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      江門市鶴山市鶴城鎮工業二區

    變壓吸附處理二組分有機廢氣


      變壓活性炭吸附氣體分離技術在工業上得到了廣泛的應用;因為它具有能耗低、投資少、流程簡單、操作方便、可靠性和自動化程度高的優點。本文利用兩塔三步驟變壓吸附裝置實驗研究了變壓吸附對高濃度二元有機廢氣的凈化,研究了影響凈化效果的幾種因素,為變壓吸附在多組分有機廢氣處理領域的進一步提供理論基礎。

      一、研究變壓吸附處理二組分有機廢氣材料與方法
      1.實驗材料
      吸附劑:活性炭CNA-230 (柱狀,吸附前,在403K下至少干燥3h);吸附質:甲苯,二甲苯(分析純)。

      2.實驗裝置
      該裝置由配氣系統、變壓吸附裝置、測試系統和數據處理系統組成,如圖1所示。在每個吸附柱的上部和F部設有兩個溫度測點,以測定吸附柱中的溫度,圖1中T代表溫度測點,壓力測點設在吸附柱的上部,P表示壓力測點。


      3.實驗方法

      變壓吸附過程采用兩塔,三步驟(常壓吸附,真空脫附,升壓)循環,凈化氣回流作為脫附氣。步驟及時間分配如表1所示。

      4.甲苯、二甲苯濃度的測定

      變壓吸附裝置進口和出口甲苯、二甲苯濃度的測定采用氣相色譜法。待測氣體使用六通閥進樣,FID檢測。色諧條件為;柱室溫度373.15K,色譜柱為毛細管柱,檢測室溫度373.15K,載氣為高純氮氣。

      二、研究變壓吸附處理二組分有機廢氣結果與分析

      1.脫附壓力(脫附氣流量)對處理效果的影響

      吸附柱裝填0.2m活性炭,在293.15K,濕度為25%的條件下對甲苯、二甲苯二元有機氣體進行變壓吸附處理,二元有機氣體流量為0.75m3/h-1,吸附裝置進口處的濃度為:甲苯3.65g/m3,二甲苯40.50g/m3。實驗過程中,吸附柱內溫度變化在2K以內,可不考慮溫度的影響。

      圖2是在相同的操作條件下,脫附壓力的改變對凈化氣濃度的影響。圖中左側縱坐標C表示二甲苯濃度,右側縱坐標C表示甲苯濃度,橫坐標P表示脫附壓力。脫附壓力越大,脫附氣流量越大,凈化氣流量越小,有機氣體被濃縮的倍數減少,越不利于有機氣體的回收。從圖2中可以看出;當脫附壓力大于0.30 MPa時壓力有所上升,說明甲苯與該活性炭的結合力較大,當脫附壓力較大時增大脫附氣的流量對甲苯的脫附無效果;因此以活性炭為吸附劑采用變壓吸附處理甲苯、二甲苯度氣時,脫附壓力不宜高于0.30 MPa。

      2.濕度對處理效果的影響

      吸附柱裝填0.2 m活性炭,在293.15 K,脫附壓力為0.025 MPa的條件下對甲笨,二甲苯二元有機氣體進行變壓吸附處理,二元有機氣體流量為0.75m3 /h-1,吸附裝置進口處的濃度為:甲苯13.65g/m-3,二甲苯40.50g/m-3變壓吸附;見圖3。

      從圖3中可以看出:在相同的操作條件下,凈化氣濃度隨著相對濕度的增大而增大,水蒸汽的存在對有機氣體在活性炭上的吸附有抑制作用。當RH<50%時,抑制作用較小可以忽略不計;當RH>60%時抑制作用隨相對濕度的增大變得非常明顯。

      3.二組分之間的相互影響

      吸附柱裝填0.2 m活性炭,在293.15K, 濕度為25%,脫附壓力為0.030 MPa的條件下對甲苯、二甲苯二元有機氣體進行變壓吸附處理,二元有機氣體流量為0.75 m3/h-1。首先,維持進氣中二甲苯濃度為40.50g/m3不變,改變進氣中甲苯濃度,考察凈化氣中二甲苯濃度的變化,然后維持進氣中甲苯濃度為13.65g/m3不變,改變進氣中二甲苯濃度,考察凈化氣中甲苯濃度的變化;見圖4。

      從圖4可以看出:維持進氣中二甲苯濃度不変,吸附裝置進氣中甲苯濃度增大,則凈化氣中二甲苯的濃度增大;維持進氣中甲苯濃度不變,進氣中二甲苯濃度增大時凈化氣中甲苯的濃度增大。這是由于該活性炭對甲苯、二甲苯的吸附量相同,甲苯與二甲苯之間存在競爭吸附,一種物質在活性炭上的吸附會阻礙另一種物質的吸附。

      研究變壓吸附處理二組分有機廢氣結構表明:采用常壓吸附,直空脫附的變壓吸附過程處理甲苯、二甲苯二元有機廢氣時,脫附時壓力不宜高于0.30MPa;變壓吸附過程中,甲苯、二甲苯之間存在競爭吸附,進氣中一種物質濃度的增大會使得另一種物質在浄化氣中的濃度升高。

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