活性炭吸附技术在废气处理中的应用课件.ppt
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,1、吸附法,1.2吸附剂选择指标吸附容量：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,：Lamgmuir等温吸附：多分子层吸附：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,1.2吸附剂选择指标比表面积：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）孔半径：表示微孔大小大孔（r=0.1-1.0m）：吸附液体分子较有效中孔（r=0.002-0.1m）：吸附蒸汽分子较有效小孔（r0.002m）：吸附气体分子较有效孔隙率：吸附剂内部微孔的容积与吸附剂个体体积之比h=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）,1、吸附法,1.2吸附剂常用吸附剂,沸石,分子筛,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。,颗粒硅胶,活性氧化铝,多空粘土矿,1、吸附法,1.2吸附剂常用吸附剂,柱状活性炭,椰壳活性炭,球形活性炭,蜂窝状活性炭,纤维状活性炭,活性炭,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,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0.21.0cm3/g，比表面积达到3003000m2/g,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。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。,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：低压水蒸气置换再生：大多数情况下比气流吹扫更有效惰性热气流吹扫再生降压或真空解吸再生：常用于有一定压力时；常规常压不经济热空气吹扫脱附再生蒸汽的总消耗量D：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,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,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,2.3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,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,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,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,
