吸(xi)附(fu)(fu)凈化(hua)技術(shu)是一種(zhong)成(cheng)熟的(de)化(hua)工(gong)單元過程,早已用于各種(zhong)有機溶(rong)劑的(de)回收,尤其是活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)法(fa)已經在印(yin)刷、電(dian)子、噴漆、膠(jiao)粘劑等行業(ye),用于對苯(ben)、二(er)甲(jia)苯(ben)、四氯化(hua)碳(tan)等有機溶(rong)劑的(de)回收。近幾年來(lai),由于環(huan)保要求的(de)更加(jia)嚴格,吸(xi)附(fu)(fu)技術(shu)也(ye)(ye)得到(dao)了(le)迅速的(de)發展,出現了(le)新的(de)吸(xi)附(fu)(fu)工(gong)藝和(he)設備,吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)改進,如活(huo)性(xing)炭(tan)纖(xian)維和(he)沸石的(de)使(shi)(shi)用,也(ye)(ye)擴大了(le)吸(xi)附(fu)(fu)技術(shu)的(de)應用范圍,使(shi)(shi)吸(xi)附(fu)(fu)成(cheng)為有機廢氣 (溶(rong)劑 )處理技術(shu)的(de)首(shou)選方法(fa)。

原理

活(huo)性碳(tan)多是(shi)(shi)粉(fen)末(mo)狀(zhuang)(zhuang)或顆粒(li)狀(zhuang)(zhuang) ,大部分(fen)情況(kuang)下不能(neng)直接用(yong)(yong)于(yu)各(ge)種(zhong)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)設備中 ,必須使(shi)(shi)活(huo)性炭(tan)具有(you)一定形狀(zhuang)(zhuang)和支撐強度 ,才能(neng)使(shi)(shi)用(yong)(yong) ,活(huo)性炭(tan)經(jing)過(guo)特殊(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)處理(li)后(hou) ,能(neng)產生豐(feng)富的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微孔(kong)結構 ,這些人眼看不到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微孔(kong)能(neng)夠(gou)依靠分(fen)子(zi)力 ,吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)各(ge)種(zhong)有(you)害的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體和液(ye)體分(fen)子(zi) ,從而達到(dao)(dao)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。活(huo)性炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)過(guo)程(cheng)包(bao)括(kuo)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)和熱(re)脫(tuo)再生。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)將有(you)機(ji)(ji)廢(fei)氣(qi)由排氣(qi)風機(ji)(ji)送入(ru)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang) ,有(you)機(ji)(ji)廢(fei)氣(qi)在(zai)(zai)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)被吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)而使(shi)(shi)氣(qi)體得(de)到(dao)(dao)凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua) ,凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)體排向大氣(qi)即(ji)完成凈(jing)(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng);熱(re)脫(tuo)再生過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)當吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)內吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑所(suo)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物達到(dao)(dao)允許的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)量時(shi) ,該吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)床(chuang)已經(jing)不能(neng)再進行(xing)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)操作 ,而轉入(ru)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)再生。脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)再生即(ji)用(yong)(yong)來自催化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)空氣(qi)吹掃吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑 ,使(shi)(shi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)物脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)出(chu)來達到(dao)(dao)使(shi)(shi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力再生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。活(huo)性碳(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)法適(shi)用(yong)(yong)于(yu)大風量、低濃度、溫度不高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)廢(fei)氣(qi)治理(li)。此法工(gong)藝(yi)成熟 ,效果可(ke)靠 ,易于(yu)回收有(you)機(ji)(ji)溶劑 ,因(yin)此被廣(guang)泛(fan)(fan)地(di)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)化(hua)(hua)(hua)工(gong)、噴漆、印刷、輕工(gong)等行(xing)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)廢(fei)氣(qi)治理(li) ,尤其是(shi)(shi)苯類、酮(tong)類的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理(li)。在(zai)(zai)工(gong)業吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)過(guo)程(cheng)中 ,活(huo)性炭(tan)是(shi)(shi)使(shi)(shi)用(yong)(yong)得(de)最為廣(guang)泛(fan)(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑。但它(ta)也(ye)存在(zai)(zai)不耐高溫、在(zai)(zai)濕(shi)潤的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)下不能(neng)保持很好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力、易燃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺點(dian)。沸石作為一種(zhong)很好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)替(ti)代吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑 ,已被逐(zhu)步(bu)開發(fa)應(ying)用(yong)(yong)。

