兩段循環(huán)流化床吸附有機氣體實驗
摘 要：以Ambersorb 600為吸附劑，甲苯為吸附質(zhì)，在兩級循環(huán)流化床吸附裝置內(nèi)進行了吸附特性的實驗. 采用PGM–7600型VOCs分析儀測量甲苯的濃度，得到兩段循環(huán)流化床的壓力和空隙率分布及濃度隨床高的分布；研究了氣體進口濃度和表觀氣速對吸附效率的影響. 在實驗條件下吸附裝置效率為95%~98%.
關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床(CFB)；吸附；揮發(fā)性有機氣體(VOCs)
1 前 言
揮發(fā)性有機氣體VOCs(Volatile organic compounds)是多種有機物的總稱，歐盟定義為在293.15°K (20°C)下蒸汽壓超過0.01 kPa的有機物. 常見的VOCs包括丁烷、正己烷、苯、甲苯、丙酮、乙醚等多種物質(zhì). VOCs來源廣，揮發(fā)性大，多具有毒性，威脅企業(yè)安全生產(chǎn)，嚴(yán)重影響人類的身體健康，破壞環(huán)境.
吸附是處理VOCs的重要手段，可將氣流中的污染物含量降至很低的濃度，達到排放標(biāo)準(zhǔn). 在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日漸嚴(yán)格的情況下，吸附工藝受到廣泛的重視. 若采用對有機廢氣吸附濃縮后再焚燒或回收的處理方式，可使成本大大降低. 依據(jù)操作方式不同吸附可分為固定床、移動床和流化床三類. 其中固定床吸附歷史悠久，技術(shù)比較成熟，應(yīng)用最為廣泛. 移動床和流化床吸附工藝出現(xiàn)較晚，但有許多優(yōu)點，是未來的發(fā)展方向.
流化床吸附的優(yōu)勢是連續(xù)操作，吸附劑可以與吸附質(zhì)連續(xù)接觸；氣流速度比固定床快，氣相傳質(zhì)阻力很小，處理量大；傳熱好，床層溫度均勻，用活性炭作吸附劑時避免了活性炭著火現(xiàn)象；吸附劑出入解吸區(qū)很方便，避免了設(shè)備同一部分冷熱的交替循環(huán). 同時流化床操作可以用比較高的解吸溫度，能分離高沸點氣體[1].
流化床吸附分離也有其缺點：吸附劑磨損消耗量大，操作彈性較差，設(shè)備易磨損. 另一個嚴(yán)重缺點是床層內(nèi)固體顆粒高度返混[2]，可采用床層分級的方式使氣相和固相總體逆流接觸抑制返混，但同時使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜. 1959年，英國Courtaulds公司的粘膠纖維廠進行了流化床吸附器脫除廢氣中CS2的工業(yè)實踐[3]. 目前商業(yè)化流化床吸附系統(tǒng)有美國American Purification 公司的Polyad?[4]，Union Carbide公司的PuriaSiv 相對于鼓泡床與流化床，循環(huán)流化床有更高的操作氣速和更大的處理量，同時對吸附劑和設(shè)備也提出了更高的要求. 目前，對循環(huán)流化床吸附過程的研究較少, 尚處于實驗研究階段，已有采用循環(huán)床吸附–變壓變溫解吸處理二氧化碳的工藝研究[6]. 影響循環(huán)流化床吸附應(yīng)用的主要問題是吸附劑和設(shè)備的磨損. 本工作設(shè)計了一種兩級循環(huán)流化床吸附器，每級吸附段內(nèi)氣相近似平推流，固相近似全混，通過吸附劑兩級之間流動實現(xiàn)總體逆流接觸，提高吸附劑利用率. 在該吸附器上進行了吸附實驗，分析了氣體進口濃度、進口氣量對吸附效率的影響。
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