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活性炭用于溶劑回收的過程

2021-02-02

活性炭用于溶劑回收的過程由四個階段構成:

  (1)吸附

  吸附過程可持續到從炭層到吸附區出口,使之達到極限的放空濃度。選擇吸附器的尺寸和物流速度時,要保證放空前,炭層的操作時間與操作周期相吻合(例如,如是8h白天操作,夜晚進行再生)。然而,很多情況下是臨近放空時,就必須轉換到第二個吸附器(并聯設備),轉換過程可用手動或者借助時間繼電器來完成。最好是利用濃度傳感器控制的自動控制系統。

  (2)解吸

  飽和VOCs活性炭的再生主要是在120℃~140℃,利用水蒸氣進行;在處理高沸點溶劑的情況下,則要求相應較高的蒸汽溫度。解吸時,可用萃取方法從上至下洗提一部分溶劑,直至達到炭層的終溫。因此,在很多情況下需謹慎地進行解吸,這對易分解的溶劑極為重要。有時還可見到在炭層中具有保證外部加熱的輔助加熱裝置;在這些情況下,可減少蒸汽流量,增加冷凝液的濃度。通常為了加熱系統和解吸溶劑,僅需要一半的解吸蒸氣,而大量的蒸氣用于洗脫。這種關系在很濕的活性炭上可能會有變化,因為解吸VOCs活性炭上所吸附的水,需消耗大量的能量。

  因此,在從具有較高相對濕度的空氣中回收溶劑時,或者在利用濕蒸氣作為解吸劑時,裝有炭層的吸附器的生產能力會有所降低。因此蒸氣耗量與被提取的溶劑量之比,僅在評價解吸程度時才有意義。通常從經濟觀點出發,解吸過程可在達到一定殘余容量的條件下中止;在二次回收循環中,應考慮到原始吸附能力的降低。在大多數情況下,以蒸氣解吸30~40min已足夠,極少見到用60min的情況;某種程度上,這與所用蒸氣的濕度有關。

  (3)干燥

  在以蒸氣置換解吸過程結束時,活性炭的孔隙和炭料顆粒的間隙均被水蒸氣所飽和,這大大降低了二次循環中大量溶劑的吸附。因此,炭層應當干燥,通常以熱空氣和干燥氣來實現。因為在設備的死角和炭料顆粒間的空間內仍有殘留溶劑,盡管已被解吸,但還沒有從吸附器中逸出,所以在干燥時應進行短時間的溶劑排空(幾秒鐘,最長也不過1~2min)。溶劑放空的尾氣可利用設備結構改進措施來實現回收(封閉空氣回路,多級吸附裝置)。為實現深度回收,必須注意從炭層中排出全部剩余的濕氣。在有剩余濕氣氣體存在的情況下,潮濕的炭顯示出影響排空量的趨勢,這對易揮發溶劑的回收來尤其突出。

  (4)冷卻

  在干燥之后,是炭料層的冷卻階段,至少要冷卻到40℃。溶劑與熱炭的接觸可導致裂解或氧化的放熱反應,在極限情況下,這些放熱反應可引起炭料層的局部過熱和自燃。冷空氣的耗量與吸附器結構的關系是1t活性炭需耗用20~200m³冷空氣。

 

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