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。
硝酸生产过程中要排放大量的硝酸尾气,其中含有NO,,危害。我国现有硝酸生产工厂50多家,硝酸尾气中NO,的浓度一般为(500~1000) mg/L,每年排入大气的NO,(以NO2计)约为6万吨。如果能回收这些 NO,,不仅控制了对环境的污染,同时可以增产硝酸,降低生产成本”。
目前西南化工研究院已开展了硝酸尾气的吸附法回收治理工业性试验研究工作,研究表明,淄博活性炭净化气中NO,浓度可控制在低于0.02%,对应尾气中 NO,浓度从0.04%~0.8%,回收气中NO,浓度变化范围可从0.8%~5%可以返回系统生产硝酸。
对石灰窑气等废气中氮氧化物的脱除技术,西南化工研究设计院已开发或功,并申报国家专利。对烟道气中氮氧化物的脱除,根据烟道气组成采用 TSA法与其他化学技术处理法可有效控制氮氧化物的排放量。
提纯一氧化碳
我国每年生产黄磷40X10t,生产过程中每生产1t黄磷会产生2500m气,每年产生的尾气量达10X10°m,其主要成分为一氧化碳(85%~90%) CO是一种易燃的气体,又是一种重要的碳化工原料。尾气中含有的 P、S、As、F等及其化合物的有毒组分未经处理排放到大气中将严重污染境,,所以有效处理黄磷尾气具有非常重要的意义。近年来国内外在净化黄磷尾气和开发黄磷尾气领域已开展了较多工作,其中西南化研究院开展了尾气处理的动态吸附研究实验,取得了可循环操作的TSA 净化流程,并结合自己的CO提纯专有技术,已转让一套采用吸附法从黄磷尾气化并提纯CO 的工业装置。
活性炭可以再生:活性炭本身的污染小。就活性炭以外的吸附剂来看,硅胶、活性氧化铝对于具有碱性或者极性强的分子结构的气体显示出亲和性,并很容易受到由于它们对水蒸气强烈地吸附而形成的妨碍、所以对所有的有机气体的吸附力都很弱。沸石对于多种分子。按分子大小显示出不同的吸附亲和力,而具有分子筛作用,这种作用由于水器气而受到很大妨碍。磺化煤对于氨、胺等碱性气体,碱石灰对于盐酸等酸性气体各有吸附力,但这两种吸附剂不具有多孔性,气体吸收速度缓慢等,各都具有特异性的吸附力。与这些吸附剂相比,活性炭可以说是用途广的一种吸附剂。
活性炭是用途广的一种吸附剂,吸附流程有以下三种形式。
(1)间歇式流程常用单个吸附器。应用于废气间歇排放、排气量较小。排气浓度较低的情况。吸附饱和后需要再生。当间歇排气的间隔时间大于再生所用的时间,可在吸附器内再生;当间歇排气时间小于再生所用时间时、可将吸附器内的活性炭更换,将失效淄博活性炭集中再生。
(2)半连续式流程由两台并联组成。普遍应用的流程,既可用于处理间歇排气,又可用于连续排气。其中一台吸附器进行吸附,另一台吸附器进行再生。
(3)连续式流程由连续操作的流化吸附器、移动床吸附器等组成、理连续排出废气,不断有用过的活性炭移出床外再生,并不断有新鲜的活性发或再生的活性炭补充到床内。
用活性炭吸附气体中的污染物,一般要避免高温,因为吸附量随温度上高含尘量。
生产排放的二氧化硫废气可分为两类,有色冶炼厂等排放的高浓度废气,都以低.5%,如不于治理排放,严重污染空气。接触氧化法回收硫酸:火电厂等锅炉烟气量大、浓度低, 烟气脱硫技术有两百多种,目前火电厂应用的仅约十种,常用的有湿式石灰石-石膏工艺、喷雾干燥工艺、炉内喷钙扣炉后增湿工艺,循环流化床工艺等,应用活性炭治理工艺也在不断开发,已有较成熟的工业应用,活性炭中的二氧化硫吸附,在低温(20~100℃)主要是物理吸附:在中温(100~150℃)主要是化学吸附,活性炭表面对二氧化硫和氧的反应具有催化作用,生成三氧化硫,从而与水生成硫酸;在高温(>250℃)几乎全是化学吸附。活性炭吸附二氧化硫而生成硫酸,回取、浓缩成70%硫酸,再可制磷肥,
