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活性炭纖維吸附回收苯廢氣技術

在有機化工生產過程中會排放大量的有機廢氣,其中含苯廢氣的排放是非常多見的。對于含苯廢氣的處理,采用最多的方法是活性炭吸附。傳統的活性炭吸附工藝多采用普通固定單層吸附裝置,使用的吸附劑多為顆粒活性炭[1,2],不僅吸附回收率低,而且設備使用壽命短,投資和運行費用高,經濟效益低。

  我們結合某農藥廠200t/a精奎禾靈生產中的咪鮮胺化脫水和咪鮮銨錳鹽壓濾工序排放的含苯廢氣的處理實踐,介紹一種利用活性炭纖維吸附裝置處理含苯廢氣的工藝[3]。該工藝采用獨特的吸附裝置和操作,用活性炭纖維做吸附劑,使苯的吸附效率達97%以上。該裝置采用全自動控制, 運行可靠。

1.廢氣成分及處理要求

 該廢氣中含有苯、氮、氧、二氧化碳及少量水蒸汽,其中苯的質量濃度為200g/m3。廢氣流量為200m3/h,排氣溫度為30℃ ,排氣壓力為101.3kPa。要求苯的吸附效率大于95%。

2.處理系統及工藝流程

2.1 處理系統

  該工藝所用的處理裝置是以2套組合型BTP環式吸附器[4]為主體設計而成的吸附回收系統。每個吸附器內裝有3個活性炭纖維做成的吸附芯,2個吸附器并聯,與整個系統的廢氣管道,脫附氣管道、再生氣管遭以及凈化氣管道相連接,形成一個處理系銑。整個處理系統采用PLC自動控制。用一臺風機將廢氣送入處理系統。

2.2 工藝流程

  含苯廢氣處理工藝流程見圖1。由圖1可以看出,2個吸附器共用一個管路系統,運行時相互切換。當吸附器1進行吸附處理時,吸附器2進行脫附和再生。運行時,含苯廢氣由吸附器下部進入,在吸附器內廢氣穿過活性炭纖維氈,其中的苯被炭纖維吸附下來,凈化后的氣體由吸附器頂部排出。當吸附器1吸附飽和后,切換到脫附工序,此時吸附器2進入吸附狀態。脫附時用水蒸氣做脫附介質,蒸汽由吸附器頂部進入,穿過活性炭纖維氈,將被吸附濃縮的苯脫附出來并帶出吸附器,然后進入冷凝器,冷凝后的苯和水蒸氣的混合物流入分層槽分層,使苯和冷凝水得到分離,從而回收苯。吸附器1完成脫附并經再生后,切換過來,繼續進行吸附。系統運行過程中所有的動作切換,均由自動控制系統完成。

3. 系統運行參數和安全保障

3.1 系統運行參數
 廢氣處理量,根據苯的性質、廢氣流量及廢氣中苯的濃度[2],經過計算確定,進入系統的實際廢氣處理量為500m3/h。

系統阻力:包括管路系統和吸附器本身的阻力,根據計算和實際經驗,確定整個處理系統的阻力為3500Pa。
 氣體流速:根據活性炭纖維對苯的吸附特性,結合以往的實際運行經驗,確定氣體流速為0.12~0.15m/s。
 吸附溫度:小于40℃
 脫附溫度:110℃左右。

3.2 安全保障
  由于有機氣體大都易燃易爆,對于有機廢氣的處理,安全是最重要的。本工藝須特別注意以下問題:
 (1)考慮含苯廢氣爆炸極限[2]苯的爆炸極限為1.5%~8%。因此.設計規定進入廢氣處理系統的廢氣體積分數為0.6%。
 (2)溫度的監控,吸附是一個放熱過程,因此,在連續吸附操時床層溫度會升高,造成吸附率下降,給系統的安全運行帶來隱患.系統設置了床層溫度報警裝置,一旦溫度超過設計值,系統便自動報警并自動切換到安全位置;同時啟動降溫裝置,保證系統正常運行。
 (3)處理系統的密封。由于整個處理系統始終是處在頻繁的操作切換之中,系繞的密封問題就顯得特別重要。設計上采用了特殊結構的密封墊和氣動兩通擋板閥,使整個處理系統不會出現絲亳氣體泄露。保證了運行場所的安全。
 (4)處理系統的自動化。整個處理系統的運行均采用PLC自動控制,—旦發生事故可自動處理并自動切換,實現了整個處理系統運行過程可以無人看守,同時保證系統運行的絕對安全。

4.運行結果和經濟效益

  含苯廢氣處理裝置經過半年多的運行,狀況一直良好。苯的吸附效率始終保持在97%以上,大大改善了大氣環境。
  采用活性炭纖維吸附回收裝置處理含苯廢氣,回收苯900kg/d左右,若按每年運行300d計算,可回收苯270t/a,若每噸售價3000元,則本裝置每年可回收資金81萬元,除去運行費用和設備折舊,每年凈收益將達58.4萬元。
  該工程總造價為56萬元。根據計算,裝置運行1a即可收回全部投資,而本裝置的設計運行壽命是8~10a。由此可見,采用活性炭纖維吸附回收裝置處理含苯廢氣,不僅具有很好的環境效益,而且還具有顯著的經濟效益。

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