利用活性炭纤维有机废气吸附回收装置治理二氯甲烷废气
1.活性炭纤维有机废气吸附回收装置系统简介
1.1 装置系统
活性炭纤维有机废气吸附回收装置是利用活性炭纤维做吸附材料，参考了BTP环式吸附器结构[1]，设计了一种组合式的吸附器。结合实际生产过程，设计上采用了连续的吸附——脱附——再生操作程序，在二氯甲烷废气的治理工程中，设计采用了三箱吸附系统。工程设计的工艺系统如图1所示。
1.2 吸附材料——活性炭纤维（ACF）的优点
工业上对吸附材料的要求是具有大的比表面积，高的孔隙率，大的吸附容量，均匀的孔径和较短的孔道，只有这样，才能保证吸附剂有良好的吸附性能，大的吸附容量和较好的脱附性能。这样才能满足对气体净化的要求，另外，吸附剂的劣化，直接影响着吸附剂的使用寿命。
在传统的有机废气吸附净化中采用的是普通颗粒活性炭，由于颗粒活性炭比表面相对较小，孔道长，不仅吸附容量小，而且脱附性能差，使用过程中劣化速度快，使用寿命短。而活性炭纤维在诸多方面都比普通颗粒活性炭具有明显的优势。表1列出了两种活性炭的主要差别。
由表1可以看出，活性炭纤维的比表面积远大于颗粒活性炭，不仅如此，由于颗粒活性炭的孔径较长，加之孔径分布不均匀，可供利用的有效比表面积占总比表面积的比例更远低于活性炭纤维，因此，活性炭纤维的吸附容量是颗粒活性炭的1～40倍[1]。而且吸附时炭纤维很短的时间即可达到吸附饱和，脱附速度快，脱附后残留量少，使得活性炭纤维的使用寿命是颗粒活性炭的3～5倍。由此可见，用活性炭纤维做吸附材料远优于颗粒活性炭。
1.3 装置运行工艺程序
由图1可以看出，三个吸附器共用一套管路系统，运行时相互切换。三个吸附器依次进入吸附状态，即当吸附器1吸附饱和后，切换到吸附器2吸附，然后吸附器3吸附；脱附—干燥再生工序也是依次进行。运行时，含二氯甲烷的废气由吸附器下部进入，在吸附器内，废气穿过活性炭纤维，其中的二氯甲烷被炭纤维吸附下来，净化后的气体由吸附器顶部排出。脱附介质采用水蒸气。蒸汽由吸附器顶部进入，穿过活性炭纤维，将被吸附浓缩的二氯甲烷脱附出来并带出吸附器进入冷凝器，经过冷凝，二氯甲烷和水蒸气的混合物被冷凝下来流入分层槽，在分层槽内，二氯甲烷和冷凝水分离而回收。由于二氯甲烷不溶于水，冷凝水可以直接排放。吸附器完成脱附并经干燥再生后，切换过来，继续进行吸附。此种循环连续运行。系统运行过程中所有的动作切换，均由PLC系统自动完成，整个系统无人值守。
2.废气成分及处理要求
废气成分及处理要求如下：
废气流量：10000m3/h；
废气中二氯甲烷浓度：3000mg/m3；
排气温度：30℃；
排气压力：101.3kPa；
回收净化要求>95%
3.系统运行参数和安全保障
3.1系统运行参数
(1)处理气量的确定：根据二氯甲烷无爆炸极限的限制和废气的实际浓度，结合我们以往的治理经验，进入系统的实际处理气量定为10000m3/h。
(2)系统阻力：系统阻力包括管路系统和吸附器本身的阻力，根据计算和实际经验，确定整个系统的阻力为5000Pa。
(3)操作气速：根据活性炭纤维对二氯甲烷的吸附特性，结合以往的实际运行经验，确定操作气速为0.15m/s左右。
(4)吸附温度：<40℃。
(5)脱附温度：110℃左右。
3.2系统运行的安全保障
由于二氯甲烷有剧毒，因此对其废气的处理，安全是最重要的。这一点必须在设计上有绝对可靠的保证。本工艺中特别注意了以下问题：
(1)切实保证系统的密封：处理易燃易爆气体必须特别注意系统的密封问题。由于整个系统一
直处在频繁的切换之中，系统的密封问题就显得特别重要。设计上采用了特殊措施，使整个
系统不会出现丝毫泄露，保证了运行场所的安全。
(2)温度的控制：吸附是一个放热过程。因此，在连续操作时床层温度会升高，一方面造成吸
附率的下降，另外还可能给安全带来隐患。系统设置了床层温度监控报警装置，一旦温度超
过设计值，系统便自动报警并自动切换到安全位置。同时启动降温装置，保证系统正常运行
(3)整个系统控制采用PLC，发生事故可自动处理并自动切换，整个系统运行中可以无人值守，
保证系统运行的绝对安全。
4.运行结果和效益
本装置经过半年时间，运行状况一直良好，吸附效率一直保持在97%以上。大大改善了大气环境，从回收二氯甲烷的量看，回收量在700kg/d左右，若按每年运行300d计算，一年可回收二氯甲烷210t。若按每吨售价5000元，则该装置每年可回收105万元。除去运行费用和设备折旧，每年净收益将达78.4万元。
该工程总造价为126万元。根据计算，装置运行19个月即可收回全部投资；而本装置的设计运行寿命是8年以上。可见，采用活性炭纤维吸附回收装置回收含二氯甲烷废气，不仅具有很好的环境效益，而且还具有显著的经济效益。
目前，我们利用该装置还对含苯、环己烷、二氯乙烷废气等进行了回收，均获得了显著的经济、环境和社会效益。
作者：李守信 张文智 王跃利