吸附凈化技術(shù)是一種成熟的化工單元過程,早已用于各種有機(jī)溶劑的回收,尤其是活性炭吸附法已經(jīng)在印刷、電子、噴漆、膠粘劑等行業(yè),近幾年來,由于環(huán)保要求的更加嚴(yán)格,吸附技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展,出現(xiàn)了新的吸附工藝和設(shè)備,吸附劑的改進(jìn),如活性炭纖維和沸石的使用,也擴(kuò)大了吸附技術(shù)的應(yīng)用范圍,使吸附成為有機(jī)廢氣(溶劑)處理技術(shù)的首選方法。
原理
活性碳多是粉末狀或顆粒狀,大部分情況下不能直接用于各種凈化設(shè)備中,必須使活性炭具有一定形狀和支撐強(qiáng)度,才能使用,活性炭經(jīng)過特殊的工藝處理后,能產(chǎn)生豐富的微孔結(jié)構(gòu),這些人眼看不到的微孔能夠依靠分子力,吸附各種有害的氣體和液體分子,從而達(dá)到凈化的目的。
活性炭吸附過程包括吸附凈化和熱脫再生。吸附凈化過程是將有機(jī)廢氣由排氣風(fēng)機(jī)送入吸附床,有機(jī)廢氣在吸附床被吸附劑吸附而使氣體得到凈化,凈化后的氣體排向大氣即完成凈化過程;熱脫再生過程是當(dāng)吸附床內(nèi)吸附劑所吸附的有機(jī)物達(dá)到允許的吸附量時,該吸附床已經(jīng)不能再進(jìn)行吸附操作,而轉(zhuǎn)入脫附再生。
脫附再生即用來自催化的熱空氣吹掃吸附劑,使吸附的有機(jī)物脫附出來達(dá)到使吸附劑的吸附能力再生的目的。活性碳吸附法適用于大風(fēng)量、低濃度、溫度不高的有機(jī)廢氣治理。
此法工藝成熟,效果可靠,易于回收有機(jī)溶劑,因此被廣泛地應(yīng)用于化工、噴漆、印刷、輕工等行業(yè)的有機(jī)廢氣治理,。在工業(yè)吸附過程中,活性炭是使用得最為廣泛的一種吸附劑。
但它也存在不耐高溫、在濕潤的條件下不能保持很好的吸附能力、易燃的缺點。沸石作為一種很好的替代吸附劑,已被逐步開發(fā)應(yīng)用。
1吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化工藝吸附-水蒸汽再生-溶劑回收工藝是目前最為廣泛使用的回收技術(shù),其原理是利用粒狀活性炭、活性炭纖維或沸石等吸附劑的多孔結(jié)構(gòu),將廢氣中的有機(jī)物捕獲;當(dāng)廢氣通過吸附床時,其中的有機(jī)物被吸附劑吸附在床層中,廢氣得到凈化;由于吸附劑的價格較高,需要對其進(jìn)行脫附再生,循環(huán)使用。當(dāng)吸附劑吸附達(dá)到飽和后,通入水蒸汽加熱吸附床,對吸附劑進(jìn)行脫附再生,有機(jī)物被吹脫放出,并與水蒸汽形成蒸汽混合物一起離開吸附床。用冷凝器冷卻蒸汽混合物,使其冷凝為液體。若有機(jī)溶劑為水溶性的,則使用精餾法,將液體混合物分離提純;若為水不溶性,則用分離器直接分離回收
具體可見圖1。
吸附-
水蒸汽再生凈化工藝,利用吸附劑吸附有機(jī)物,然后用蒸汽脫附,最后直接分離或進(jìn)一步精餾對不溶于水的溶劑,它是常規(guī)吸附方法與溶劑回收方法的組合,其特點是操作簡單、效率高,適用于中、低濃度、大風(fēng)量的廢氣,但投資較大、水蒸汽消耗大、溶劑回收有時成本高。
2吸附-熱再生-催化燃燒凈化工藝
吸附-
催化燃燒工藝是20世紀(jì)末發(fā)展起來的常規(guī)吸附方法與催化燃燒方法的組合工藝。該工藝原理是當(dāng)吸附劑吸附達(dá)到飽和后,用熱氣流將有機(jī)物從吸附劑上脫附下來,使其再生,解吸釋放的高濃度廢氣送往催化器催化燃燒,燃燒過程中產(chǎn)生的熱量,一部分用于預(yù)熱解吸后的高濃度廢氣,另一部分用于熱解吸,其典型
工藝流程可見圖2。
該工藝凈化度高、適用范圍廣,適用于中、低濃度、大風(fēng)量的廢氣,但投資大、催化劑容易中毒、不易維修。其中濃縮輪吸附-催化燃燒工藝是目前研究應(yīng)用的一個典型案例,濃縮輪是一個由裝滿吸附劑(活
性炭、活性炭纖維或沸石)的旋轉(zhuǎn)輪組成,廢氣從旋轉(zhuǎn)輪上游側(cè)進(jìn)入濃縮輪的吸附區(qū),其中的有機(jī)物被吸附,凈化的廢氣從旋轉(zhuǎn)輪的下游側(cè)排出;同時,另一股流量小得多,但溫度較高的脫附氣沿廢氣相反的方向進(jìn)入濃縮輪的脫附區(qū),脫附已經(jīng)吸附的有機(jī)物。濃縮輪以一定的速度緩慢旋轉(zhuǎn),這樣僅用一臺設(shè)備即可完成吸附、脫附操作,并使吸附和脫附同時進(jìn)行,將大氣量、低濃度的廢氣處理,變成小氣量、高濃度的廢氣處理,之后再進(jìn)到催化反應(yīng)器燃燒,使設(shè)備費用大大降低。
3吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化新工藝
如上所述,使用水蒸汽進(jìn)行脫附的方法,是吸附回收溶劑中最常用的一種方法。在大規(guī)模有機(jī)廢氣(溶劑)的處理技術(shù)中,水蒸汽的用量很大,因此,新的吸附-水蒸汽再生-溶劑回收凈化工藝提出從脫附后的水蒸汽中回收冷凝熱,如圖3所示,它是利用脫附后的水蒸汽冷凝熱產(chǎn)生壓力低一些的水蒸汽升壓后,再回到脫附操作中使用的方法。
使用這種方法,所需水蒸汽的蒸發(fā)潛熱大部分能夠回收,扣除水蒸汽升壓所需的能量,還能回收很多能量。另外,為了抑制脫附時發(fā)生的廢氣的氧化、分解、聚合反應(yīng),或廢氣的水解反應(yīng)等對溫度依賴性大的溶劑的反應(yīng),在減壓下用水蒸汽在低溫(100℃以下)進(jìn)行脫附的方式,稱為吸附-低溫水蒸汽再生-溶劑回收凈化新工藝(圖4)。該工藝提出水蒸汽再生時與加壓高溫相反的思想,
在脫附過程中采用真空泵降低壓力與溫度,這種方式能夠提高活性炭吸附的安全性,同時提高回收溶劑的質(zhì)量。
