吸附再生（精选九篇）
吸附再生 篇1
目前, 燃煤锅炉安装烟气脱硫装置是降低SO2排放最有效的途径之一[1], 脱硫装置可分为干法、半干法、湿法, 其中湿法脱硫最为成熟, 应用最广。该法虽然脱硫效率高, 但工艺复杂, 占地面积大, 形成的废渣造成二次污染, 运行费用高, 而且容易造成设备结垢等问题[2]。干法、半干法烟气脱硫技术具有投资省、占地少、不存在腐蚀和结垢等优点, 有较宽的脱硫效率范围, 具有较强的适应性, 能满足不同污染企业对烟气脱硫的需要[3]。本工作通过对活性组分筛选、载体及吸附剂制备条件的优化, 研制出了新型吸附再生干法烟气脱硫的吸附剂。
1 实验部分
1.1 吸附剂载体的制备
吸附剂载体制备采用干混法和凝胶法2种方法。
干混法:将一定量的干料水玻璃 (或硅溶胶、硅酸) 和氧化铝 (或氯化铝、硫酸铝) 混合并加入适量水和黏合剂捏合造粒, 干燥、焙烧后放入结晶母液 (其中氧化硅质量分数为20%、氧化铝质量分数为0.02%、氢氧化钠质量分数为10%) 中重结晶, 然后再干燥、焙烧制得吸附剂载体。
凝胶法:将规定量的偏硅酸钠溶液或硅酸钠溶液置于烧杯内, 在70℃水浴中, 搅拌下缓慢加入质量分数为50%的Al2 (SO4) 3溶液, 当加入量为规定量的1/3, 2/3, 1时, 分别用氢氧化钠溶液和稀硫酸调节pH值至9, 然后将配制好的溶液在一定温度下陈化一定时间。凝胶过程中添加导向剂和黏合剂, 在电炉上浓缩至半干, 经捏合造粒、干燥、焙烧, 得到吸附剂载体。
1.2 吸附剂的制备
将含有吸附剂活性组分的可溶盐、助剂等溶解在一定量的水中, 配成浸渍溶液, 称取一定量的吸附剂载体加入浸渍溶液浸渍后, 经搅拌、过滤、洗涤、干燥, 在一定温度下焙烧, 制得吸附剂。
1.3 吸附剂评价实验
吸附评价实验装置如图1所示。取吸附剂样品20mL置于反应器内, 在170～450℃预处理60min;再通入SO2质量浓度为1.5g/m3的模拟烟气, 进行吸附实验并每30min测定一次进、出口SO2含量, 反应尾气放空。吸附实验结束时关闭吸附气, 保持空气流量, 并开始程序升温 (10℃/min) 至再生温度, 保持恒温, 然后切换成甲烷气, 分析出口SO2和H2S含量, 当出口SO2和H2S质量浓度均降至1mg/m3以下后, 将甲烷气切换成空气, 降温至吸附温度进行下一轮吸附实验。
反应器采用不锈钢管制作, 反应管尺寸ϕ30mm×2.5mm×400mm, 反应管中心插入ϕ6mm×1mm不锈钢热电偶套管。采用质量流量控制器进行SO2, CH4气体流量控制;采用微量调节阀和玻璃转子流量计控制空气流量, 玻璃转子流量计测量反应出口流量。
1.4 性能测试与计算
采用烟气分析仪分析SO2质量浓度, 采用Agilent 6890 N气相色谱仪分析H2S质量浓度。
吸附率用以下公式计算:
吸附率undefined。 (1)
吸附容量计算:将吸附率对应其降至90%时所用时间作图, 拟合出吸附率-时间曲线, 曲线下方面积即为吸附容量。
2 结果与讨论
2.1 吸附性能的影响因素
2.1.1 活性组分
将IA, IB, 过渡金属以及VIIIB族元素Na, M2, La, Fe的可溶盐作为活性组分分别制得吸附剂, 其吸附性能见表1。从表1可见, 4种活性组分中M2效果最佳。
图2为以M2为活性组分时其负载量对吸附容量的影响。由图2可以看出, 在负载量较低时吸附容量随负载量增大而升高, 负载量为10%以后吸附容量基本保持不变, 说明吸附反应仅在表面进行, 因此确定M2的负载量为10%。
