活性炭吸附技术在废气处理中的应用

2、活性炭吸附技术
2.3吸附装置 常用吸附装置：流化床
•优点
气固接触好 无需循环加热
•缺点
吸附剂的硬度要高， 耐摩擦
2、活性炭吸附技术
2.3吸附装置 常用吸附装置：移动床
来自百度文库
•优点
处理气体量大 吸附剂可循环使用
•缺点
吸附剂的磨损和消耗
2、活性炭吸附技术
2.4吸附工艺
废气经管道收集后进入活性炭吸附系 统，对废气中有机污染物进行吸附， 吸附系统为两套，确保一套进行活性 炭脱附作业时另一套进行正常吸附作 业，避免进行脱附时废气无法正常处 理,废气经活性炭吸附后由排气筒排 放。当活性炭脱附时，进气阀和排气 阀关闭，蒸汽气缸阀门打开，饱和水 蒸汽通入对吸附达饱和值得活性炭进 行脱附，脱附时活性炭箱底部液体流 入螺旋板换热器，气体进入列管冷凝 器进行冷凝液化，冷凝之后液体进入 水层槽，上层可回用，若无回收必要 可随下层液体进入污水处理站进行处 理，脱附完毕后由于蒸汽温度高，当 温度下降时会冷凝形成大量水分影响 活性炭正常吸附，此时干燥风机工作， 将水分吹出，确保脱附作业完成后活 性炭可进行吸附作业
Thank you
3、活性炭吸附法的组合工艺
3.1固体床吸附—水蒸气置换再生—冷凝回收工艺
常以颗粒活性炭、 活性炭纤维或沸石作 为吸附剂，主要对较 低浓度VOCs废气中溶 剂进行回收 固定床中的吸附剂 吸附达到饱和后，通 入高温水蒸汽置换， 然后用冷凝器冷却蒸 汽混合物，使其冷凝 为液体
3、活性炭吸附法的组合工艺
操作方式：按照操作方式的不同，变压吸附又可以分为速度分离型与 平衡分离型两类，即分别根据吸附剂对各组分吸附速率的差别和气体 在吸附剂上平衡吸附性能的差异来实现气体分离。 优缺点：变压吸附（PSA）的循环周期短、吸附剂利用率高、产品纯 度高、吸附剂用量相对较少，不需要外加换热设备，主要用于气量大 原料气体组分复杂的气体的分离与提纯。缺点是回收率较深冷法低些 。
3.2固体床吸附—真空解吸再生—吸收回收工艺
吸附剂：中孔发达 的颗粒活性炭 采用抽真空降压对 吸附剂进行再生，被 真空泵所抽出的极高 浓度的废气通常采用 低挥发性的有机溶剂 进行吸收回收 该工艺适合与高浓 度有机废气的回收
3、活性炭吸附法的组合工艺
• 3.3活性炭吸附浓缩—RTO工艺
基本原理：将吸附 技术和燃烧技术相结 合，将大风量、低浓 度的有机废气经过吸 附—脱附过程转换成 小风量、高浓度的有 机废气，然后经过燃 烧净化，可以有效的 利用有机物的燃烧热 适用范围：适合于 大风量、低浓度或浓 度不稳定的废气处理， 通常用于低于 1500mg/m3的有机废气 治理
利用活性炭吸附法处理废气一般采用变温吸附。
2、活性炭吸附技术
2.3吸附装置 常用吸附装置：固定床 • 吸附剂再生：
① 低压水蒸气置换再生：大多数情况下比气流吹扫更有效 ② 惰性热气流吹扫再生 ③ 降压或真空解吸再生：常用于有一定压力时；常规常压不经济 ④ 热空气吹扫脱附
• 再生蒸汽的总消耗量D：
2、活性炭吸附技术
2.2吸附技术
变温吸附（Temperature Swing Adsorption.简称TSA）
基本原理：TSA是利用吸附剂在不同温度下吸附容量的的差异来实现吸 附和分离的循环，低温下吸附容量高，组分被吸附；高温下吸附容量低 ，被吸附的组分被脱附解吸，吸附剂再生。 吸附装置：吸附根据接触方式的不同，变温吸附设备通常分为固定床、 移动床和流化床吸附器。 优缺点：变温吸附（TSA）再生彻底、回收率低、产品损失小，通常用 于微量杂质或难解吸杂质的脱除的循环，但存在周期长、投资较大能耗 高，吸附剂使用寿命不长等缺点
1、吸附法
1.2吸附剂
选择指标
①吸附容量：直接决定吸附质在吸附床上的停留时间和吸附设备规模 吸附等温线：在一定温度下，吸附量与吸附质平衡分压之间的关系曲 线，有五种基本类型
Ⅰ：Lamgmuir等温吸附 Ⅱ＆Ⅲ：多分子层吸附 Ⅳ ＆ Ⅴ：多分子层吸附， 且吸附质在吸附剂微孔 和毛细管中凝结
一、吸附法
柱状活性炭
椰壳活性炭
球形活性炭
活性炭
蜂窝状活性炭
纤维状活性炭
2、活性炭吸附技术
2.1活性炭
