸附器(并联设备),转换过程好利用浓度传感器控制的自动控制系统。
(2)解吸吸附饱和的活性炭是在120~140℃利用水蒸气进行再生;对于高沸点溶剂,则需要提高蒸汽温度。解吸时,可以使用萃取洗提部分溶剂,直到炭层的终温。对于容易分解的溶剂,解吸过程需要谨慎。有些需要在炭层中增加加热装置,这样可以减少蒸汽用量,增加冷凝液的浓度。使用的蒸汽,一部分用于解吸,一部分用于洗脱。而对于湿活性炭来说,用于解吸和用于洗脱的量会有不同,因为解吸活性炭吸附的水需要大量的能量。
因此,在从具有较高相对湿度的空气中回收溶剂时或者在利用湿蒸汽作为解吸剂时,装有炭层的吸附器的生产能力会有所降低。因此蒸汽耗量与被提取的溶剂量之比,仅在评价解吸程度时才有意义。通常从经济观点出发,解吸过程可在达到一定残余容量的条件下中止;在二次回收循环中,应考虑到原始吸附能力的降低。在大多数情况下,以蒸汽来解吸30~40min也已足够了,但却极少见到用60min的情况;在某种程度上,这是与所用蒸汽的湿度有关。
(3) 干燥在以蒸汽置换解吸过程结束时,活性炭的孔隙和炭料颗粒的间隙均被水蒸气所饱和。这就大大降低了在二次循环中,大量溶剂的吸附。因此,炭层应当干燥,这通常以热空气和干蒸气来实现。因为在设备的死角和炭料颗粒间的空间内仍有残留溶剂,尽管已被解吸,但还没有从吸附器中逸出,
活性炭吸附效比是多少?
答:2比3