2.1.2 载体制备工艺
以M2为活性组分, 对不同工艺所制备的吸附剂载体进行浸渍处理后, 评价了吸附剂的性能, 结果见表2。
由表2可见, 最佳的载体制备条件为:以偏硅酸钠、硫酸铝为基本原料, 采用凝胶法在90℃晶化;加料顺序为偏硅酸钠、硫酸铝、导向剂、黏结剂。
2.1.3 吸附剂制备工艺
采用优化的载体制备工艺条件制得吸附剂载体, 以M2可溶盐溶液作为浸渍液制得吸附剂, 考察了吸附剂制备中浸渍温度、浸渍时间、焙烧温度和焙烧时间对吸附性能的影响, 结果如表3所示。
由表3可见, 浸渍温度、浸渍时间及焙烧温度在实验使用条件范围内对吸附率和吸附容量影响不大, 这说明活性组分在载体上的沉积速度很快;在 550℃以下活性组分的硝酸盐可充分分解, 而又不至于造成吸附剂孔道烧结。焙烧时间对吸附率和吸附容量有一定影响, 焙烧时间短吸附剂的吸附率和吸附容量较低, 这是因为活性组分的盐分解速度较慢, 时间短不足以使其完全分解。最终确定吸附剂最佳制备条件为:浸渍温度70℃, 浸渍时间4h, 焙烧温度 350℃, 焙烧时间6h。
2.2 吸附剂性能评价
2.2.1 吸附性能
在不同吸附温度、空速、SO2含量的条件下进行吸附性能评价, 结果见表4。
由表4可见, 吸附温度在170℃, 250℃时吸附剂的吸附率较低, 而当吸附温度升高到 350～450℃时, 吸附率提高幅度很大, 这是因为在低温条件下吸附剂为物理吸附, 吸附速率慢, 而温度升高到 350℃时吸附剂主要为化学吸附, 速度快, 吸附率也高。空速和SO2含量高低对吸附剂影响不大, 这表明化学吸附速度非常快。因而, 在吸附温度为 350℃, 空速为20000h-1条件下进行吸附剂试验效果最佳。
2.2.2 再生性能
先将吸附剂在温度为350℃, 空速为5000h-1, SO2体积分数为0.5%的实验条件下进行吸附, 再在不同再生温度、空速、再生气条件下进行再生, 再生工艺条件对吸附剂再生性能的影响见表5。
由表5可见, 用CH4作再生气时, 空速对再生反应的影响比较大, 低空速下硫酸盐被还原, 主要以元素硫的形式吹出反应器, 高空速有利于吸附剂的再生速度, 但再生后尾气中H2S和SO2均有所增加。用空气再生时, 空速高有利于再生, 但高空速又造成尾气量增大, SO2含量相对较低, 不利于后处理。最终确定再生条件为:以CH4为再生气体, 温度为550℃, 空速为 2000h-1, 再生时间为4h。
2.2.3 稳定性
对最终确定的吸附剂在选定的再生条件下进行稳定性实验, 考察吸附剂长周期运行的稳定性。对XF-42吸附剂进行5个循环的重复再生实验, 结果见表6。
由表6可见, 经过5个循环的稳定性实验, 吸附剂的吸附率仍保持99.0%以上, 吸附容量在76g/kg以上。
3 结论
a.制得的吸附剂吸附效率达99%～ 100%, 吸附容量达76～83g/kg, 烟气经过吸附处理后硫体积分数降低到0.01%以下, 达到GB 13271—91的最高要求。经过5个循环稳定性实验, 吸附剂的吸附率仍保持99.0%以上, 吸附容量在76g/kg以上。
b.吸附剂载体采用凝胶法以偏硅酸钠、硫酸铝为基本原料, 按偏硅酸钠、硫酸铝、导向剂、黏结剂顺序加料, 在90℃晶化条件下制备, 其性能最佳。
c.吸附剂制备工艺为:以M2为活性组分, 浸渍温度为70℃, 浸渍时间为4h, 焙烧温度为350℃, 焙烧时间为6h。
参考文献
[1]蒋少军.燃煤工业锅炉烟气脱硫技术[J].化学工业与工程技术, 1998, 19 (2) :33-36.
