含环己烷的尾气回收净化处理

化工生产过程中产生大量的含环己烷的工业尾气,如不加治理直接排放,不仅浪费资源而且污染了环境。

净化及回收有机废气中的有机物的方法主要有冷凝法、吸附法和吸收法等,其中吸附法工艺简单、投资少、能耗低,回收率高,适应性强、既有环境效益又有经济效益。生产过程中产生的含环己烷有机废气,以活性炭纤维为吸附剂采用吸附法进行吸附回收,并在运行过程中摸索出较佳的工艺运行参数。

1基本原理

活性炭纤维是一种新型毡状纤维吸附材料,由于该纤维表面呈微孔结构孔径分布窄,因而比表面积大,吸附和脱附快、吸附容量大。当吸附质分子进人微孔时将被所有孔壁向内辐射的引力所握持、导致吸附分子的体积填充,由于微孔直接慕露于纤维表面,这使得活性炭纤维的微孔在吸附时直接和吸附质接触,吸附和解

吸路径很短,从而呈现出优异的吸附和解吸特征。

ACF在物料回收中的应用

与其他类型吸附材料(如颗粒状活性炭)相比,活性炭纤维的微孔容积大,吸附容量高,且具有良好的脱附性能,因此可以利用ACF进行有机溶剂或其他有利用价值的产品回收。近年来利用ACF进行物料回收的试验屡见 道,国内也已有应用于工业化生产的实例。

北京化工大学李宝瑛等[14]采用气相色谱在线分析法,连续测定了ACF吸附模拟工业排放尾气1,2-二氯乙烷后的尾气浓度及饱和吸附量等数据,并将吸附后的ACF采用水蒸气再生30 min,然后烘干再进行吸附测定。在相同条件下重复再生3次得到的饱和吸附曲线非常接近,因此可以从理论上认为ACF可以多次再生而吸附性能不发生大的变化。

浙江巨化集团有限公司锦纶厂[15]以活性炭纤维为吸附材料,采用吸附法对含环己烷废气进行吸附、回收、净化处理,通过实际运行,取得了比较优化的工艺运行参数。该装置采用两套吸附器,废气吸附去除环己烷后经阻火器排入大气,吸附饱和的活性炭纤维采用0.2 MPa的低压蒸汽解吸再生,解吸蒸汽冷凝回收环己烷。系统采用电脑控制实现开车、停车,吸附、解吸全自动切换、控制。运行结果表明,环己烷回收率达到88%,既保证了废气达标排放,又有效节约资源,兼顾了环境效益和经济效益。

航天总公司四院四十二所于1993年研制成功了三氯乙烷回收装置,在咸阳彩虹集团连续运行多年,用于含三氯乙烷废气的回收处理[16]。该装置采用自动连续工作方式,平行配置2套吸附器,活性炭纤维填充量92 kg,采用可编程控制器(PLC)实现生产过程自动控制,按工艺程序控制两个吸附槽的吸附和脱附工作状态的交换,9 min交换1次,三氯乙烷回收率95%。这不仅改善了劳动条件,降低了生

产成本,还避免了环境污染,使用效果良好。

河北中环环保工程有限公司研制开发的“活性炭纤维有机废气吸附回收装置”采用了环式吸附芯的组合设计,与传统颗粒活性炭吸附装置相比,设备轻、体积小。因此运行阻力小,基本无温升,而且比颗粒活性炭吸附工艺简单,使运行费用大大降低。装置全自动运行,更加可靠,设备运行寿命可高达10年,已成功应用于烃类、苯类废气的回收,在环己烷回收工艺中,回收率达到95%以上[17];应用于二氯甲烷吸附回收,回收率高达97%[18]。

1.1工艺流程简述

含环己烷废气经缓冲器(101)经过均化和过滤后进人吸附器(102),废气经吸附器除去环己烷后,再经阻火器直接排入大气。吸附了一定数量环己烷的活性炭纤维,通人经过过滤、减压、过热后的0.2MPa蒸汽进行解吸。含环己烷的蒸汽进人冷凝器(103),冷凝液流入分层槽(104),下层液(水相)排人污水管,上层液(油相)流入环己烷贮槽,再靠液位差流入一楼装桶回收,工艺流程见图1。