活性炭是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳 ，也有排列规整的晶体碳。活性炭中除碳元素外，还包含 两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢；另 一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分。 活性炭由于具有高度发达的孔隙结构和极大比表面积，是 首选的吸附剂。通常活性炭的孔容积达0.2~1.0cm3/g，比 表面积达到300~3000m2/g
2、活性炭吸附技术
2.3吸附装置 常用吸附装置：固定床 • 安全性 绝大多数的工业溶剂都是可燃的，其爆炸极限下限（LEL）的 范围在体积百分比1%-2%。有关安全规范要求废气处理设备 的进口废气浓度不能超过LEL的25%。 床层自燃起因 1）污染物的积累：放热反应使得局部达到自燃温度。措施 是在床层中注水或充惰性气体 2）静电积累：应避免产生静电，对已产生的静电应尽快泄 露或中和
活性炭吸附技术在废气处理中的应用
目录
1、吸附法
2、活性炭吸附技术 3、活性炭吸附法的组合工艺
1、吸附法
1.1概述
• 基本原理：利用各种固定吸附剂对排放废气中的污染物进 行吸附净化的方法。 • 作用原理：物理吸附和化学吸附，而VOCs废弃的净化主要 采用物理吸附方法。 • 关键技术：吸附剂、吸附设备和工艺、再生介质、后处理 工艺 • 适用范围：适宜处理低浓度、高风量的有机废气，主要用 于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、 常用醇类、部分酮类和酯类等 • 优点：去除率高，是去除气相污染物较为常用的方法 • 缺点：存在投资运行费用较高且有产生二次污染的缺陷， 而且吸附剂的容量有限且设备庞大，吸附剂再生有机溶剂 回收等后处理工程复杂
2、活性炭吸附技术
2.3吸附装置 常用吸附装置：固定床 经济性 固体床吸附系统的经济性包括投资费用及运行费用 应用者往往需考虑的是设备的运行费用 若溶剂浓度很高，且废气温度又不高（低于40℃），用吸 附法回收是可行的
选择何种方法处理废气，应根据具体情况分析，主要还是 在于需要一定的设计经验
2、活性炭吸附技术
2.2吸附技术 变压吸附（ Pressure Swing Adsorption.简称PSA ）
基本原理：PSA是对气体混合物进行提纯的工艺过程，该工艺是以多 孔性固体物质（吸附剂）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，在 两种压力状态之间工作的可逆的物理吸附过程，它是根据混合气体中 杂质组分在高压下具有较大的吸附能力，在低压下又具有较小的吸附 能力，而理想的组分H2则无论是高压或是低压都具有较小的吸附能力 的原理。在高压下，增加介质分压以便将其尽量多的吸附于吸附剂上 ，从而达到高的产品浓度。吸附剂的解吸或再生在低压下进行，尽量 减少吸附剂上杂质的残余量，以便于在下个循环再次吸附杂质。
1、吸附法
1.2吸附剂 常用吸附剂
沸石
分子筛
颗粒硅胶
沸石和分子筛的主要成分都是铝硅 酸盐，热稳定性好，热气流再生时 安全性好； 可对分子筛进行化学修饰和改性， 提高VOCs去除效果。
活性氧化铝 多空粘土矿
1、吸附法
1.2吸附剂 常用吸附剂
活性炭：最具有代表性的无极 吸附剂；对非极性物质（有机 溶剂）效果佳 蜂窝状活性炭：床层阻力小； 我国处理高风量、低浓度VOCs 设备中居多 活性炭纤维：比表面积大、微 孔丰富且分布均匀、吸脱附速 率快、吸附速率高、易再生
1.2吸附剂 选择指标 ②比表面积：单位质量吸附剂所具有的比表面积 as = at/m 式中：as—吸附剂的比表面积（m2/g）；at—吸附剂的总表面 积（m2）；m—吸附剂的质量（g） ③孔半径：表示微孔大小 大孔（r=0.1-1.0 μm）：吸附液体分子较有效 中孔（r=0.002-0.1 μm）：吸附蒸汽分子较有效 小孔（r<0.002 μm）：吸附气体分子较有效 ④孔隙率：吸附剂内部微孔的容积与吸附剂个体体积之比 εh= Vh/ Vs 式中：Vh—吸附剂内部微孔的总容积（m3）；Vs—吸附剂个 体的体积（m3）
加热蒸汽消耗量D1：一般来说，加热蒸汽全部冷凝在吸附器中 动力蒸汽消耗量D2：此蒸汽消耗量一般用实验方法得到，与被吹脱的 溶剂性质有关。在缺乏实验数据时，可取2.5kg/kg溶剂 用以补偿活性炭被水润湿时的润湿热的蒸汽消耗量D3：一般取饱和水 蒸气在吸附器内压力下的冷凝热与该温度下活性炭吸附水蒸气的吸附 热之差