[2]周玉昆.湿法烟气脱硫的技术现状和法制趋势[J].大气环境, 1991, 6 (3) :10-14.
吸附再生 篇2
活性炭吸附分离-生物再生法处理高盐苯胺废水
采用活性炭吸附分离-生物再生法处理高盐苯胺废水,对活性炭吸附分离效果、生物再生的影响因素及其原理和稳定性进行了考察.当NaCl质量分数为15%时,活性炭对苯胺的饱和吸附量为320～380 mg/g,对NaCl的.分离效率大于99%.在25℃、接种量为25%的条件下,吸附饱和的活性炭经过120 h生物再生,再生效率达80%以上.该方法处理效果稳定,4次循环运行后对NaCl的分离效率和生物再生效率均无明显变化.
作 者：张婷婷 张爱丽 周集体 Zhang Tingting Zhang Aili Zhou Jiti 作者单位：大连理工大学,环境与生命学院,辽宁,大连,116024刊 名：化工环保 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：26(2)分类号：X703关键词：活性炭 生物再生 苯胺 废水处理
吸附再生 篇3
关键词：沥青基；活性碳纤维；甲苯；吸附；再生效果
中图分类号：TQ342.74 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）06-0177-02
吸附物质的选择，活性碳纤维是一种多孔的纤维吸附材料，表面积较大并且其孔隙在其表现可以直接打开，因此有着吸附容量高、脱附速度高和极易再生的特点，这些优点使的人们对该材料的甲苯吸附能力产生研究。对聚丙乙烯腈溶液进行了碳活化以及静电纺等措施，最终制备出了纳米活性碳纤维，实现了对甲苯的动态吸附量在650 mq/q。在Lillo-Rodensas的研究借助了KOH活性无烟煤，在这一制备过程中，得到的活性碳纤维对甲苯的动态吸附达到了560mg/g。在我国工业的逐渐兴起和发展中，越来越多的挥发性有机物在大气中的排放量增多，在这些有机物性气体中，甲苯一直被认为是一种比较典型的有机物种类，存在强大的毒性和致癌性，就算是在浓度较低的情况下，同样会导致十分严重的生物污染和危害。当前针对甲苯气体的解决方法主要依靠吸附方法。该种方法是最简单、有效、环保、廉价等优点。[1]
1 沥青基活性碳纤维的研究过程
1.1 研究原料、设备
实验中主要以通用级的沥青碳纤维作为原料，TP-2060F型气相色谱仪，氢火焰离子化检测器。不锈钢填充柱，长度为 1 m，内径为3 mm，温度内120 ℃，气化温度内1 250 ℃，检测室室内温度为150 ℃，载氮气；ASAP2 000 M型物理吸附仪。
1.2 制备方法和过程
在电子天平中精确称定量沥青基活性碳纤维，将其舰炮在钴盐溶液中，在钴盐溶液中取出后实行干燥；将水蒸气作为实验的活化剂，在900摄氏度的高温下将水进行活化，利用稀盐酸对碳纤维进行清洗，再使用离子水进行情绪，随后采用去离子水清洗，烘干后作为备用。在1 h的火化后，活化计量分别为 20 mL/h、40 mL/h、60 mL/h，最终样品可被记为A、B、C。活化时间延长至80分钟，实验中通水量增加到60 mL/h，记为D。
1.3 吸附能力和表面积和孔结构之间的关系的测试
在低温氮气条件下，测定活性碳纤维的三种样品A、B、C、D性质，画出等温吸附曲线图。按照BET方法对比表面积进行计算，采用D-A法计算平均孔径，采用密度函数理论（DFT）计算孔径分布。
1.4 活性炭甲苯动态吸附
采用连续进样方法对甲苯的吸附穿透曲线进行测定。精确称取20 mg的活性碳纤维，在内径为φ8不锈钢柱实行均匀填充，程度为20 mm。同时要对氮气流量进行调节，最终调配成为甲苯和氮气的混合气体，并且要保证吸附柱的连续性吸入。将吸附柱的出口同气相色谱仪的进口实行连接，采用氢火焰检验出口的甲苯浓度。在活性碳纤维的饱和状态条件下，获得穿透曲线图。