1　 吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化工藝

吸(xi)(xi)附(fu)-水(shui)蒸汽再(zai)(zai)生-溶劑回收(shou)工藝(yi)是(shi)目(mu)前最為(wei)(wei)(wei)廣泛使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)回收(shou)技術 ,其(qi)原(yuan)理是(shi)利用(yong)(yong)(yong)粒狀活性(xing)炭、活性(xing)炭纖維或沸石(shi)等吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)多孔(kong)結構 ,將廢(fei)氣(qi)(qi)中(zhong)的(de)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)捕獲;當廢(fei)氣(qi)(qi)通過吸(xi)(xi)附(fu)床(chuang)時 ,其(qi)中(zhong)的(de)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)被吸(xi)(xi)附(fu)劑吸(xi)(xi)附(fu)在床(chuang)層中(zhong) ,廢(fei)氣(qi)(qi)得到凈化(hua);由于吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)價格(ge)較高 ,需要對其(qi)進行脫(tuo)附(fu)再(zai)(zai)生 ,循環使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)。當吸(xi)(xi)附(fu)劑吸(xi)(xi)附(fu)達(da)到飽和后 ,通入水(shui)蒸汽加熱吸(xi)(xi)附(fu)床(chuang) ,對吸(xi)(xi)附(fu)劑進行脫(tuo)附(fu)再(zai)(zai)生 ,有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)被吹脫(tuo)放出 ,并與(yu)水(shui)蒸汽形成蒸汽混(hun)合物(wu)(wu)一(yi)起離開(kai)吸(xi)(xi)附(fu)床(chuang)。用(yong)(yong)(yong)冷凝器冷卻蒸汽混(hun)合物(wu)(wu) ,使(shi)(shi)(shi)其(qi)冷凝為(wei)(wei)(wei)液體(ti)。若(ruo)有(you)(you)機(ji)溶劑為(wei)(wei)(wei)水(shui)溶性(xing)的(de) ,則使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)精餾法(fa) ,將液體(ti)混(hun)合物(wu)(wu)分(fen)(fen)離提(ti)純;若(ruo)為(wei)(wei)(wei)水(shui)不溶性(xing) ,則用(yong)(yong)(yong)分(fen)(fen)離器直接分(fen)(fen)離回收(shou) VOCs。具體(ti)可(ke)見圖1。

吸附(fu)(fu)-水蒸(zheng)汽(qi)再(zai)生凈化工藝 ,利用吸附(fu)(fu)劑吸附(fu)(fu)有(you)機(ji)物(wu) ,然后(hou)用蒸(zheng)汽(qi)脫(tuo)附(fu)(fu) ,最后(hou)直接分離或進一步(bu)精餾對不溶于水的溶劑, 它(ta)是常規吸附(fu)(fu)方(fang)法與溶劑回收(shou)方(fang)法的組合 ,其特點是操作簡單(dan)、效率高 ,適用于中、低濃度(du)、大(da)風量的VOCs廢(fei)氣 ,但投資較大(da)、水蒸(zheng)汽(qi)消耗(hao)大(da)、溶劑回收(shou)有(you)時成本高。

2　 吸附-熱再生-催化燃燒凈化工藝

吸附-催(cui)化(hua)(hua)燃燒(shao)工藝(yi)(yi)是20世紀末(mo)發展起來的常規吸附方法與催(cui)化(hua)(hua)燃燒(shao)方法的組合工藝(yi)(yi)。該(gai)工藝(yi)(yi)原理是當吸附劑吸附達到飽和(he)后 ,用(yong)熱氣(qi)流將(jiang)有機物從吸附劑上脫附下(xia)來 ,使其再生 ,解吸釋放的高(gao)濃度(du)(du)VOCs廢氣(qi)送往催(cui)化(hua)(hua)器催(cui)化(hua)(hua)燃燒(shao) ,燃燒(shao)過程(cheng)中產生的熱量 ,一部(bu)分用(yong)于預熱解吸后的高(gao)濃度(du)(du)VOCs廢氣(qi) ,另一部(bu)分用(yong)于熱解吸 ,其典型工藝(yi)(yi)流程(cheng)可見圖2。

