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            催化燃燒用的活性炭為什么多數(shù)采用蜂窩活性炭?

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                  催化燃燒用的活性炭一般采用蜂窩活性炭,蜂窩活性炭分為大中小三種孔隙,對應(yīng)不同的催化燃燒設(shè)備,蜂窩活性炭一般是正方形的,在廢氣治理過程中放置在吸附箱內(nèi),分多層排列,當(dāng)有機廢氣的氣流順向進入炭箱,活性炭起到了吸附作用,那為什么多數(shù)廠家采用的活性炭是蜂窩狀的而非顆粒狀的呢?那就要看兩者的對比情況了。
                  與顆粒狀活性炭相比,蜂窩狀活性炭具有獨特的蜂窩狀結(jié)構(gòu),開孔率高,流體通過時產(chǎn)生的壓力損失很小,使蜂窩狀活性炭的阻力很小,只為顆粒狀活性炭阻力的1/13,具有優(yōu)越的動力學(xué)性能,且不易堵塞,吸附解吸速度快,其高比表面積,能提高吸附凈化和解吸效果,適用于大風(fēng)量,低濃度工廠有機廢氣(三苯及有毒有害氣體)治理。因此,實驗選用方形蜂窩狀活性炭,外觀規(guī)格為100mm×100mm×100mm,孔密度為150孔/平方英寸,比表面積為1200m2/g,密度0.5g/cm3,耐火溫度400℃,使用壽命1年,并且具有性能穩(wěn)定、抗腐蝕和耐高速氣流沖擊的優(yōu)點。
                   蜂窩活性炭催化燃燒是借助催化劑在低溫下(200~400℃)下,實現(xiàn)對有機物的完全氧化,因此,能耗少,操作簡便,安全,凈化效率高,在有機廢氣特別是回收價值不大的有機廢氣凈化方面,比如化工,噴漆、絕緣材料、漆包線、涂料生產(chǎn)等行業(yè)應(yīng)用較廣。催化燃燒設(shè)備結(jié)合活性炭使用一般由廢氣前處理干燥、過濾器、切換風(fēng)閥、燃燒爐、燃氣系統(tǒng)、助燃系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等組成。
                   催化燃燒設(shè)備為什么結(jié)合活性炭?有機廢氣在較低溫度下在催化劑的作用下被完全氧化和分解,達到凈化氣體目的。催化燃燒是典型的氣固相催化反應(yīng),其原理是活性氧介入深度氧化作用。在催化燃燒過程中,催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能,同時使反應(yīng)物分子富集在催化劑表面上以進步反應(yīng)速率。借助于催化劑,有機廢氣可以在較低的起燃溫度下無焰燃燒并且在開釋大量熱量,同時氧化分解成CO2和H2O。
                    根據(jù)吸附(效率高)和催化燃燒(節(jié)能)兩個基本原理設(shè)計,采用雙氣路連續(xù)工作,一個催化燃燒室,兩個吸附床交替使用。先將有機廢氣用新型的活性炭纖維或活性顆粒碳吸附,當(dāng)快達到飽和時休止吸附,然后用熱氣流將有機物從活性炭上脫附下來使活性炭再生;脫附下來的有機物已被濃縮(濃度較原來進步幾十倍)并送往催化燃燒室催化燃燒成二氧化碳及水蒸氣排出。當(dāng)有機廢氣的濃度達到2000PPm以上時,有機廢氣在催化床可維持自燃,不用外加熱。燃燒后的尾氣一部門排入大氣,大部門被送往吸附床,用于活性炭再生。這樣可知足燃燒和吸附所需的熱能,達到節(jié)能的目的。再生后的可進入下次吸附;在脫附時,凈化操縱可用另一個吸附床進行,既適合于連續(xù)操縱,也適合于中斷操縱。活性炭催化燃燒中預(yù)處理有機廢氣可能會含有少量的粉塵,所以在廢氣進入活性炭吸附裝之前還需進行預(yù)處理,否則會堵塞活性炭微孔,影響吸附效果。預(yù)處理設(shè)備為干式過濾器,分二級過來,具有容塵量大,阻力小等特點。
            2、活性炭吸附
            經(jīng)過前面的預(yù)處理后,廢氣通入活性炭吸附/脫附箱體進行吸附處理。利用具有大表面積的活性炭將有機溶劑吸附在活性炭表面,去除廢氣中的有機物,達到凈化氣體的作用,經(jīng)過處理后的潔凈氣體經(jīng)過風(fēng)機、煙囪高空排放。
            3、活性炭脫附階段
            當(dāng)活性炭吸附飽和后,切換到脫附模式,啟動脫附風(fēng)機對該吸附床脫附。脫附風(fēng)機引入的新鮮空氣首先經(jīng)過換熱器和電加熱室進行加熱,將新鮮空氣加熱到接近120℃進入活性炭床,炭床受熱后,活性炭吸附的溶劑被解吸脫附出來。
            4、催化燃燒階段
