蜂窩狀活性炭在大風(fēng)量廢氣治理技術(shù)中的應(yīng)用

時間：2020-05-26作者：景德鎮(zhèn)市京航活性炭有限公司瀏覽：78

摘要：研制出吸附性能好、氣流阻力小的蜂窩狀活性炭,并**將其應(yīng)用于大風(fēng)量廢氣的治理設(shè)備中.通過蜂窩狀活性炭的吸附濃縮作用,將大風(fēng)量、低濃度的廢氣轉(zhuǎn)換成小風(fēng)量、高濃度的廢氣,后者可在催化燃燒床上轉(zhuǎn)變成無害的CO2和H2O,并保持穩(wěn)定的自持燃燒狀態(tài).與傳統(tǒng)工藝相比,采用該方法具有凈化、**次污染、運行成本低的優(yōu)點。




近20年來，活性炭的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用都有很快的發(fā)展，在吸附分離、催化和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的吸附性能和很高的使用穩(wěn)定性的活性炭產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用除大量采用傳統(tǒng)的粒狀活性炭和粉狀活性炭外，為某種特殊用途需要而研制的新型活性炭也應(yīng)運而生，蜂窩狀活性炭就是其中一種，主要用干脫除復(fù)印機(jī)產(chǎn)生的臭氧，但在大規(guī)模設(shè)備中的應(yīng)用未見報道。




在空氣凈化領(lǐng)域中普遍認(rèn)為大風(fēng)量、低濃度廢氣的凈化是個難題，這類廢氣的特點是排風(fēng)量大、廢氣中同時存在幾種污染物而且每種濃度都較低，一般在1g/m以下，這種情況下采用回收或直接燃燒的方法是不經(jīng)濟(jì)的，為解決這一難題，筆者專門研制了蜂窩狀活性炭，并進(jìn)行批量生產(chǎn)，采用吸附凈化、脫附再生和催化燃燒相結(jié)合的原理，設(shè)計了適合于大風(fēng)量、低濃度廢氣治理的設(shè)備。實際應(yīng)用表明蜂窩狀活性炭吸附性能好、脫附速率快，滿足工藝使用要求近年束，隨著大風(fēng)量廢氣凈化裝置的大量推廣應(yīng)用，蜂窩狀活性炭的產(chǎn)量逐年增加，生產(chǎn)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。

1蜂窩狀活性炭的研制




蜂窩狀活性炭的研制，早見于日本的報道，其制備方法是將炭化料擠壓成型，再經(jīng)活化而成。筆者是采用活性炭粉.加人少量牯合劑，經(jīng)混煉擠壓成型，并在一定條件下固化制成蜂窩狀活性炭

2.1吸附性能




用頂空色譜法測定了蜂窩狀活性炭(TF一1)對苯蒸氣的吸附等溫線，如圖2所示，根據(jù)D—A方程計算得孔結(jié)構(gòu)參數(shù)：W0=0.268mL/g，B=1.05×10，S-二719m2/g?？梢钥闯?，雖然在制備過程中加人的粘臺劑對其吸附性能有一定的影響，但蜂窩狀活性炭對苯蒸氣仍有較好的吸附性能，屬吸附性能較好的活性炭。

2.2動力學(xué)性能




與顆粒狀活性炭相比，蜂窩狀活性炭具有*特的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，開孔率高，流體通過時產(chǎn)生的壓力損失很小，不同流速下蜂窩狀活性炭和粒狀活性炭對空氣流的阻力

以床層高度0.60lq3、空塔速度1.39m/s為標(biāo)準(zhǔn)，利用上述的床層壓力降公式可算出：蜂窩狀活性炭的壓力降為803Pa，而粒狀活性炭的壓力降為11.893kPa.蜂窩狀活性炭的阻力只為粒狀活性炭的1/13，因此，蜂窩狀活性炭的阻力很小.具有優(yōu)越的動力學(xué)性能。在實際應(yīng)用進(jìn)行吸附設(shè)備的設(shè)計時，若以粒狀活性炭為吸附劑，設(shè)備的氣流空塔速度一般只取0.1～0.6m/s;而用蜂窩狀活性炭為吸附劑時，設(shè)備的氣流空塔速度可以在較大范圍內(nèi)選取，大可取到2m/s的高空塔速度，因此蜂窩狀活性炭很適合應(yīng)用在大風(fēng)量條件下對廢氣進(jìn)行吸附凈化。

3大風(fēng)量廢氣的凈化原理




大風(fēng)量廢氣凈化裝置采用蜂窩狀活性炭為吸附劑，結(jié)臺吸附凈化、脫附再生和催化燃燒的原理，即將大風(fēng)量、低濃度的廢氣通過蜂窩狀活性炭吸附以達(dá)到凈化空氣的目的，當(dāng)活性炭吸附飽和后再用熱空氣脫附使活性炭得到再生，脫附出的物被送往催化燃燒床進(jìn)行催化燃燒，物被氧化成無害的0和H20，燃燒后的熱廢氣又用于對蜂窩狀活性炭的脫附再生，達(dá)到廢熱利用和節(jié)能的目的。整套裝置由吸附床、催化燃燒床、相關(guān)的風(fēng)機(jī)、閥門等組成，設(shè)計了能連續(xù)處理廢氣的凈化裝置，其工藝流程如圖4所示。




