活性炭吸附熱空氣脫附回收甲苯工藝參數(shù)研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)的發(fā)展,揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的用量逐年增加,受限于現(xiàn)有工藝水平,有相當(dāng)一部分VOCs以廢氣形式排入大氣,不僅污染環(huán)境,嚴(yán)重威脅人類的健康與安全,而且浪費(fèi)資源。目前,活性炭吸附、水蒸氣再生回收VOCs工藝已達(dá)工業(yè)應(yīng)用水平,但是該法存在冷凝水二次污染和部分VOCs后續(xù)分離困難等問題。本文采用木質(zhì)活性炭作為吸附劑,以甲苯為回收對象,對于活性炭吸附熱氣體循環(huán)再生冷凝回收工藝中所涉及的一些基本工藝參數(shù)進(jìn)行了測定和研究。
　　

2、 實(shí)驗(yàn)首先測定了木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭的甲苯吸附等溫線,結(jié)果顯示木質(zhì)活性炭對甲苯的吸附容量大。與溫度相關(guān)的Langmuir方程能夠與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好吻合。根據(jù)Calusius-C1apeyron方程計算出木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭的平均吸附熱分別為29.97kJ/mol、40.46kJ/mol。
　　 改變甲苯入口濃度、表觀氣速等因素考察活性炭固定床的吸附規(guī)律。結(jié)果表明:傳質(zhì)區(qū)移動速率與表觀氣速和甲苯入口濃度的關(guān)系可以表示為:Y=-0.00326

3、6*X1+3.215*X2,X1為表觀氣速,X2為甲苯入口濃度,但是甲苯入口濃度對傳質(zhì)區(qū)移動速率的影響遠(yuǎn)大于表觀氣速。傳質(zhì)區(qū)長度與甲苯入口濃度和表觀氣速的關(guān)系可以定量表示為:Y=1.50*1.0-4X1+6.63*X2+5.371,X1為甲苯入口濃度,X2為表觀氣速,但是表觀氣速對傳質(zhì)區(qū)長度的影響更明顯。活性炭飽和吸附容量與甲苯入口濃度的關(guān)系可以表示為:Y=-3.948*10-5X。吸附柱溫升與甲苯入口濃度、表觀氣速的關(guān)系可以表示為:Y

4、=-2.55546*X1+0.000554*X2+6.1330,X1為表觀氣速,X2為甲苯入口濃度,甲苯入口濃度對柱溫的影響遠(yuǎn)大于表觀氣速。
　　 本研究測定了不同熱空氣流量和溫度條件下的木質(zhì)活性炭脫附曲線,并計算出甲苯在木質(zhì)活性炭上的脫附活化能為49.22kJ/mol。增大熱空氣流量或提高熱空氣溫度,可以縮短脫附時間,提高脫附率。當(dāng)脫附條件相同時,脫附時間與原始固相濃度基本無關(guān)。計算得知脫附溫度在124℃和183℃脫附過程存在

5、能耗谷值。
　　 脫附后熱床層直接吸附甲苯的研究結(jié)果表明:熱床層直接吸附時,床層厚度大的穿透曲線傳質(zhì)區(qū)中心點(diǎn)斜率大,等濃度、等表觀氣速時熱床層的傳質(zhì)區(qū)移動速率高于冷床層,且甲苯入口濃度對傳質(zhì)區(qū)移動速率的影響變大,表觀氣速對傳質(zhì)區(qū)移動速率的影響減弱?；钚蕴康募妆轿饺萘繐p失率與表觀氣速、甲苯入口濃度的關(guān)系為:Y=-31.88*X1-0.005*X2,X1為表觀氣速,X2為甲苯入口濃度。在高甲苯入口濃度的情況下,可以直接采用熱床層進(jìn)