吸附材料評價平臺設計探索

彭芬，何曦，賀長江，何淼

（1.航天凱天環?？萍脊煞萦邢薰?，湖南長沙410100；2.工業生產環境技術湖南省重點實驗室，湖南長沙410100）

吸附材料評價平臺設計探索

彭芬1,2，何曦1,2，賀長江1,2，何淼1,2

（1.航天凱天環?？萍脊煞萦邢薰?，湖南長沙410100；2.工業生產環境技術湖南省重點實驗室，湖南長沙410100）

工業廢氣凈化技術種類繁多，吸附技術由于效率高且操作簡便，應用廣泛，尤其適用于大風量、中低濃度有機廢氣的治理。而吸附技術的關鍵在于高效吸附材料的選擇，目前，存在對吸附材料性能了解不清的情況下，盲目使用到項目上后，發生吸附效率較低且易起火等安全隱患，因此，在吸附材料用到項目現場前，應對其進行吸附及脫附性能研究，最大限度減小項目成本并維護項目安全。

吸附材料；評價；研究

隨著近幾年霧霾的嚴重化，讓大家更加關注大氣污染的治理。常見的廢氣治理技術有吸附法、催化燃燒法、生物法、高能離子法等。其中，吸附濃縮技術具有凈化效率高、操作簡單等優點，廣泛應用于大風量、中低濃度工業廢氣的治理[1]。而針對目前部分廢氣治理項目中存在吸附材料選擇不當，造成吸附效率較低以及易起火等問題，建立一個吸附材料的吸附脫附評價平臺顯得尤為重要。

建立吸附材料吸附脫附評價平臺主要有以下3方面的意義：一是對吸附材料進行初步判斷，根據評價結果確定適用條件，如吸附容量、適宜吸附溫度等；二是根據吸附材料吸附性能的變化情況，確定更換周期；三是根據吸附材料脫附性能評價結果，確定吸附材料再生工藝的選擇[2]。

1 平臺設計

吸附材料評價平臺包括吸附性能和脫附性能的評價，最終形成評價報告，該平臺的運作流程如圖1所示。

圖1 吸附材料評價系統流程

將待評價吸附材料放置于吸附器中，首先進行吸附材料的吸附性能評價，再進行脫附性能評價。吸附性能評價的指標主要包括吸附容量、吸附速率、過濾風速以及吸附劑厚度等，脫附性能評價的指標主要包括脫附速率和脫附溫度等，詳見圖2。

圖2 吸附材料評價平臺指標體系

建立一套吸附材料的吸附脫附評價平臺，具有兩大特點：一是平臺必須具有通用性，因為不同的吸附材料適用的條件不同，如過濾風速、脫附溫度等，具體體現為吸附床的過濾截面積可變，脫附氣體溫度靈活可調等；二是平臺操作簡單，便于工作人員操作。

2 工藝介紹

吸附材料的評價平臺必須依托于一套吸附脫附催化燃燒系統實現。首先將待評價吸附材料放于吸附床層內指定位置，通入工業廢氣，進行吸附作業，擬在吸附階段對吸附材料進行吸附性能評價。當吸附材料吸附飽和后，利用熱空氣將廢氣脫附出來，進入現有催化燃燒設備進行催化燃燒，即吸附器后端連接催化燃燒設備，生成二氧化碳和水，達到廢氣的凈化，此階段進行吸附材料脫附性能評價，主要包含脫附速率和脫附溫度等。工藝流程見圖3。

圖3 吸附脫附催化燃燒工藝流程框圖

具體工藝介紹如下。

將帶評價吸附材料放入吸附器的抽屜式吸附模塊中，首先進行吸附作業，打開閥門K5，K6，工業廢氣由吸附器下部進入，經吸附器內裝吸附劑的吸附凈化之后，從排風機達標排放，此階段，通過吸附器進出口濃度檢測探頭檢測濃度，進行吸附材料吸附性能檢測。

當吸附劑飽和后，進行脫附作業，打開閥門K1，K2，K3，K4，K7，具體工作過程為：從催化燃燒室出來的部分高溫熱氣體，經補冷風冷卻后，達到相應吸附材料對應的脫附溫度對吸附材料進行脫附，脫附后的廢氣進入脫附風機，經換熱和電加熱后，達到催化燃燒起燃溫度，進入催化燃燒室進行無焰燃燒，而從催化燃燒室出來的另一部分高溫氣體進入換熱器，與脫附后的氣體進行熱交換，如此循環，此階段，通過對催化燃燒室出口及吸附床層的溫度檢測，進行吸附材料的脫附性能檢測。針對不同吸附材料的脫附溫度不同，需對催化燃燒室出來的高溫氣體補冷風量做不同設計，即補冷風進口設計風閥，或者采用冷卻水冷卻。

以上工藝過程中的催化燃燒系統主要包括換熱器、電加熱和催化燃燒室，工藝過程詳見圖4。圖中：T為溫度檢測探頭；C為濃度檢測探頭；K為閥門。

圖4 吸附脫附催化燃燒工藝流程

3 關鍵設備

作為吸附材料的評價平臺，吸附器是吸附脫附催化燃燒系統中的關鍵設備。不同的吸附材料適用的條件不一樣，如蜂窩吸附劑適用過濾風速為0.8～1.2 m/s，而顆粒狀吸附劑適用過濾風速宜低于0.6 m/s，纖維狀吸附劑宜低于0.15 m/s[3]，而且蜂窩狀吸附劑與顆粒狀吸附劑的擺放方式不同，因此需要針對不同的吸附材料，研究具備通用性的吸附器，同時針對現有吸附器易起火等安全隱患做優化設計。

4 結論

吸附材料吸附脫附性能評價平臺，主要針對科研院所以及工程項目上的吸附材料在使用前的評價，可以有效避免吸附效率有限以及起火等安全隱患，具有極大的應用價值。

[1]席勁瑛，武俊良，胡洪營，等.工業VOCs氣體處理技術應用狀況調查分析[J].中國環境科學，2012，32(11)：1 955-1 960.

[2]樊超，陳佩珊，劉琳.廢氣治理用吸附材料質量評價體系建設淺議[J].合作經濟與科技，2016，12：108-109.

[3]吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范：HJ 2026-2013[S].北京：中國環境科學出版社，2013.

Abstract:There are many different kinds of industrial waste gas purification technics.With high efficiency and easy operation,adsorption technology is widely used especially in the organic waste gases management of low concentration and large air volume.Adsorption material is the key of purification technics.At present,the adsorption material is blindly used without clear understanding and caused several problems,such as low adsorption efficiency and easy to fire.Therefore,adsorption and stripping performance studies of adsorption material should be made before material using for reducing the project cost and maintaining the project safety.

Keywords:adsorption material,evaluation,research

Research of the evaluation platform of adsorption material

PENG Fen1,2,HE Xi1,2,HE Changjiang1,2,HE Miao1,2
（1.Kaitian Environmental Technology Co.,Ltd,Changsha 410100,China;2.Hunan Key Laboratory of Industrial Production Environmental Technology Cooperation,Changsha 410100,China）

X701

A

1674-0912（2017）09-0036-03

2017－08－08）

彭芬（1989-），女，湖南株洲人，碩士，助理工程師，專業方向：環境科學與工程。