借助外标，并法通过式（1）来计算甲苯进口的浓度。
C0=■（1）
式中，C0指甲苯进口浓度，g/mL；V1代表外标法中基本的进样量mL；P1是穿透曲线的终点响应值，单位是mV；S1代表了甲苯相应峰值面积，mV·min；？籽甲苯代表着甲苯密度，g/mL；V2指气体的总流量，mL·min。
计算活性碳纤维的甲苯吸附量，需要采用Origin7.0Professional软件进行，穿透曲线和纵坐标围成的面积可以借助式（2）计算得出：
q=■（2）
其中，q为活性碳纤维吸附甲苯的量，单位g/g；V1代表的是外标法中算得的甲苯进样量，ml；S测代表样品吸附面积，mV·min；m为吸附柱样品质量，g；S1为V1甲苯相应峰面积，mV·min。
甲苯出口的浓度在下面的（3）式中可以计算得到：
C=■（3）
式中，C为出口浓度，mg/mL；R代表气相色谱的响应值， mV；V1外标法甲苯下的进样量，ml；S1是V1为响应峰值面积， mV·min。
1.5 活性炭再生功能
吸附剂对甲苯的吸附状态达到饱和后，如果无法实现继续循环使用，就会导致资源的浪费和二次污染，在经济效益以及环保角度，吸附剂的再生性能和其吸附性能研究同样十分重要。吸附剂的再生循环利用已经成为了判断其自身性能的重要标准。[3]在Debasish等人的研究中，采用了加热法对载甲苯活性炭纤维再次进行处理，在实施了20次的吸脱循环中，活性碳纤维吸附能力变化不大。华南理工大学学者张小平等人的研究中，进行胶基活性炭的基本吸附和再生研究等。但是关于沥青基活性碳纤维对甲苯的吸附和再生性能研究相关报道比较少。文中将廉价的通用沥青基碳纤维作为实验的原始材料，在钴盐浸渍结合途径和蒸汽活化后得到了活性碳纤维，动态吸附甲苯的性能以及再生循环性能实施了研究。
活性碳纤维的再生功能研究要实行以下步骤：在活性碳纤维的饱和状态下，将吸附装置开关打开，在恒温装置中逐渐升高吸附柱中的高度，实施脱附措施需要在高度纯净的氮气条件下进行，同时还要稳定甲苯在出口处的浓度，最终将整合过程实现完结，并将吸脱过程中的步骤进行重复，并最终完成整个步骤，将吸脱记为一个循环。
2 研究结果和分析
2.1 分析活性碳纤维甲苯吸附能力
三种活性碳纤维样品在18 ℃下的甲苯动态吸附穿透曲线，如图1所示，图1中显示了活性碳纤维对甲苯的穿透曲线形状居于高度的相似性，形状都是典型的倒Z字形，并且显示了穿透曲线经历的穿透过程耗时较短。
为了进一步对活性碳纤维的表面积以及孔径的分布进行研究，以及其同甲苯吸附性能的关系，借助ASAP2 000 M物理吸附仪，对氮气条件下的活性碳纤维的等温吸附曲线实现检测，根据吸附等温曲线求出基本的结构参数，详细数据见表1。
2.2 再生性能分析
活性碳纤维D的吸附穿透曲线，如图2所示，可以得知在20个吸附过程中，D材料对甲苯仍旧具有十分优越的吸附性能，吸附曲线的形状没有过大的变换，充分说明了在活性碳纤维D的空隙结果没有发生变化，说明了在加热再生法条件下制备的活性碳纤维D性能不受影响。
2.3 活性碳纤维在近似条件下的对比
本次实验和相似实验条件的高活性碳纤维和再生活性碳纤维性能实行对比。新活性碳纤维的实验条件为：室温24 ℃环境下的1.00 g活性碳纤维的填充高度为70 mm； 甲苯流量为 0.4 m3/h；甲苯的进口平均浓度为98.5 mg/m3，一次性脱附过程实验条件改变成为：室温环境22 ℃；活性碳纤维质量1.00 g，维持70 mm填充高度；甲苯流量维持在0.4 m3/h；进口甲苯浓度平均值为110.89 mg/m3。实验结果进行显示，活性碳纤维在经历一次性的脱附操作后，和未实施脱附的干燥纤维对比，吸附能力更强，饱和时间也得到了一定延长，穿透时间也更加长。