吸附床的結(jié)構(gòu)采用抽屜式的組裝結(jié)構(gòu)，蜂窩狀活性炭均勻裝填在抽屜內(nèi)組成單個吸附單元，便于裝卸和換材料，為適應(yīng)不同處理風(fēng)量的要求，設(shè)計了處理風(fēng)量在5000～25000rn3/h五個規(guī)格的吸附設(shè)備，配置構(gòu)成5種型號的大風(fēng)量廢氣凈化裝置，其阻力在1.2～1.5kPa之問，因此可采用中、低壓排風(fēng)機(jī)，減少了能耗和噪音污染。




3.1吸附凈化過程




從車間排出的大風(fēng)量廢氣，先經(jīng)預(yù)濾器濾除灰塵和雜物后，進(jìn)入吸附床，物被蜂窩狀活性炭吸附，凈化后的氣體可直接排放。如某鋼琴廠油漆車間廢氣的治理，廢氣中臺有苯乙烯、乙苯、苯等，主要成分為苯乙烯，濃度較低，且不穩(wěn)定，凈化系統(tǒng)按表2參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。




在凈化裝置進(jìn)行了多次吸附、脫附循環(huán)操作后，測定了該系統(tǒng)的吸附凈化效率

3.2脫附再生一催化燃燒過程




當(dāng)由吸跗床排出的氣體中物濃度達(dá)到或接近允許排放的濃度標(biāo)準(zhǔn)時，用熱空氣對吸附床脫附使蜂窩狀活性炭得到再生，脫附出的物被送往催化燃燒床進(jìn)行催化燃燒，轉(zhuǎn)變成無害的C02和H2O，可直接排放。仍以某鋼琴廠油漆車間廢氣的治理為例，在凈化裝置進(jìn)行了多次吸附、脫附循環(huán)操作后，測定了該系統(tǒng)脫附再生過程中催化燃燒床的溫度及其凈化效率等有關(guān)數(shù)據(jù)

在脫附再生過程中，脫附氣流將蜂窩狀活性炭f吸附的苯乙烯解吸出來，送往催化床進(jìn)行催化燃燒，轉(zhuǎn)變成無害的CO2和H2o。加熱一次啟動后，1h內(nèi)將催化床加熱至300℃左右，當(dāng)脫附出的苯乙烯濃度達(dá)到2g/m左右時，燃燒放出的熱量足以維持催化反應(yīng)所需的溫度，加熱自動停止，催化床保持穩(wěn)定的自持燃燒狀態(tài)，不需外加熱，脫附進(jìn)行3～5h時.產(chǎn)生一個脫附濃度高峰，此時，脫附出的苯乙烯濃度可達(dá)6～8g/m，催化床溫度也在500～691℃然后，隨著脫附氣流中苯乙烯濃度的逐漸減少.催化床溫度也隨之下降。整個脫附過程約需9h，其中需加熱時間在1h左右。




在整個脫附過程中，催化床均保持很高的凈化效率，在放空閥打開后，其平均凈化效率為98.4%，達(dá)到了原設(shè)計指標(biāo)的要求。

4工程應(yīng)用




裝填蜂窩狀活性炭的大風(fēng)量廢氣凈化裝置，首臺設(shè)備應(yīng)用于北京鉛筆廠的三苯廢氣治理.該設(shè)備在未換蜂窩狀活性炭的情況下連續(xù)運行7年，其凈化效率仍能滿足排故要求。青島人民印刷廠和航天部四十三所排放的廢氣對環(huán)境污染嚴(yán)重，使用此設(shè)備后，保護(hù)了環(huán)境，生產(chǎn)得以正常進(jìn)行。州五羊一本田摩托車公司引進(jìn)的日本噴涂設(shè)備(排風(fēng)量為32×10m3/h)和廣船股份有限公司進(jìn)口的丹麥涂裝設(shè)備(排風(fēng)量為12×10m/h)，都因風(fēng)量太，若進(jìn)口國外的凈化設(shè)備價格昂貴，采用了筆者研制的設(shè)備后.其廢氣的污染問題得到了的解決。至今國內(nèi)已有20多個廠家的30多套設(shè)備投人應(yīng)用，使用蜂窩狀活性炭200多m，設(shè)備經(jīng)過不斷新和完善，可在微機(jī)控制下自動完成各種操作過程。




5結(jié)論




a研制出吸附性能好、氣流阻力小的蜂窩狀活性炭，應(yīng)用于大風(fēng)量廢氣的治理，不僅能滿足吸附凈化的要求，而且使吸附裝置小型化、阻力低，用中、低壓風(fēng)機(jī)就能滿足排風(fēng)要求，降低了能耗和噪音污染。




b通過蜂窩狀活性炭的吸附濃縮作用，將大風(fēng)量、低濃度的廢氣轉(zhuǎn)換成小風(fēng)量、高濃度的廢氣.后者濃度可達(dá)2～8g/m，可在催化燃燒床上保持穩(wěn)定的自持燃燒狀態(tài)，轉(zhuǎn)變成無害的C和Ho，一次啟動后*外加熱，燃燒后的熱廢氣叉用于對蜂窩狀活性炭的脫附再生.達(dá)到了廢熱利用、物處理的目的。




C完成了20多項廢氣治理工程.風(fēng)量由每小時數(shù)千立方米刊數(shù)十萬立方米，具有凈化、**次污染、運行成本低等優(yōu)點。




d蜂窩狀活性炭在大風(fēng)量廢氣治理技術(shù)中的應(yīng)用，為活性炭技術(shù)的應(yīng)用開辟了一條新途徑，必將在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮加重要的作用。


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