挥发性有机物(VOCS)活性炭吸附回收技术.pdfVIP

挥发性有机物(VOCS)活性炭吸附回收技术

随着我国经济建设的进展,各类有机溶剂的应用越来越广,有机废

气的排放量也随之逐年增加,其所带来的空气污染等环境问题已经

引起全世界的关注。过去,争论人员主要致力于开发高效的VOCs掌

握技术。随着我国建立可持续社会目标的提出,越来越多的人开头关

注经济有效的VOCs回收方法。本文重点介绍了活性炭吸附回收VOCs

的工艺现状和争论进展,并推测了VOCs分别回收技术的进展趋势。

石油加工、工业溶剂生产、化工产品生产,以及有机物料的储运等

过程都会产生挥发性有机物VOCs。VOCs种类繁多,多数有毒,危害

人类安康;参与形成光化学烟雾和气溶胶,污染环境;卤代烃类有机

物可以破坏臭氧层。VOCs污染问题已经引起世界的高度重视,美、

日、欧盟多年前即执行了严格的VOCs排放标准,中国作为进展中国

家,目前首要考虑的是解决VOCs污染问题,对于VOCs的回收关注

不多。但是,假设能经济有效地回收VOCs,特别是高浓度、高价值

的VOCs,具有环境、安康、经济三种效益,对于推动我国循环经济

的进展和社会可持续进展意义重大。以油品为例,我国每年蒸发损失

的轻质油约4.7×105t,如果进展油气回收可以削减损失约4.35

×

105t,其价值约合人民币2×109元[1]。可以估量,将来几

年,VOCs的回收将越来越受重视。目前,VOCs的回收方法主要有：

吸取法、吸附法、冷凝法和膜分别法,通常将吸附与冷凝法连用,吸

附剂首选活性炭,由于活性炭具有吸附力量强,耐酸碱、耐热,原

料充分、易再生的优点,一般流程为：吸附、脱附、冷凝回收。

1活性炭吸附VOCs

1.1活性炭吸附VOCs的工艺

活性炭吸附工艺包括变压吸附(PSA)、变温吸附(TAS)以及两者的联

用TPSA三种。

变压吸附是近50年进展起来的气体分别、净化与提纯技术,是恒

温或无热源的吸附分别过程,利用吸附等温线斜率的变化和弯曲度

的大小,转变系统压力,使吸附质吸附和脱附。依据操作方式的不同,

变压吸附可以分为平衡分别型与速度分别型两类,分别依据气体在

吸附剂上平衡吸附性能的差异和吸附剂对各组分吸附速率的差异来

实现气体分别。该法可以实现循环操作,具有自动化程度高、投

资少、能耗低、安全的优点。美、英等国最初使用变压吸附法制

H2、N2、和O2、提取CO2、CO[2]。20世纪60年月以后,开

头使用该法分别回收轻烃。德国Bochum大学的Röhm等使用活性炭

C40/4变压吸附回收CH2C2l和甲苯,回收率分别达80%和95%,

使用Wessalith/DAY回收二甲苯,回收率在95%以上[3]。

ReikoWakasugi等人承受富集回流变压吸附系统回收乙醇气体[4],Liu

等承受活性炭变压吸附从苯/氮混合气中回收苯,回收率达

99%[5]。Olajossy等人承受真空变压吸附法(VPSA)将煤矿瓦斯气中

的甲烷体积浓度从55.2%提高到86%～91%[6]。德国Bayer公司承

受D47/4活性炭变压分别丙酮混合气体,回收率达95%以上[7]。日

本Bell公司承受活性炭变压吸附分别法回收到纯度达98%的乙醇产

品[3]。我国北京科技大学机械工程学院气体分别争论所,上海化

工争论院都进展过变压吸附VOCs的争论。我国也有一些企业承受变

压吸附法回收VOCs,如:疆天业公司回收氯乙烯和乙炔,荆门石化总

厂催化一车间回收乙烯,四川天一科技股份与太原化工股份共同开

发了变压吸附法回收聚氯乙烯分馏尾气中氯乙烯、乙炔的技术,运

行稳定、效果良好。

变温吸附利用组分在不同温度下吸附容量的差异来实现吸附和分别

的循环,低温下被吸附的组分在高温下脱附,使吸附剂再生,冷却

后的吸附剂再次于低温下吸附强吸附组分。依据接触方式的不同,

变温吸附可以分为固定床和移动床。固定床理论级数较多,但是床

层较厚或承受细颗粒,气体的分布不均匀,压降大,传质推动力

小,无法充分利用吸附剂和解吸气体,连续生产时需要切换床层,

装载大量吸附剂。此外,吸附高浓度有机气体的地方由于吸附放热

导致热点效应,简洁着火[8]。移动床处理负荷大,传质传热效果

好,避开了着火的问题,