該工(gong)藝(yi)凈化(hua)(hua)度(du)(du)高(gao)(gao)、適用范(fan)圍(wei)廣,適用于中(zhong)、低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)、大(da)(da)風量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)VOCs廢(fei)(fei)氣(qi) ,但投資大(da)(da)、催化(hua)(hua)劑容易(yi)中(zhong)毒(du)、不易(yi)維修(xiu)。其中(zhong)濃(nong)(nong)縮輪(lun)吸(xi)附(fu)(fu)-催化(hua)(hua)燃燒(shao)工(gong)藝(yi)是(shi)目前研究應(ying)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)典型案例,濃(nong)(nong)縮輪(lun)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)由裝滿吸(xi)附(fu)(fu)劑(活(huo)性炭(tan)、活(huo)性炭(tan)纖維或沸石)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)旋轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)組成 ,廢(fei)(fei)氣(qi)從旋轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)上游(you)側進(jin)(jin)入(ru)濃(nong)(nong)縮輪(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)區(qu) ,其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機物被吸(xi)附(fu)(fu) ,凈化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)(fei)氣(qi)從旋轉(zhuan)(zhuan)輪(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)游(you)側排(pai)出;同時 ,另一(yi)(yi)股流(liu)量小(xiao)得多 ,但溫(wen)度(du)(du)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫(tuo)附(fu)(fu)氣(qi)沿廢(fei)(fei)氣(qi)相反(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方向進(jin)(jin)入(ru)濃(nong)(nong)縮輪(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫(tuo)附(fu)(fu)區(qu) ,脫(tuo)附(fu)(fu)已經吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)機物。濃(nong)(nong)縮輪(lun)以(yi)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)緩慢旋轉(zhuan)(zhuan) ,這樣僅用一(yi)(yi)臺(tai)設(she)備(bei)即可完成吸(xi)附(fu)(fu)、脫(tuo)附(fu)(fu)操作(zuo) ,并使吸(xi)附(fu)(fu)和脫(tuo)附(fu)(fu)同時進(jin)(jin)行 ,將(jiang)大(da)(da)氣(qi)量、低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)(fei)氣(qi)處(chu)(chu)理 ,變成小(xiao)氣(qi)量、高(gao)(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)(fei)氣(qi)處(chu)(chu)理 ,之后再進(jin)(jin)到(dao)催化(hua)(hua)反(fan)應(ying)器(qi)燃燒(shao) ,使設(she)備(bei)費用大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低(di)。

3　 吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化新工藝

如上所(suo)(suo)述 ,使用(yong)水蒸汽(qi)(qi)進行(xing)脫(tuo)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)方法(fa) ,是(shi)吸附(fu)(fu)回收(shou)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)中最常用(yong)的(de)(de)(de)一(yi)種方法(fa)。在大規模有機廢(fei)氣(qi) (溶(rong)(rong)劑(ji)(ji))的(de)(de)(de)處理技術中 ,水蒸汽(qi)(qi)的(de)(de)(de)用(yong)量很(hen)大 ,因此 ,新的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)-水蒸汽(qi)(qi)再(zai)生(sheng)-溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)回收(shou)凈化工藝提(ti)出從脫(tuo)附(fu)(fu)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)水蒸汽(qi)(qi)中回收(shou)冷(leng)凝熱(re) ,如圖3所(suo)(suo)示 ,它是(shi)利用(yong)脫(tuo)附(fu)(fu)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)水蒸汽(qi)(qi)冷(leng)凝熱(re)產(chan)生(sheng)壓(ya)力低(di)一(yi)些的(de)(de)(de)水蒸汽(qi)(qi)升壓(ya)后(hou)(hou) ,再(zai)回到(dao)脫(tuo)附(fu)(fu)操作中使用(yong)的(de)(de)(de)方法(fa)。

 使用(yong)這種方法 ,所需水(shui)(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)發潛熱大部分能夠回收 ,扣除(chu)水(shui)(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)升壓(ya)(ya)所需的(de)(de)(de)(de)能量 ,還(huan)能回收很多(duo)能量。另外 ,為了抑制脫附時(shi)(shi)發生的(de)(de)(de)(de)酮類 VOCs廢(fei)氣的(de)(de)(de)(de)氧化、分解、聚合(he)反(fan)應(ying)(ying) ,或酯類 VOCs廢(fei)氣的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)解反(fan)應(ying)(ying)等對(dui)溫(wen)(wen)度依賴(lai)性(xing)(xing)(xing)大的(de)(de)(de)(de)溶劑的(de)(de)(de)(de)反(fan)應(ying)(ying) ,在(zai)減壓(ya)(ya)下用(yong)水(shui)(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)在(zai)低(di)溫(wen)(wen) (100℃以(yi)下)進行(xing)脫附的(de)(de)(de)(de)方式 ,稱(cheng)為吸(xi)附-低(di)溫(wen)(wen)水(shui)(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)再生-溶劑回收凈化新工(gong)藝(yi)(圖4)。該工(gong)藝(yi)提出水(shui)(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)再生時(shi)(shi)與(yu)加(jia)壓(ya)(ya)高(gao)溫(wen)(wen)相(xiang)反(fan)的(de)(de)(de)(de)思想 ,在(zai)脫附過程中采用(yong)真空泵降低(di)壓(ya)(ya)力與(yu)溫(wen)(wen)度 ,這種方式能夠提高(gao)活性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附的(de)(de)(de)(de)安全性(xing)(xing)(xing) ,同時(shi)(shi)提高(gao)回收溶劑的(de)(de)(de)(de)質量。

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