国外烟气脱硫的吸附床型有多种:例如日立工艺用固定床,Westvco 工艺用沸腾床,住友BF工艺用移动床,其中以移动床工艺较为成熟,这种方法在再生时产生大量稀硫酸,产出高浓度的二氧化硫,可通过现有的成熟工艺转变为硫黄或浓硫酸等化工产品,变害为利,是一种除尘和脱硫率高的不产生二次污染的技术;松木坪电厂采用活性炭吸附塔,入口二氧化硫浓度3200mL/m.效率>90%,100g活性炭吸附量>12.3g。脱除废气中的二氧化硫也可应用装填活性炭的滴流反应器。影响反应器性能的主要操作参数是气体空速、床层温度、操作周期、液体喷淋时间占整个周期的百分比以及喷淋液中的硫酸浓度,在较低的床层温度下,升高温度有利于二氧化硫的脱除,而在较高温度下由于气体溶解度的下降和床层过快失水,使温度的影响不显著。
活性炭浸清含碘物作为催化剂,用于烟气脱硫的优点是:反应过程中的碘能将二氧化硫催化氧化为硫酸,碘还原为碘化氢,碘化氢在活性炭上氧化为碘,从而循环反应,大大提高了活性炭对二氧化硫的吸附量,炭表面形成了活性中心,从而促进催化氧化的进行。通过测定不同时间活性炭上三氧化硫的蓄积量的研究,发现整个过程可分为两个不同反应机理的阶段,在三氧化硫蓄积量小的情况下,三氧化硫对二氧化硫和氧的吸附不产生影响;在三氧化硫蓄积量达到一定程度后,则成为一种阻抑物。2治理含氮氧化物废气
氮氧化物(NO,)种类很多,主要的是一氧化氮和二氧化氮,也是形成酸雨和光化学烟雾前体的污染物。污染源来自燃料的燃烧、机动车和硝酸氮肥等化工厂,大部分燃烧方式中排放物的主要成分为NO,占NO,总量的90%
以上,
氮或烟气脱硝的方法很多,可分为催化还
烟气中脱除氮氧化物, 法、液体吸收法和吸附法,吸附法中常用的吸附剂是活性炭,活性炭对低浓
度氮氧化物具有较高的吸附NO:能力和使NO成为NO:的氧化能力;也有特
为了净化空气进行了大量研究,其中以活性炭为过滤吸附材料的研究应用也较广,活性炭容易清除单质碘蒸气,而甲基碘因具有较高蒸气压力,难以吸附。因此利用浸清活性炭在同位素交换或化学结合过程予以净化是当前较为满意的解决办法。
同位素交换利用的是没有放射性和不挥发的无机碘化物浸溃的活性炭,在放射性甲基碘于炭料层中短暂的停留时间内,在吸附剂上发生碘问位素的交换,因此由于无放射性碘的大量过剩,所以可达到良好的交换效率。
过滤装置是在相对湿度为99%~条件下,能净化程度大于99%的、炭层长度不小于20cm矩形截面的、特殊结构的过滤器。为了预先防止放射性炭尘埃的放出,悬浮微粒过滤器可设置在用活性炭制成的过滤器之后,在原子能发电站中空气不断的经过活性炭过滤器而循环。因为在这种情况下,浸溃活性炭的吸附能力由于吸收了在过滤器操作期间内严格控制的有机蒸气而有所降低。
化学结合是在利用叔胺浸溃的活性炭时,甲基碘可与其化合而生成季铵盐,它与其他胺相比具有较小的挥发性和较强的碱性而显得特别有效。然而胺易挥发,并降低活性炭的燃点温度,因此,像这样的浸溃组成在许多国家均不使用。
淄博活性炭经筛选以2%TEDA(三亚乙基二胺)和2%K1浸溃的油棕炭制成活性炭,与复旦大学和上海原子核研究所合作研究应用,结果说明该浸溃活性炭可用作核电站中除碘过滤器的吸附材料。
(2)放射性稀有气体水反应堆废气中含有极少量的长衰期的同位素氪,主要是含短衰期的同位素氪和氙。在吸附剂上长时间以大浓度保留这些稀有气体是不可能的。然而,如果在装有活性炭的一个吸附器中的持留时间与同位素
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,