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产品与服务

【活性炭吸附塔】在柴油发电机【废气净化】中的应用

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一、研发背景
    近几十年来,我国大大小小的化工企业如雨后春笋般快速兴起,而大量来自各个行业的化工废气、含氟废气、气态碳氢化合物、恶臭气体等有机工业废气也随之源源不断地排放到了大气中 ,加之环保投资捉襟见肘 ,导致了大气环境质量日益下降。
    现代工业的进步带动了我国经济的高速发展 ,但与此同时也严重破坏了我们的生存环境,给我们的生活蒙上一层阴影,甚至严重损害了我们的身体健康。
比如在合成橡胶、油漆、染料、合成纤维、石油、药品和纤维素等化工产品生产及加工过程中排放的气体中含有包括甲苯、二甲苯、乙醇、丁醇、异丙醇、丁醇、丁酯、乙酯等在内的大量有害物质,这些物质大多以化合物形态漂浮在空气中,既污染了车间的工作环境,又可通过呼吸道侵入到人的肝、肺、心血管及血液中,导致许多职业病的出现。如:肺癌、哮喘、湿疹、支气管炎、皮肤过敏、呼吸道感染等等,重者甚至会使中枢神经紊乱,消化系统遭到破坏,由此并发症而衰竭死亡。
    可见有机废气的污染危害之大、之重。现如今随着国家和人们对环保的日渐重视,有机废气的治理力度也正在不断加大。
    比如为贯彻国家环境保护法和国家大气污染防治法等法律法规,加强挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,简称 VOCs)污染排放控制,改善区域大气环境质量,促进印刷行业工艺和污染治理技术的进步,广东省于2010年制定并实施了《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》。对印刷油墨 VOCs 含量限值、排气筒 VOCs 排放限值以及无组织排放监控点 VOCs 浓度限值等有机废气排放指标均做出了明确规定,如表所示:
\\\
    由于有机废气一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。因此在处理时普遍采用活性炭吸附法、催化燃烧法、催化氧化法、酸碱中和法、冷凝法、直接燃烧法、吸收液吸收法等。
    目前,多数采用活性炭吸附法 ,其去除效率高,应用广泛,具有能耗低、工艺成熟、去除率高、净化、易于推广等优点 ,有很好的环境和经济效益。主要用于低浓度 ,高通量可挥法性有机物 (VOCs)的处理。
与其他废气治理方法对比表
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    针对有机废气治理难度大的特点,河北汉蓝环境科技有限公司自主开发了净化效率高、操作管理简单、使用寿命长的酸、碱性废气净化工艺设备——活性炭吸附塔。该工艺与产品具有结构简单、比表面积大、能耗低、净化效率高(90%以上)、适用范围广等特点,能有效去除苯类、酚类、醇类、醚类、酊类等有机废气和臭味以及氯化氢气体(HCl)、氟化氢气体(HF)、氨气(NH3)、硫酸雾(H2SO4)、铬酸雾(CrO3)、氰氢酸气体(HCN)、碱蒸气(NaOH)、硫化氢气体(H2S)、福尔马林(HCHO)等酸性和碱性气体,还可用于各种水煤气、焦炉气、天然气、烟道气体中的各种硫化物的净化及苯、甲苯、二甲苯、醚、乙醇、丙酮、汽油、三氯丙烷和四氯化碳等有机溶剂回收处理及装填各种防毒面具等滤毒器材等,尤其适用于大风量中高浓度有机废气的净化处理,是一种高效率且经济实用的有机废气净化与治理设备。在电子、化工、轻工、橡胶、机械、船舶、汽车、石油等行业均得到了广泛的应用。 
二、工作原理
(一)物理吸附净化原理
    物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中,决定吸附法处理 VOCs的关键是吸附剂,吸附剂应具有密集的细孔结构、 内表面积大、吸附性能好、化学性质稳定、不易破碎以及对空气阻力小等性能,常用的有活性炭、 氧化铝、 硅胶、 人工沸石等。 
    活性炭有粒状和纤维状两类。颗粒状活性炭结构气孔均匀,除小孔外,还有10~100nm的中孔和 1 . 5~5um的大孔,处理气体从外向内扩散,吸附脱附都较慢;而纤维活性炭孔径分布均匀,孔径小且绝大多数是 1 . 5~3nm的微孔 ,由于小孔都向外 ,气体扩散距离短 ,因而吸附脱附快。经过氧化铁或氢氧化钠或臭氧处理的活性炭往往具有更好的吸附性能。
     由于活性炭吸附剂表面存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力,因此当此固体表面与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓聚并保持在固体表面,此现象称为吸附。利用固体表面的吸附能力,使废气与大表面的多孔性固体物质相接触,废气中的污染物被吸附在固体表面上,使其与气体混合物分离,达到净化目的。
    我司设计制造的活性碳吸附塔,正是利用了高性能活性碳吸附剂固体本身的表面作用力,将有机废气分子之吸附质吸引附着在吸附剂表面,从而对有机废气加以净化,实现达标排放。
