挥发性有机化合物(VOCs)治理工程中的一些体会-第2页-北极星VOCs在线

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3.2.2简单组分VOCs处理方法的选择

如果需处理的废气成分简单，性质明确，那就是考虑吸附剂的选择了。选择吸附剂的首要原则就是要有大的比表面积。一般而言，活性炭类吸附剂应为首选。但是要考虑炭基吸附剂有一个特性，就是它的表面存在着具有催化作用的活性点，它可以使还原性物质氧化，比如它能够把S2-催化氧化成S0,可以使一些易聚合的物质聚合，从而堵塞吸附剂微孔。这时候就应考虑采用其它类型的吸附剂。

3.2.3复杂组分VOCs处理方法的选择

这里只想说一点，那就是必须把VOCs的成分及各成分的性质搞清楚，才能进行处理方法和处理工艺的选择。因此，对VOCs的检测手段就显得十分重要。这一点又是我们国家比较落后的方面。

3.2.4考虑某些物质的特殊性质

这里想说的是，在采用炭基吸附剂时，需要查一下VOCs的可脱附性。下表所列是一些从炭基吸附剂上难以脱附的物质〔2〕：

不仅如此，有些物质在炭基吸附剂上积累后还会着火，最典型的就是环己酮。当年在某石化企业回收VOCs时，因为其中含的环己酮在活性炭纤维上的不断积累，结果回收装置仅仅运行了3个月就发生了活性炭纤维被烧毁的事故。

4、几个设计参数的确定

4.1废气进入处理系统的浓度

在我们进行VOCs治理时最重要的是安全问题。因为绝大多数VOCs都属于易燃易爆物质，因此，在VOCs回收或催化燃烧时必须考虑爆炸极限，以保证处理系统的安全运行。在环保部发布的《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》（HJ2026-2013）和《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》（HJ2027-2013）中，对进入处理系统的VOCs浓度都作出了严格的规定，我们必须认真执行。

4.2废气通过吸附床层的风速

有很多教科书上都明确写道：气体通过吸附器床层的风速一般为0.2~0.6m/s。通过工程实践发现，这种说法有些偏颇。利用活性炭纤维作吸附剂的同行都知道，大家使用的最大风速也不会超过0.15m/s。那么为什么老的教科书给出这个数据呢？考查发现：过去人们大都采用颗粒活性炭作吸附剂，它的床层厚度一般设计在0.2~0.6m，最大不会超过1m，所以就给出了这个数据。实际上，通过工程实践发现，废气通过床层的速度应该是由废气在床层中与吸附剂的接触时间决定的。总结工程实践，废气在吸附床层内与吸附剂的接触时间以0.8~1.2s为宜，浓度低可以短一些，浓度高可以长一些，采用这样的风速，完全可以满足治理要求。

4.3脱附温度

关于脱附温度，很多人都认为与吸附质的沸点有关，认为要想把高沸点的物质从吸附

剂上脱附下来，脱附介质的温度必须高于该物质的沸点。实践证明这种观点是错误的。以双氧水行业回收三甲苯为例，我们作过不少这样的工程，都是用100℃的水蒸气脱附下来的，而且效果很好。而三甲苯的沸点为164.7℃。

为此可以得出结论，吸附质的脱附温度与其沸点没有直接关系，而是和它的饱和蒸汽压有关。这个结论可以用脱附原理来说明。

我们都知道，要想使吸附质分子从吸附剂表面脱附下来必须给它能量或推动力，使其能够从吸附剂表面“蒸发”到吸附剂孔道中，从而进入气相主体。而在通常采用的脱附方法中〔2〕，加热脱附是给它提供能量，以增加分子的动能；吹扫脱附和降压（真空）脱附，都是为了降低吸附剂孔道中废气分子的分压，也就是蒸汽压，给废气造成一个浓度差，从而给废气分子由吸附剂表面向气相转移提供一个推动力，这个推动力越大，废气分子的脱附速度就越快。所以，从这个理论出发就不难理解，吸附质的脱附温度是与其饱和蒸汽压直接相关的，而与它的沸点无关。

4.4采用水蒸气脱附后是否都需要干燥？

不一定。当采用活性炭纤维作吸附材料时，就不需要设置单独的干燥工序；而采用颗粒活性炭作吸附材料时就必须进行干燥。这在上世纪80~90年代PVC行业用颗粒活性炭作吸附剂回收氯乙烯单体时，各治理厂家无一例外地都有热空气干燥这一步。而到本世纪出初，我们改成活性炭纤维作吸附材料时，就大胆地省去了热空气干燥的工序，而且将整个回收工艺由原来的5步简化为3步。

为什么可以省去干燥工序？经过认真地分析，我们提出了大胆的设想认为〔3〕，经过水蒸气脱附的炭基吸附剂的微孔中存在着的水分为2类，一类为“自由水”，另一类是吸附在炭基表面的“吸附水”。由于颗粒活性炭的孔道长且孔体积比活性炭纤维大得多，这样，在颗粒活性炭中就会存有大量的“自由水”；因此，当颗粒活性炭脱附完成之后，必须通过干燥，把吸附剂中的“自由水”蒸发掉，才能使再进入的废气分子与吸附剂表面接触，将“吸附水”分子置换下来。而由于活性炭纤维的微孔体积比颗粒炭的微孔体积小得多，很难存有“自由水”存在，因此可以省去热空气干燥，脱附完了可直接转入吸附工序。我们这个设想，在回收氯乙烯的工程中得到了验证，而且使脱附水蒸气的用量由原来的回收1kg氯乙烯消耗5kg水蒸汽降低到1.5kg。我们先后在天津大沽化工厂、四川乐山永祥树脂有限公司、山东新龙电化股份有限公司等多家公司成功地实施了氯乙烯回收工程。

5、关于注重高浓度挥发性有机废气回收的建议

在我国的不少行业存在着高浓度挥发性有机废气排放的问题。比如：PVC行业的氯乙烯单体、化学纤维行业的H2S和CS2、石油化工行业的石脑油和干气等。这些VOCs排放浓度很高，对大气中TVOCs的贡献不可忽略，同时也是很好的资源。另外也希望关注一下变压吸附在回收不凝气方面的应用。

参考文献

〔1〕李守信,宋剑飞,李立清等，挥发性有机污染化合物处理技术研究进展［J］化工环保,2008(1)1-7

〔2〕赵毅，李守信，有害气体控制工程［M］北京，化学工业出版社，2001

〔3〕李守信，王跃利等，吸附法回收氯乙烯工艺改进的研究［J］聚氯乙烯2003(5)P57-58

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