3 结 语
沥青基活性碳纤维对甲苯的动态吸附量同表面积和孔径之间存在联系；在钴盐催化条件下制备的活性碳纤维吸附能力良好，速度快饱和吸附量较高；沥青基活性碳纤维可以实现循环利用，在经过多次吸附脱附后，吸附甲苯的能力依然较高。本次实验对工业应用具有重要的指导意义，根据工厂的废气排除以及流量和浓度等，可以对正交实现的大致性作出适当的调整，对活性碳纤维的用量和填充高度灵活设置，基于以上实验结果，在实际应用中可以进一步方法实验，将工艺过程进行方法，这样就更有利于工业的实际应用。
参考文献：
[1] 李海燕，陈秋飞，张学军.沥青基活性碳纤维动态吸附甲苯的性能[J].化 工进展，2009，（9）.
[2] 王智慧，张小平，黄华存.活性碳纤维对有机废气的吸附及再生[J].化工 新型材料，2005，（3）.
吸附再生活性污泥法 篇4
普通活性污泥法把活性污泥对有机物的吸附凝聚和氧化分解混在同一曝气池内进行, 适于处理溶解的有机物。对含有大量悬浮和胶体颗粒的废水, 可充分利用活性污泥对其初期吸附量大的特点, 将吸附凝聚和氧化分解分别在两个曝气池中进行, 从而出现了吸附- 再生法。主要特点是将活性污泥法对有机污染物降解的两个过程- 吸附、代谢稳定, 分别在各自的反应器内进行。曝气池被一分为二, 废水先在吸附池内停留数十分钟, 待有机物被充分吸附后, 再进入二沉池进行泥水分离。分离出的活性污泥一部分作为剩余污泥排掉, 另部分回流入再生池继续曝气。再生池中只曝气不进废水, 使活性污泥中吸附的有机物进一步氧化分解, 然后再返回吸附池。
微热再生吸附式干燥机监控系统 篇5
本微热再生吸附式干燥机监控系统, 实现了对多台干燥机的启停控制、设置工作参数、监测运行状态数据、异常情况告警、工作参数查询、告警查询等功能。实现了对干燥机的实时在线监控。
1 系统体系结构
1.1 系统组成
整个系统结构为:用于监控的计算机 (上位机) 通过485总线和最多30台微热再生吸附式干燥机 (下位机) 相连接, 如图1所示。
1.2 系统功能模块
上位机运行吸干机监控系统程序, 该系统程序由4大模块组成。
(1) 串口通信模块。该模块的主要功能是实现计算机与吸干机之间的串口通信, 同时对接收到的数据进行处理, 将下位机传来的参数信息存入预定义的数据结构中。 (2) 主界面模块。该模块的主要功能是实现吸干机的启停控制, 实现吸干机的工作状态显示, 实现吸干机实际工作参数显示, 吸干机工作参数设定。 (3) 故障查询模块:该模块的主要功能是对选定的某一台吸干机进行故障查询, 并将故障的吸干机的序号, 故障编码, 故障名称显示出来。 (4) 参数查询模块:该模块的主要功能是查询选定的某一台吸干机的参数, 并将它们显示出来。 (5) 工作状态动态显示模块:该模块根据吸干机的工作状态参数, 利用不同的颜色动态显示各阀门的开启状态, 罐体工作和再生状态。
2 监控系统开发
2.1 通信技术
本系统的通信模块的通信方法为串口通信, 采用SPCOMM控件进行串口编程。该控件具有丰富的与串口通信密切相关的属性及事件, 提供了对串口的各种操作, 而且支持多线程。
该控件的重要属性有, CommName:串口的名字;BaudRate:波特率;ParityCheck:是否奇偶校验;ByteSize:串口传送字节长度;Parity:奇偶校验方式;StopBits:停止位;