(二)化学吸附除臭原理
    除了物理吸附外,化学反应也经常发生在活性炭的表面,活性炭不仅含碳,而且在其表面含有少量的化学结合,功能团形式的氧和氮,例如羟基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。例如:水处理过程中活性炭可以与水中的亚氯酸盐发生反应使亚氯酸盐变成氯离子形式,从而达到去除水中亚氯酸盐的目的,使水不再有令人反感的味道和气味。正因如此,活性炭吸附塔在有效去除有机废气的同时还兼具除臭功能,在垃圾焚烧发电、垃圾填埋、油烟净化以及污水、污泥处理等领域也有着广泛的应用。
\三、产品结构、工艺流程及设计要点
1、产品结构
    万纯系列活性炭吸附塔是一种干式废气处理装置。由箱体和装填在箱体内的吸附单元组成。根据吸附单元的数量和风量共分为多种规格。
    设备本体主要采用碳钢或不锈钢制作,该废气处理装置的内部进行了防腐蚀处理,具有抗强酸碱及盐份的腐蚀,在长期运转使用状况下,不受其它因素氧化腐蚀。主结构体厚度须据各型号及处理量,且具有足够补强,足以负担结构体及运转中所需之负荷,并提供必要之操作平台。 
    吸附单元是废气吸附塔内安装的核心部件。吸附单元在设备箱体内分层抽屉式安装,能够非常方便从两侧的检查门取出。并且检查门开启方便、密封严密。大型废气净化装置的检查门分为上下两个,可以分别打开,单独取下。
2、工艺流程
    有机气体或颗粒物经获罩收集,管道输送这些有机气体进入活性炭吸附塔后,风速顺间降下,气体内含的较大颗粒杂物便自然沉降入塔底部,当溶入气体内的有机气体部分随气体流进活性炭过滤层时,有机气体就会被活性炭吸附进炭内,而洁净的空气穿过炭层进入出气仓,气体经过机械自吸后排入大气中。  
    活性炭层在吸附过程中,炭会有个饱和的时间段,其活性炭饱和的过程长短与气体本身内部所含气体的浓度和工作的时间长短有直接关系。  
\3、设计要点
    只有科学合理的设计,才能保证活性炭吸附塔的吸附效果。因此在设计时应考虑到有机气体的物理特性和化学特性,包括有机气体的温度、湿度、浓度、气体分子量以及设计的处理风量、设备每天的工作时间、活性炭的更换频率等相关因素,均是我们设计时的重要依据。另外气体中是否混有酸性、碱性气体,这两种气体会腐蚀主体材料,因此在设计时也应该考虑到,在气体没有进入活性炭塔体之前将这两种气体处理掉。
四、塔内风压计算方法
    我们在计算活性炭吸附塔内的风压时,活性炭固定床层阻力是一个重要的特征数据。因为它涉及到流量的控制、废气/臭气出口的风机功率大小的设计、活性炭层高度的确定以及活性炭种类的较佳选择等。
    炭层阻力/压力损失与填充的活性炭的形状、粒度大小、填充方式等因素有关,一股来说,球形炭的压降性能介于柱状炭和蜂窝炭之间, 相同粒径的球形炭压降比柱状炭低。在0.2~0.6m/s 的空塔球形的压降的50~75%,蜂窝炭压降远低于球形炭和柱状炭, 空塔气速为1.6m/s时的压降小于100mmH2O,且相同形状的随粒径增大而减小。  
计算方法:确定风速、炭层高度h(单位:m)以及活性炭形状,查曲线图读出对应风速下的压损值Δp(单位:kPa/m)即可。
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风速与压力损失关系曲线图
五、产品优势及特点
1、吸附性能好、强度高,吸附率在90%以上;
2、易再生、耐高温;
3、设备结构紧凑,附属设备小,占地面积少,维护方便,运转成本低; 
4、比表面积大,孔隙发达,良好的选择性吸附,能够同时处理多种混合有机废气;  
5、采用自动化控制运转设计,操作简易、安全;  
5、全密闭型,室内外皆可使用;
6、无二次污染。
六、主要技术参数
\七、活性炭的选择及检验标准 
    活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭,还含有少量氧、氢、硫、氮、氯且具有石墨那样的精细结构,只是晶粒较小,层层不规则堆积,形成较大的表面积(500~1000㎡/克),有很强的吸附能力,能在它的表面上吸附气体,液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量。
    但活性炭的吸附作用是有选择性的,非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中,沸点越高的物质越容易被吸附,压越大、温度越低,浓度越高,吸附量就越大;反之,减压、升温则有利气体的解吸。
    活性炭常用于气体的吸附、分离和提纯、溶剂的回收,也可作为糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂,饮用水或冰箱的除臭剂,防毒面具的滤毒剂,还可用作催化剂或金属盐催化剂的截体。 
    一般来说,处理废气的专用活性炭主要采用以优质木材或优质煤为原料精制而成的活性炭;石油化工主要采用以果壳、椰壳为原料经物理法精制而成的活性炭;电站锅炉原水净化选用以杏壳、椰壳精制而成的活性炭;而一般净水用的活性炭则采用以优质果核为原料,精制而成的活性炭。因此按照类别划分,活性炭可分为液相用活性炭、气相用活性炭、粉状活性炭和专用活性炭。具体的型号、粒度、形状和用途区分如下表所示:

