随着分子筛活性炭性能的提高,使用得比较普遍的是简单装置的种方式,压力回转吸附中,简单的是两塔切换装置,均压工序也是上下同时进行均压。再生产是在均压后的减压进行,此时把一部分产品氮气作为载气的形式逆流具有一定的效果,逆流量有佳价值,10%左右经济性好,再生后,接在均压后面的是用供给的原料气体升压[11]。在制造高纯度氮气时,用产品氮气将均压时在塔内出口一侧生产的不纯气体回流压入入口侧,是一种升压的有效方法。作为一种廉价而又容易操作、方便的氮气发生装置,它的用途已经确立,并逐渐普及。
(2)二氧化碳气体分离二氧化碳排放量大,是造成地球变暖的一种气体。通常使用的除去、回收二氧化碳气体的方法是氨气吸收等方法。正在研究操作简单的压力回转吸附法在回收各种排气中二氧化碳气体方面的应用[12]。作为所使用的吸附剂,正在研究的活性炭、分子筛活性炭、分子沸石和硅胶等。现在已经在压力回转吸附装置中实际使用的是活性炭或沸石,两者都是通过平衡吸附分离机能分离二氧化碳。淄博活性炭与分子筛沸石比较,从平衡吸附特性来看,下列三种场合使用活性炭更加有利:二氧化碳气体浓度大;温度低;水分含量大。从吸附方面的特征来看,活性炭压力回转吸附法的吸附压力越大、效果越好;而加压对分子沸石的效果却不大,在常压下吸附就足够了1]。分子筛与活性炭相比,平衡吸附量较小,但具有与活性炭同样的其他性质。
硫氧化物主要是二氧化硫,它是大气中数量大、分布广、影响严重的环境污染物之一[1)。目前控制的主要方法有:高烟囱稀释法,采用低硫燃料、排放废气脱硫等,近年在采用干法(吸附剂吸附法)、湿法脱硫技术领域开展了较多研究,工业化应用已很成熟。吸附法脱除废气中的SO:又分为物理吸附法和化学吸附法,物理吸附时被选择性吸收的SO:可通过升温或降压解吸出来,化学吸附时吸附剂同时起催化作用,被吸附的SO:被废气中的氧氧化成SO」,后者再与水生成硫酸。目前,国内关于采用吸附法净化SO的报道多为实验研究报告。
.含三氯乙烯、三氯乙烷等卤代烃的排放废气净化
含卤代烃的废气净化目前较为成熟的技术是溶剂吸收或吸附法处理,如:①彩色显像管生产线清洗阴罩时挥发的三氯乙烷气体制激人体黏膜,长期接触能使运动神经系统受损,无论从环境保护还是降低生产成本来看都回收利用[18)。航天总公司四院四十二所成功开发了应用活性碳纤维回收三氯乙烷,避免了环境污染,使用效果良好。②在工业上应用很广的三氯乙烯,是对人体和环境都有较大危害的有毒污染物,含三氯乙烯工业废气排放前脱除其中超标含量的TCE,应用吸附法可有效控制排放尾气中三氯乙烯含量并回收其中的三氯乙烯,西南化工研究院在这方面开展了较多实验研究,并取得了良好的实验效果。
.含高沸点有机物的尾气净化
目前,采用活性炭吸附法净化、回收排放尾气中的有机组分的工业应用是比较成功的,采用的通常流程为TSA或PTSA流程,既可有效脱除有机污染物又可回收有用组分。根据大量实验研究,西南化工研究院在已开发的多套PSA装置的预处理装置中,成功地采用TSA、PTSA技术很好地解决含高沸点有机物的尾气净化,如苯、萘等的脱除。
排放气中一氧化碳的脱除
CO是一种易燃易爆有毒的气体,未经处理排放到大气中将严重污染环境,所以严格控制排放气中CO含量是非常有意义的。目前,国内北京大学开发的13X分子筛载体的Cu(I)吸附剂、南京化工大学开发的稀土复合铜(1)吸附剂都是很好的CO吸附剂。实验表明,采用PSA或TSA 技术脱除 CO是一种有效的手段,排放气中的CO可控制在1mg/L以内。
含氟排放废气的净化
含氟(主要为HF和SiF。)废气数量虽然不如硫氧化物和氮氧化物大,但其毒性较大,对人体的危害比SO:大20 倍,因此工业生产排放气控制含氟化合物的排放量。目前,HF回收通常生产冰晶石,
活性炭用于“三苯”废气吸附净化,有三种工艺:
一是活性炭吸附脱附回收。活性炭吸附一定量污染物后,用水蒸气进行脱附,并进行冷凝分离,回收溶剂。该工艺适合处理单一组分废气,但投资较大,不适于小厂使用。