该控件的重要方法有, Startcomm方法用于打开串口, 当打开失败时通常会报错;StopComm方法用于关闭串口, 没有返回值;WriteCommData (pDataToWrite:PChar;dwSizeofDataToWrite:Word) 方法是个带有布尔型返回值的函数, 用于将一个字符串发送到写进程, 发送成功返回true, 发送失败返回false。执行此函数将立即得到返回值, 发送操作随后执行。该函数有两个参数, 其中pDataToWrite是要发送的字符串, dwSizeofDataToWrite是发送字符串的长度。
该控件的重要事件有, OnReceiveData, 当有数据输入缓存时将触发该事件, 在这里对从串口收到的数据进行处理。其对应的procedure Comm1ReceiveData (Sender:TObject;Buffer:Pointer;BufferLength:Word) 中, Buffer指向收到的数据, Buffer Length是收到的数据长度。
2.2 通信协议制定
根据系统的功能, 制定了上下位机的通信数据格式。分为上位机下发命令和下位机上传数据两大类。
上位机下发命令格式为: (EOT) (IDH) (IDL) (DTLH) (DTLL) (C1) (BCCH) (BCCL) 。每个括号内为一个ASCII码字符, 具体含义如下: (EOT) :传输结束, 新一轮通讯开始; (IDH) :从机号 (1~30) 高位, (IDL) :从机号 (1~30) 低位; (DTLH) :数据字节数高位, (DTLL) :数据字节数低位; (C1) :命令数据类型 (31-查询全部设定参数;32-查询现场状态参数与故障代码;33-设定参数;34-控制器启动;3 5-控制器停止。) ; (BCCH) :累加和校验码高位, (BCCL) :累加和校验码低位。
下位机上传数据格式为: (STX) (IDH) (IDL) (DTLH) (DTLL) (C1) (D1) (D2) … (Dn) (F1) (F1) (F2) (F3) (F4) (BCCH) (BCCL) 。具体含义如下: (STX) :文本开始; (IDH) , (IDL) , (DTLH) , (DTLL) , (C1) , (BCCH) , (BCCL) 含义同上所述。 (D1) (D2) … (Dn) 为数据的内容, 根据上传数据内容, 有不同长度的数据和取值。 (F1) , (F2) , (F3) , (F4) 为四种告警参数, 分别为加热器超温, 再生气 (出气) 超限, 进气超限, 加热器超限。
2.3 防止通信冲突
用一台上位机通过RS232/485转换器, 连接多台下位机时, 由于485总线是半双工通信总线, 容易发生通信冲突问题。如:下位机正在向上位机发送信息, 上位机同时也向下位机发送命令, 就出现通信冲突, 使系统功能失败。在上位机监控程序开发时, 必须采用应答确认, 在发下一条查询的原则, 避免通信冲突。
2.4 吸干机工作状态动态显示
吸干机的主要结构有A塔和B塔, A排气阀和B排气阀, A进气阀和B进气阀。如图2所示。
其中, AB塔上有工作和再生状态指示灯, A B进气阀和A B排气阀上有开启指示灯。根据下位机上传的工作状态数据, 可以使用不同的指示灯颜色动态显示吸干机的工作状态。
3 系统使用情况
本系统已经在多个工厂的生产车间实际运行, 实现了对吸干机的远程监测和控制, 提升了生产工作效率, 提升了工业生产自动化管理水平。
摘要：本监控系统实现了计算机通过485总线监测和控制多台干燥机的功能。文中详述了系统的体系结构和功能模块, 并重点论述了系统开发中使用的串口通信技术和上下位机通信协议的制订, 以及防止通信冲突的问题。
关键词：485总线,SPCOMM控件,通信协议
参考文献
[1]张仿彦, 赛奎春, 等.Delphi接口技术开发实例解析[M].北京:机械工业出版社, 2007.