类别 

型号 

粒度(目) 

形 状 

用 途 



液 
相 
用 
活 
性 
炭 
XY  8*16/10*28 
无定形 

    上水净化,去除微生物,重金属离子,脱氯,抑菌; 
    自来水,工业用水,纯净水,饮料,食品,医药用水净化及电子超纯水制备; 
    环保工程工业废水、生活废水的净化、脱色、除臭、减少有机总卤素,降低COD、BOD达到环保排放标准; 
    回收锅炉上水中的冷凝物质、去油、碳氢化合物;饮用水、高纯水、去除水中的亚氯酸根和不溶解性杂质、气味; 
    地下水、地表水的有机卤素,氯仿、四氯化碳、四氯乙烯等的去除;试剂、医药品、工业化学品的脱色精制 
XZ  Ø1.5/3.5/4.0mm 
柱状 
XP  8*20/10*30 
破碎状 
XZ  Ø1.5/3.0/4.0mm 
柱状 
XP  8*16/8*30 
破碎状 
XZ  Ø1.5/3.0/4.0mm 
柱状 
XY  10*30/20*40 
无定形 
XP  8*16/8*30 
破碎状 
XZ  Ø1.5/3.0/4.0mm 
柱状 
XZ  8*16/8*30 
破碎状 


气 
相 
用 
活 
性 
炭 
XZ  Ø1.5/3.0/4.0mm 
柱状 
环保工程废气治理,苯、甲苯、二甲苯、丙酮、油气、CS2等有机溶剂吸附与回收; 
    香烟过滤嘴、装修除味、室内空气净化(甲醛,苯等的去除)毒害性气体的净化及污染控制; 
    冷藏库(冰箱)的脱臭、气体净化、防毒面具、防护有机蒸气,防护酸性气体、碱性气体; 
    工业气体的净化(如CO2、N2等), 核电放射性气体吸附、石化行业脱硫、除臭、废气治理; 
    一氧化碳、氨气、氯气等的净化、空气过滤器设备的装填; 
    烟道气的臭气吸附、硫化物吸附,汞蒸汽的去除,降低戴奥辛的生成 
XY  8*16/10*24 
无定形 
XZ  Ø 1.5/4.0mm 
柱状 
XY  8*16/16*32 
无定形 
XZ  Ø1.5/3.0/4.0mm 
柱状 
XP  6*12/8*16 
破碎状 
XY  4*10/8*16  
无定形
XZ  Ø1.5/3.0/4.0mm 
柱状 
XY  10*28/20*40 
无定形 
XZ  Ø1.5/3.0/4.0mm 
柱状 
XP  6*12/8*16 
破碎状 


粉 
状 
活 
性 
炭 
XF  120/200/300 
粉状 
油脂、农药、化学品的脱色;各种工业废水处理; 
    工业药品、精细化学品的脱色精制; 
    维生素、针剂等医药品的脱色、精制;工业药品的脱色、精制去除“热原”(Pyrogen); 
    电镀液的精制;无机酸、有机酸、有机合成产物的脱色精制; 
    精制糖、淀粉糖、谷氨酸钠、饮料、维生素、柠檬油脂、油品、汽油、柴油的脱色、除杂、除味 
XF  200/325 
粉状 
767  120/200 
粉状 
XF  200/300 
粉状 
XF  120/200 
粉状 
XF  200/325 
粉状 
XFL  120/200 
粉状 
XFH  200/325 
粉状 