二是活性炭吸附催化燃烧。活性炭吸附污染物后,用热风解吸,解吸下来的污染物采取催化燃烧。该工艺适合处理大风量有机废气,无二次污染,自动控制能力高。但由于活性炭层厚,容易因为热量堆积引发自燃,安全性差。
三是活性炭分散吸附、集中再生。适用于废气排放点多、面广、规模小、资金少的厂家。吸附器结构设计是关键,该设备外形是环形,占地面积小,主要是考虑到颗粒活性炭层厚度、气流分布、阻力处理能力、活性炭的装卸更换。再生全过程是在活化炉内预热、脱附、煅烧活化和炉内废气燃烧及冷却出料。这种活性炭净化废气装置已有许多小型厂投入使用。
活性炭吸附法工艺过程包括:活性炭吸附废气中的“三苯”溶剂;吸附饱和后的活性炭脱附和溶剂回收;活性炭活化再生。用活性炭回收苯类溶剂,一般在常温下吸附,以蒸汽在110℃以下解吸,冷凝分离回收。例如,天津石油化纤厂回收对二甲苯,西安石棉制品厂回收汽油和苯。合成纤维厂的废气中有对苯二甲酸二甲酯装置的氧化尾气主要含对二甲苯,采用活性炭立式吸附器,将氧化尾气通过后经冷却分离,回收对二甲苯。活性炭饱和后用热空气再生。脱附的有机物送入焚烧炉焚燃,效果好。成本高。
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,
溶剂回收通常应用小容量固定床吸附器,在大多数情况下均是立式圆简形过滤器、炭料层高度多为50~100cm,更高的炭层则不常见,活性炭料层常常堆积在由石英砾石或者其他陶瓷材料构成的支撑层之上,这种一来可形成活性炭与置于设备底部的金属丝网或多孔饰网直接接触,从而使被净化的空气能较为均匀地分配。这样支撑层具有蓄热器的功能,它可在水蒸气再生的过程中使其加热,而后又把热量传给空气,再传热使炭层干燥,众所周知,惰性陶瓷球同时可作为不固定的罗底织物层的支承层的设备,
常用柱形活性炭颗粒作填料,因为由于这种形状可以使之建立没有通路形成的密实层。在大多数情况下、被净化气体的流向是自下而上,为了快速吸附蒸气(例如氯代经类)、物流的线速度约为50cm/s,而对于吸附其他溶剂的戴气、则其线速度约为30cm/s。在回收极易挥发的溶剂时,可降低物流速度,同时需要转移空气流中的热量,热量的转移通常是借助于在炭料中配置冷却蛇管来实现。
某些溶剂在同热的或者潮湿的活性炭接触的情况下,会发生局部分解。例如在用水燕气再生时,如含氯烃类可分解出盐酸,醚类可被水解,而丙酮,丁酮或者甲基异丁基酮这样的酮类可生成乙酸、二乙酰或者其他的裂解产物。在这些场合利用钢制成的设备或是山陶瓷砌成的或者用合成涂料涂层的吸附器。如果空气中含有腐蚀组分,需在吸附之前去除掉。
活性炭制造回收利用
①回收溶剂的再利用。直接回收的溶剂,往往含有在该温度下的平衡溶解水分。这个现象在采用水蒸气解吸法的场合,是所有溶剂回收装置的共同点。因此,对于杜绝水分的产品,在使用回收溶剂时预行脱水、燕馏等提纯操作。在所含的杂质当中也可能含有微量金属、根据其用途,应对这杂质组成进行充分研究以后再加以利用。在实践中,对溶剂进行回收的炭,特别应关注其吸附性能和脱附性能之间的平衡,好能根寸对活性炭的孔径分布进行合理设计和调整,使其对溶剂的有和吸附量与可脱附量之间的差值)大化;当活性炭仅用于溶剂行溶剂无害化处理(多采用焚烧或催化燃烧)时,虽然脱附性能亦但要求会大大低于回收时的情况。
活性炭回收溶剂技术在我国的应用
我国已在诸多行业如印刷、油漆、橡胶、胶片、石棉制品和合成纤维等成功应用活性炭溶剂回收技术,取得显著的社会益。例如杭州新华造纸厂采用活性炭回收技术后,降低溶剂获纯利润约70万元,同时周边大气环境显著改善[6];北京单位采用国内新开发的活性炭溶剂回收技术后,工作环境中的大*善、大气中苯、甲苯等有害物质的含量从每立方米几百毫净化效率达90%[8);据资料介绍、国内某化纤厂采用活性回收二硫化碳,回收率接近90%,减少了大气污染,显著改善并降低了生产成本。目前我国已有许多行业采用活性炭溶剂回收几种溶剂,有效减少了大气污染