挥发性有机物 (VOCS )活性炭吸附回收技术VIP免费

挥发性有机物(VOCS)活性炭吸附回收技术随着我国经济建设的发展,各类有机溶剂的应用越来越广,有机废气的排放量也随之逐年增加,其所带来的空气污染等环境问题已经引起全世界的关注。过去,研究人员主要致力于开发高效的VOCs控制技术。随着我国建立可持续社会目标的提出,越来越多的人开始关注经济有效的VOCs回收方法。本文重点介绍了活性炭吸附回收VOCs的工艺现状和研究进展，并预测了VOCs分离回收技术的发展趋势。石油加工、工业溶剂生产、化工产品生产,以及有机物料的储运等过程都会产生挥发性有机物VOCs。VOCs种类繁多,多数有毒,危害人类健康;参与形成光化学烟雾和气溶胶,污染环境;卤代烃类有机物可以破坏臭氧层。VOCs污染问题已经引起世界的高度重视,美、日、欧盟多年前即执行了严格的VOCs排放标准,中国作为发展中国家,目前首要考虑的是解决VOCs污染问题,对于VOCs的回收关注不多。但是，若能经济有效地回收VOCs,特别是高浓度、高价值的VOCs,具有环境、健康、经济三种效益,对于推动我国循环经济的发展和社会可持续发展意义重大。以油品为例,我国每年蒸发损失的轻质油约4.7X105t,女口果进行油气回收可以减少损失约4.35X105t,其价值约合人民币2X109元［1］。可以预计,未来几年,VOCs的回收将越来越受重视。目前,VOCs的回收方法主要有：吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法,通常将吸附与冷凝法连用,吸附剂首选活性炭,因为活性炭具有吸附能力强,耐酸碱、耐热,原料充足、易再生的优点,一般流程为：吸附、脱附、冷凝回收。1活性炭吸附VOCs1.1活性炭吸附VOCs的工艺活性炭吸附工艺包括变压吸附(PSA)、变温吸附(TAS)以及两者的联用TPSA三种。变压吸附是近50年发展起来的气体分离、净化与提纯技术,是恒温或无热源的吸附分离过程,利用吸附等温线斜率的变化和弯曲度的大小,改变系统压力,使吸附质吸附和脱附。按照操作方式的不同,变压吸附可以分为平衡分离型与速度分离型两类,分别根据气体在吸附剂上平衡吸附性能的差异和吸附剂对各组分吸附速率的差别来实现气体分离。该法可以实现循环操作,具有自动化程度高、投资少、能耗低、安全的优点。美、英等国最初使用变压吸附法制H2、N2、和O2、提取CO2、CO[2]。20世纪60年代以后,开始使用该法分离回收轻烃。德国Bochum大学的Rohm等使用活性炭C40/4变压吸附回收CH2C2l和甲苯,回收率分别达80%和95%,使用Wessalith/DAY回收二甲苯,回收率在95%以上[3]。ReikoWakasugi等人采用富集回流变压吸附系统回收乙醇气体[4],Liu等采用活性炭变压吸附从苯/氮混合气中回收苯,回收率达99%[5]。Olajossy等人采用真空变压吸附法(VPSA)将煤矿瓦斯气中的甲烷体积浓度从55.2%提高到86%〜91%[6]。德国Bayer公司采用D47/4活性炭变压分离丙酮混合气体,回收率达95%以上[7]。日本Bell公司采用活性炭变压吸附分离法回收到纯度达98%的乙醇产品[3]。我国北京科技大学机械工程学院气体分离研究所,上海化工研究院都进行过变压吸附VOCs的研究。我国也有一些企业采用变压吸附法回收VOCs,如：新疆天业公司回收氯乙烯和乙炔，荆门石化总厂催化一车间回收乙烯,四川天一科技股份有限公司与太原化工股份有限公司共同开发了变压吸附法回收聚氯乙烯分馏尾气中氯乙烯、乙炔的技术,运行稳定、效果良好。变温吸附利用组分在不同温度下吸附容量的差异来实现吸附和分离的循环,低温下被吸附的组分在高温下脱附,使吸附剂再生,冷却后的吸附剂再次于低温下吸附强吸附组分。根据接触方式的不同,变温吸附可以分为固定床和移动床。固定床理论级数较多,但是床层较厚或采用细颗粒,气体的分布不均匀,压降大,传质推动力小,无法充分利用吸附剂和解吸气体,连续生产时需要切换床层,装载大量吸附剂。此外,吸附高浓度有机气体的地方由于吸附放热导致热点效应,容易着火[8]。移动床处理负荷大,传质传热效果好,避免了着火的问题,而且便于吸附剂出入解吸区,能够分离高沸点的气体。但是吸附剂长期处于流化状态,磨损严重,对吸附剂的流动性和硬度要求较高,且床层内固体颗粒高度返混,对操作条件的变化敏感,设备相对复杂[9]。目前流化床吸附VOCs的实例还不多:Reichhold等在1995年建立了连续吸附/解吸的循环流化床，实验中有60%的VOC...