活性炭吸附脱附再生回收装置

1． 设备工艺的确定

由吸附罐除去所含的有机气体，溶剂被活性炭吸附，该吸附剂（活性炭）具有吸附与脱附双重功能。具体工艺步骤如下：

（1） 气体在常温下进入废气净化塔后再进入活性炭吸附罐吸附。

（2） 整个吸附过程几乎是在常压常温情况下进行，吸附塔里的吸附剂（活性炭）以吸附和回收溶剂作为主要目的。溶剂回收冷凝器，蒸汽，冷却水，分离器等作为回收溶剂的主要设备和辅助设施。

2.活性炭工作原理分三分部，一是吸附，二是脱附再生，三是活性炭干燥处理。

A、吸附过程：

废气经过废气净化塔后，气体进入活性炭床内，经过床内活性炭吸附后，（溶剂在此被截留吸附）符合排放标准的净化气体排出，经风机排到室外。

B、脱附再生过程：

活性炭使用一段时间吸附了一定的溶剂（使用时间长短根据气体中的含量和生产时间长短而定）应使再生，再生时利用蒸汽对活性炭进行脱附再生，把活性炭中吸附的溶剂在高温状态下解析，再经过冷凝器冷凝成液体进入分离器，回收出的溶剂与水在分离器中进行分离。

C．活性炭干燥

干燥风机首先将常温空气鼓入活性炭过滤器中，部分气体在此冷凝成水滴，然后再进行加热器加热空气，热空气循环进入活性炭过滤器，将含有水分的空气带出冷凝，如此循环。

（3） 气体进入活性炭的流速度为小于0.8米/秒，这样就能够保证活性炭的吸附效果。活性炭填层厚度达到600mm，有效保证吸附的90%效率。

（4） 设干燥风机一台，在脱附结束后，对潮湿的活性炭进行干燥，以保证活性炭的下一轮吸附。

（5） 在活性炭干燥时，设1台空气加热器，保证干燥效果。

（6） 活性炭吸附罐采用A3钢板制造。法兰有连接的地方采用四氟防腐。

（7） 活性炭的采用宁夏活性炭，碘值900以上。

3．处理工艺流程简介

本方案采用先气体预处理 吸附 脱附 干燥。在解析脱附的同时，配备蒸汽源，冷却循环水，溶剂回收冷凝器，分离器等辅助设施。风机为负压形式抽风。整套系统采用PLC程序控制，人机界面，全部实现自动化。

1、 活性炭的吸附

1.1 活性炭吸脱附过程的影响因素

活性炭的吸脱附容量的影响因素主要有：VOCs各组分的性质（如相对分子质量、偶极距、分子大小等）、混合气体的组成成分（如共存有机物、水、氧气等）、操作条件（如吸附温度、床层尺寸等）。

活性炭对废气吸附的特点：

（1） 对于芳香族化合物的吸附优于对非芳香族化合物的吸附；对带有支键的烃类物理的吸附优于对直链烃类物质的吸附；对有机物中含有无机基团物质的吸附总是低于不含无机基团物质的吸附。

（2） 对分子量大和沸点高的化合的的吸附总是高于分子量小和沸点低的化合物的吸附。活性炭的孔径要和吸附质的分子或离子的几何大小相匹配才能有效利用。

（3） 一般认为，当活性炭表明形成碱性氧化物时，活性炭更易于吸附酸性化合物；当表面形成酸性化合物时，则有利于碱性化合物的吸附。

（4） 混合气体组分越多，活性炭吸附容量降低越严重。

（5） 吸附质浓度越高，吸附量也越高；吸附剂内表面积越大，吸附量越高。

（6） 水分子层的覆盖导致活性炭对极性较强的有机溶剂的吸附力减小，并随着水蒸气含量的增高，影响越显著。气体湿度大于50%时，对吸附的抑制作用显著增强，特别是对低浓度的 VOCs 影响非常显著。通常湿度在40%以上时吸附量开始下降，80%以上时吸附量下降50%。

（7） 温度的影响。吸附是放热反应。温度降低有利于吸附，温度升高有利于脱附。吸附热，即活性炭吸附单位重量的吸附质溶质放出的总热量，以KJ/mol为单位。吸附热越大，温度对吸附的影响越大。另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。

（8） 若以粒状活性炭为吸附剂，温度控制在40℃以内，设备的气流空塔速度一般只取0.1-0.6m/s（0.3-0.4m/s时吸附效果最好），而用蜂窝状活性炭为吸附剂时，设备的气流空塔速度可以在较大范围内选取，最大可取到2m/s的高空塔速度，因此蜂窝状活性炭很适合应用在大风量条件下对有机废气进行吸附净化。低浓度低流速均有利于吸附，穿透和吸附平衡时间更长。

（9） 吸附带的长度随着流速的增大而增大，随着活性炭粒径的增大而增加。对于单一组份来说，吸附带长度随着吸附流速增回而增加，随活性炭的粒径增回而增加。对于多组份来说，吸附量低的优先穿透，吸附量高的后穿透。在吸附带重合区，优先吸附的被后吸附的压缩，得到浓缩。

1.2 活性炭的吸附特点

单纯的活性炭因对恶臭物质无特别的选择吸附性能，且吸附量过小，几乎不单独用来处理恶臭气体。而浸渍活性炭（或称添载活性炭）是常用的脱臭剂，用于脱臭的浸渍炭可分为三类——碱性臭气脱除用炭（添载酸或用酸进行处理，使具有离子交换功能的特殊活性炭，可去除如氨、三甲胺等碱性气体）；酸性臭气脱除用炭（添载碱或卤素系金属盐，使具有触媒作用的特殊活性炭，可去除硫化氢、甲基硫醇等酸性气体）；中性臭气脱除用炭（添加了卤素系金属盐等化合物，使具有触媒功能的特殊活性炭，可去除甲硫醚、二甲硫醚等中性气体）。添加铜系和铁系金属盐类或氧化物的活性炭可用于脱除硅烷气体；添加膦系化合物的活性炭用于脱除氨气；添加CuO和Cu2O的活性炭可脱除氢氰酸和光气；加载 ZnO和 NaZnO2的活性炭触媒可催化脱除砷化氢及氢氰酸、光气；加载Ag2O 的活性炭触媒可催化脱除砷化氢；加载硫酸铜的活性炭可脱除氨气。

2 活性炭的脱附再生

脱附是创造与低负荷相对应的条件，引入物质或能量使吸附质分子与活性炭之间的作用力减弱或消失，从而除去可逆吸附质。

再生方法主要取决于活性炭的类型和活性炭吸附物质的性质，同时再生操作要保证不使影响活性炭吸附性能的主要孔隙容积损失太多。再生炭的吸附性能要达到原炭的90%一105%，再生得率要达到90%以上，而强度基本不变或稍有降低，再生时炭的机械磨损和破碎要少。

活性炭在再生过程中损失较大约为5%-10%，再生后的活性炭吸附能力明显下降、机械强度下降、再生过程中的尾气会造成空气污染等，当废气中有气溶胶物质或其他杂质时，吸附剂易失效。

常用的脱附方法有两种，即减压脱附与加热脱附。采用加热脱附常见的如高温蒸气脱附、氮气脱附及惰性气体脱附等。要使吸附的溶剂完全脱附出来，需要大量的蒸气，增加了运行成本。如果控制蒸气用量，溶剂残留量增加，活性炭有效吸附量下降，同时在脱附干燥段易造成溶剂挥发，从而引起排放的污染物浓度超标。变压脱附温度可以不变，一般吸附48h后减压或者是抽真空解吸30min。