                  脫附出來的廢氣流量小、濃度高,經(jīng)風(fēng)機送入到換熱器,然后進入預(yù)熱器,在電加熱器的作用下,使氣體溫度提高到250-300℃左右,再進入催化燃燒床。有機氣體在催化劑的作用下發(fā)生無焰燃燒,被氧化為CO2和H2O,同時放出大量的熱,氣體溫度進一步升高,該高溫氣體再經(jīng)過催化燃燒室前的換熱器預(yù)熱未經(jīng)處理的有機氣體;從換熱器出來的氣體再通過新風(fēng)入口的換熱器對脫附新鮮空氣進行加熱。兩處換熱器正常工作后,電加熱設(shè)備可停止加熱,節(jié)約能耗。最終氣體通過煙囪引高排放。
                  蜂窩活性炭是將一定細度的炭粉,添加助劑(黏結(jié)劑和潤滑劑)經(jīng)混煉成形,高溫固化而成。助劑、固化對活性炭都有影響。將催化劑如某些金屬負載在蜂窩狀活性炭上,便可以制成蜂窩活性炭基催化劑。按照負載方法和過程的不同,可將制備方法分為聚合涂炭法、混合擠壓法、浸漬沉積法、離子交換法、沉積析出法五大類。蜂窩活性炭吸附性能好,幾何表面積大,具有優(yōu)越的動力學(xué)性能和高的化學(xué)穩(wěn)定性。
            1、蜂窩活性炭的特性與用途
                 蜂窩活性炭具有比較面積大,通孔阻力小,微孔發(fā)達,高吸附容量,使用壽命長等特點,在空氣污染治理中普遍應(yīng)用。選用蜂窩活性炭吸附法,即廢氣與具有大表面的多孔性活性炭接觸,廢氣中的污染物被吸附分解,從而起到凈化作用。
                 蜂窩活性炭可廣泛用于各種氣體凈化設(shè)備和廢氣治理工程,實踐證明,凈化效果比普通好。用蜂窩活性炭可不同程度去除的污染物有:氧化氮、四氯化碳、氯、苯、二甲醛、丙酮、乙醇、乙醚、甲醇、乙酸、乙酯、苯乙烯、光氣、惡臭氣體等酸堿性氣體。
            2、為何要選用高碘值蜂窩活性炭來吸附廢氣?
            (1)政策層面
                  關(guān)于生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《2020年揮發(fā)性有機物治理攻堅方案》通知稱:目前廢氣處理設(shè)備里面使用的活性炭有二種,一是柱狀形活性炭,二是蜂窩狀活性炭。柱狀活性炭碘值是可以達到800mg/g。但目前市場廢氣處理設(shè)備更多的是使用催化燃燒設(shè)備,而且處理效果是非常好的,這些設(shè)備里面使用的是蜂窩活性炭,而蜂窩活性炭因為生產(chǎn)工藝問題目前是達不到800mg/g的。
            回復(fù):目前市場上存在大量質(zhì)量低、吸附效果差的活性炭,難以滿足揮發(fā)性有機物(VOCs)污染控制要求,《2020年揮發(fā)性有機物治理攻堅方案》提出“采用活性炭吸附技術(shù)的,應(yīng)選擇碘值不低于800毫克/克的活性炭”,目的是引導(dǎo)企業(yè)主動使用吸附效率高的活性炭,實現(xiàn)VOCs有效減排。對于采用顆粒狀、柱狀等活性炭吸附的,應(yīng)選擇碘值不低于800毫克/克的活性炭;采用蜂窩狀活性炭吸附的,建議選擇與碘值800毫克/克顆粒狀、柱狀等活性炭吸附效率相當(dāng)?shù)母叩庵捣涓C狀活性炭,并按照設(shè)計要求足量添加、及時更換。
            (2)用戶層面
                  高碘值蜂窩活性炭比表面積更大、獨特的孔隙結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)官能團穩(wěn)定、抗酸堿腐蝕性、疏水性,以及失效后可再生等,而且由于其獨特的蜂窩結(jié)構(gòu),還具有開孔率高、氣體分布均勻、幾何表面積更大、擴散路程短、耐磨損、抗粉塵污染能力強等優(yōu)點。相較于普通蜂窩活性炭高碘值蜂窩活性炭瞬間抓取能力更強,對于中低高濃度的VOCs和非甲烷總烴吸附效果更好。
                  其次,高碘值蜂窩活性炭由于其有效成分更高,雜質(zhì)低,使用壽命更長,減少了活性炭的更換頻率。在活性炭吸附飽和失效后,可實現(xiàn)再生循環(huán)利用,降低了企業(yè)的危廢成本,從而總體上降低了企業(yè)的運營和管理成本。并符合可持續(xù)發(fā)展的策略。
                  蜂窩活性炭廢氣處理:應(yīng)用在低濃度、風(fēng)量的各類有 廢氣凈化系統(tǒng)中。被處理廢氣在通過蜂窩活性炭方孔時能夠與活性炭接觸,吸附效率67.16%,風(fēng)阻系數(shù)小,具有好的吸附、脫附性能和氣體動力學(xué)性能,可廣泛用于凈化處理含有、苯、等苯類、酚類、脂類、醇類醛類等有氣體、惡臭味氣體和含有微量金屬的各類氣體。
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