本装置有两台吸附器,利用4只档板阀和4只气动球阀采用电脑控制实现开、停车,吸附、解吸全自动切换、控制。

1.2工艺技术参数

1.废气量:50一300m丫h

2.废气含环己烷质量百分率:

0.10%~1.34%

3.工作温度:常温

4.废气压力:镇0.25MPa(安全阀压力)

5.解吸蒸汽压力:镇0.2MPa

6.程序时间:吸附:21min;解吸:7min;间歇:13一15min

7.活性炭纤维使用周期:≥10000h

2运行情况及效益分析

2.1运行情况

加氨尾气吸附装置工艺流程图

表1

注:4月29日一5月2日因假日未测。平均吸附率为各样本吸附率的算术平均值。

本装置于1994年底建成,1995年1月27日8时试车,尾气量为210m3h/,吸附时间为17~50min,间歇时间为6~38min,解吸时间为7~15min,至18日8时共回收了环己烷45kg(2·25kg/h)。2月份对分析方法进行了筛选,3月份后因苯加氢所用原料氢浓度大大提高,尾气排放量降至100m“h/左右,根据公司生产计划的安排,在低负荷情况下,于4月下旬对本装置进行了考核测定,经过测算,平均吸附率达到了87.66%,见表1。

2.2程序时间设定值的摸索

2.2.1吸附时间的摸索

在活性炭纤维品种已选定,装填量已固定的情况下,吸附器的吸附容量已确定,故吸附时间长短仅由尾气的气量和浓度决定。试生产时,我们将吸附时间设定在17一50min内进行了试验。吸附时间太短,吸附量未饱和增加了解吸次数,既增加了水、电、汽耗,又加速了控制部件的老化;反之,吸附时间太长,则饱和以后的炭

纤维吸附效果大大下降,达不到净化的目的。因此,1月份气量大、浓度高时,最佳的吸附时间为21min左右;4月份气量小、浓度低时,最佳的吸附时间为35min左右。而程序时间的设定既不是一成不变,也非经常变化,如果生产装置非常稳定,则可以每周设定1次。

2.2.2解吸时间的摸索

试生产时,我们将解吸时间设定在7一15min内进行了试验,发现解吸效果的好坏、经济与否与解吸时间直接相关。解吸时间太短,不能把炭纤维中的环己烷完全解吸出来,不但降低了环己烷的回收量,而且也影响下一个吸附程序的吸附效果;反之,解吸时间太长,则在解吸后期无环己烷可脱,不但浪费蒸汽、水,而且还

缩短了解吸后的吸附器自然降温时间,对下一个吸附程序的吸附效果有影响。就我厂的装置来讲,最佳的解吸时间为10min左右。

2.3环保效益分析

吸附前废气中含环己烷体积分数为0.14%一0.47%,平均为0.253%,废气量为

100m3/h,吸附后尾气含环己烷质量百分率为0.01%一0.09%,平均为0.028%;平均吸附去除率达到87.66%,全年按运行8000h计,则每年可减少排大气的环己烷达6t以上。

Q回收=100X8000X(0.253一0.028)%X84/22.4X10-3=6.75t

表明,该装置环保效益明显。

2.4经济效益分析

本装置共投资23.2万元。

运行费用:

炭纤维使用周期:取10000h.更换一次需60kg,价格:400元k/g,免税,人工费,维修费很少可以忽略不计。

全年运行费用=(1.5X0.5十0.04X70+0.5X0.5+60X400/10000)X8000=49600元

环己烷售价为:9600元/T,因此每年的净收益为15200元。如果,处理的废气量满足设计能力,则经济效益是十分明显的。

3结论

通过运行表明,用活性炭纤维吸附回收环己烷废气装置有以下优点:

1.吸附率高,平均可达87.“%;

2.脱附速度快,温度低,易于回收;

3.操作控制全自动化,一名操作工兼管即可;

4.投资费用低,运行费用不高,既有明显的环保效益,又有一定的经济效益。