活性碳吸附技术在工业废气治理中的应用

摘要:本文分析了我国工业生产中的有机废气处理问题，阐述了解决有机气体回收的重要性。通过对比各种有机废气处理技术，凸显了活性碳纤维回收技术的优越性。通过其在印刷化工行业的应用实例，提出推广应用活性碳纤维有机废气回收技术将创造出巨大的经济、社会和环境效益。

1 有机废气及其危害
在工业生产以及日常生活中会产生各种各样的有机废气，这些有机废气不仅会造成大气污染，危害人体健康，而且还会造成资源的浪费。如在塑料印刷过程中，随着油墨的干燥会排出大量的混合溶剂废气；覆膜过程中会排出大量的乙酸乙酯等废气。

有机废气中所含的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs），一般是指室温下饱和蒸气压超过70.91Pa或沸点小于260℃的有机物，包括脂肪烃、芳香烃、酯类、酮类、醚类和卤代烃等。有机废气是有毒、有害的气体，它释放在空气中不仅会造成严重的环境污染，而且人体若长期接触或吸入，将会给神经系统及造血功能带来严重危害，甚至引发癌变及其他严重疾病直至死亡。

随着社会的发展，物质文明和生活水平的提高，环境保护意识的增强，有机废气的排放造成的环境污染及其对人体健康的严重危害越来越成为各级政府和民众关注的焦点。由于几乎各行各业都会排放有机废气，而且涉及这些有机物生产和使用的场所目前绝大部分尚未被治理。因此，如何在保持企业持续发展和社会需求的条件下，消除有机废气对环境和人体健康的严重危害，并能有效回收利用这些有机废气，实现经济的可持续发展和环境保护的“双赢”，已成为各企业所面临的严峻问题。而清洁生产将是解决这一难题最理想的办法和途径。从环保出发，在法律上予以规范，运用循环经济理论，发展循环经济，并利用高科技开发出有机废气循环利用新技术，实现有机废气的资源化回收利用。


2 有机废气的回收处理方法
目前常用的有机废气回收处理方法主要有冷凝法、吸收法、变压吸附法、吸附法与膜分离技术。现有的有机废气的回收处理方法与技术已无法满足日益增长的经济发展的需要和环境保护的要求，研究开发新型的、以实现有机废气资源化回收利用为目的的方法与技术已迫在眉睫。本文重点介绍的是吸附法中的活性碳纤维吸附法。
以新型吸附材料—活性碳纤维（ACF）为吸附剂的吸附法是近几年发展起来的一种新型的有机废气回收方法。与传统的以活性炭为吸附剂的炭质吸附法相比，活性碳纤维具有有效吸附容量大、吸附设备小、吸附效率高、吸附脱附快、有机废气资源化利用率高等优点，被认为是最有效的回收净化有机废气的新方法，近年来已引起广大研究工作者和相关企业的极大关注。
活性碳纤维是继粉末状、粒状活性炭之后于20世纪60-70年代发展起来的第三代新型功能吸附材料。与传统的活性炭相比，活性碳纤维具有以下优异特性：1）比表面积大，有效吸附容量高；2）吸附、脱附快，能耗低，容易再生；3）强度高、寿命长；4）形状多样，便于工程应用；5）可吸附低浓度气体；6）吸附选择性强。

3 活性碳纤维有机废气回收装置
以活性碳纤维有机废气回收装置中典型的三箱吸附装置为例，分析其设备组成、工艺流程及技术特点。
3.1 设备组成
吸附设备由引风风机、表冷器、过滤器、吸附器、分层槽等组成，整个系统的运行由PLC程序控制，自动切换吸附器，使之交替进行吸附、解吸和干燥工艺过程的操作。
3.2 工艺流程

活性碳纤维有机废气回收技术工艺流程见下图：
挥发性有机气体先经过一定的前处理装置，再经过滤器进一步去除尾气中的杂质，以保证这些杂质不占用活性碳纤维的孔隙，影响活性碳纤维的吸附效率和使用寿命；过滤后的尾气经风机引入吸附设备。
吸附了一定数量有机溶剂的活性碳纤维，用饱和水蒸汽进行解吸，解吸完成后将通过过滤的外界空气送入吸附器由风机进行干燥，使活性碳纤维床层冷却并去除残留的蒸汽，使活性碳纤维保持较高的吸附效率。干燥好的吸附器进入下一工作程序循环进行吸附。
解吸出的含有机物的混合蒸汽进入冷凝器中进行一级冷凝，冷凝液再经板式冷凝器冷却，经过冷凝的有机物和冷凝水进入分层槽，经重力分层，上层的有机物自动溢流至储槽，然后经输送泵送到吸附回收设备；下层的冷凝水排入废水处理系统。

3.3 技术特点
（1）结构合理
吸附芯为笼型结构，具有活性碳纤维用量少，处理风量大的特点，可大幅度降低有机废气处理成本。
（2）吸附率高
由于活性碳纤维的比表面积特性，决定了其吸附率可高达95%以上。采用专利技术可以实现多级吸附，可以达到极高的吸附率，是目前国际上能够达到苛刻的环保排放要求的吸附装置。
（3）运行能耗低、费用低
由于活性碳纤维的脱附、再生能耗低，再加上活性碳纤维缠绕芯的气流阻力小、风机功率小，所以在运行中活性碳纤维有机废气净化回收装置的气耗和电耗均比较低。
（4）全自动控制、无人值守运行
采用德国西门子可编程序控制器中央控制，集成电磁阀、德国费斯托气缸执行动作，可靠性高。按照工艺流程设计的模拟盘显示，运行状况可以一目了然，并设计有故障检测及指示功能。可靠性强、操作简单、便于维护。
（5）安全可靠、适用于有爆炸危险场所
采用防爆风机、防爆泵。控制柜、气动柜采用正压防爆技术，外部信号通过安全栅连接，系统接地，确保了装置的安全性。