专 
用 
活 
性 
炭 
XF  200/325 
粉状 
医药原料、针剂、食品的脱色、精制; 
    自来水专用,除臭、去除微生物、藻类、提高色度; 
    黄金提取、贵重金属的分离的提取; 
    催化剂及催化剂载体(钯炭催化剂、钌炭催化剂、铑炭催化剂、铂炭催化剂),贵重金属催化剂及合成金刚石; 
    中水、下水净化处理;除臭、去重油、脱色;吸附垃圾焚场等处的二恶英类化合物; 
XF  200/300 
粉状 
XY  6*12/6*16 
无定形
XY  20*40/48*80 
小颗粒 
XY  Ø1.5/4.0/7.0mm 
柱状 
XY  4*10/8*16 
无定形 
XF  200/325 
粉状 
根据用户的需求状况,我司选用的主要是柱状活性炭,具体指标如下:
柱状活性炭 检验标准:GB/T12496-97国标
粒度 4.0mm
碘值(mg/g) 900
四氯化碳% 55
水份% 3
PH值 5-7
强度% 95
装填密度g/ml 0.52
活性炭实体图:
\\八、设备安装及活性炭更换注意事项
1、设备安装注意事项
(1)结构安装前应对构件进行检查,如构件的数量、长度、垂直度、安装尺寸等是否符合设计要求;
(2)构件吊装时,废气处理净化塔应采取适当措施,防止产生过大的弯扭变形;
(3)结构吊装就位后,应及时系牢支撑及其他连系构件,保证构件的稳定性;
(4)所有上部构件的吊装,必须在下部结构就位、校正,并系牢支撑构件以后方可进行;
(5)构件的局部或整体弯曲,其失高与弯曲长度之比要求小于1/1000,并小于20mm;
(6)塔架、玻璃钢烟囱各横截面的中心,必须要求在一条垂直直线上,安装完成后,垂直偏差要求小于1/500;
(7)塔架各杆件的中心线必须交汇于节点中心,允许偏差不得大于5mm,塔架腹杆的几何位置,在平面内设计位置的偏差要求小于4mm,在平面外与设计位置的偏差要求小于2mm;
(8)塔架制作、安装、验收除图纸给出的要求,应执行《钢结构工程施工及验收规范》;
(9)塔架施工制作时,要求采用有效措施,如增加杵件的吊点或支撑点等以保证单根杆件在拼装接与组对时,其自重变形为较小;
(10)塔架安装后,柱脚锚栓性能应与地脚螺栓相当(须与基础设计图配合施工);
(11)塔架、玻璃钢烟囱分段组装和整体吊装须待脱硫塔塔架起吊方案和吊装设备等确定后由施工单位进行吊装验算,核实无误后方可起吊,且吊装是必须临时加加固。
2、活性炭更换注意事项
    当活性炭的吸附能力下降,不能再继续吸附活性炭的时候,就要进行活性炭更换,换炭时须把充填在活性炭吸附塔中的活性炭取出来,但根据各种吸附塔布局的不同,取出活性炭的操作内容也不一样,因此取出单位应该先做好安全的防护措施。
    更换活性炭通常采用的办法是,把吸引软管伸入活性炭吸附塔的内部汲取活性炭,用掖相吸附被水润湿的活性炭也可以。可是,在活性炭的下部敷设了砂子过滤层的场合,就必须调整至不要把砂子也能吸出来的程度。
此外,由于吸附塔场所的限制和充填量等因素影响,也有不得不依托人工取出的场合,这时就要翻开吸附塔的入孔,扒出活性炭或者以炭浆的形状与水一同取出,再在接纳容器中除去水。
    这种办法虽然可行,但在作业前,相关人员应准备好专用车辆及取出后的包装容器(大多运用集装袋)。特别需要注意的是,用于吸附溶剂等场合的活性炭,有时活性炭里还有残留的溶剂,必须注重对火种的办理,运输过程中还要避免火灾等,详细要求可参考活性炭的取出及运输中的问题。这种场合,活性炭的运用单位与活性炭出产企业,以及承当出炭替换作业的人员,三方在事前都应该讲清楚。
    综上所述,无论是哪一种场合,都要依据设备的状况,预先研讨出合理的办法并作好方案,由经验丰富的操作人员进行作业,可以减少操作风险,降低成本;另外这种替换作业所花的费用,也作为活性炭的运转办理费处置,因此需引起操作单位和人员的重视。
九、工程案例
\\\\十、技术支持与售后服务
    “精益求精,追求有效”为我司一贯的宗旨,“技术创新、品质优良、服务周到”是我司自成立以来一直秉持的经营理念,正是凭借着高效、优质、快捷的服务,我司赢得了广大用户与业界同仁的一致好评。
我司设有专门的技术咨询和售后服务中心,负责向所有用户提供有关设备使用和维护等方面的技术咨询和售后服务,及时解决用户在产品使用过程中遇到的各种难题和困扰,在解除用户的后顾之忧的同时保障用户的切身利益。
    汉蓝净化,真诚地为您服务!
    汉蓝净化,愿与社会各界人士携手共进,为还原蓝天本色贡献力量!