吸附再生 篇6
采用煤来制取烯烃的技术是以煤炭作为原料, 经过煤的气化、合成气制取甲醇、甲醇制取烯烃等一系列的步骤之后, 得到烯烃以及多种下游产品。其中, 通过采用甲醇来制取丙烯和烯烃是煤制取烯烃的关键技术, 将成为通过煤炭制取有机化工原料的重要方式, 同时还是实现由煤化工领域逐步向石油化工领域延伸的一个有效途径。
2、MPT工艺
2.1 Lurgi公司MTP工艺
2.1.1 Lurgi公司MTP工艺简介
MTP工艺是由德国Lurgi公司于上20世纪90年代研发的, 该工艺的主要化学装置为稳定的分子筛催化剂以及固定床反应器。其中, 第一个反应器中的甲醇转化成为二甲醚, 然后在第二个反应器中转化成为丙烯。在整个制取过程中, 反应—再生进行轮流操作。从甲醇装置输送出来的精甲醇被输入二甲醚 (DME) 预反应器当中, 这时在具有高选择、高活性, 并且几乎完全符合工程热力平衡的氛围当中, 甲醇首先被转化成为二甲醚和水。之后, 甲醇、水、二甲醚蒸汽以及循环过程中的烯烃、蒸汽等被送至二甲醚反应器当中。经过这个过程之后, 超过99%的甲醇和二甲醚都被转化成为丙烯。同时, 在每一个反应器中都具有5-6个催化剂床层, 不但每一个床层的工艺条件都接近理论值, 而且各个床层的反应条件都具有最大的丙烯制取率。在整个反应过程中, 反应条件的营造是通过床层之间的小股新鲜料液来进行控制的。最后, 从反应器出来所有产品混合物在经过冷却、分离、压缩、干燥、精馏以及除杂等一系列的后处理之后, 最后得到符合要求的以丙烯为主的一系列有机化合物, 诸如LPG、乙烯和汽油等。
2.1.2 Lurgi公司MTP工艺特点
Lurgi的MTP工艺特点是具有比较高的丙烯制取率;具有专门的沸石催化剂;采用了磨损较低的固定床反应器;所采用的低结焦催化剂能有效的降低循环再生的次数;同时, 在反应温度条件下能实现不连续的再生。
MTP工艺中所采用的催化剂已经由供应商实现了工业化、规模的生产。Lurgi公司所开发的MTP工艺和MTO工艺相比, 其主要的不同之处在于除了催化剂对丙烯具有明显的选择性外, 反应器采用固定床的形式而非流化床, 产出物主要组分为:1.6%的乙烯、71.0%丙烯、1.6%丙烷、焦炭含量小于0.01%。该工艺的副产物与传统工艺相比有明显的减少, 使得接下来的分离提纯的流程更加简单。
3、Lurgi MTP工艺中液烃吸附剂再生工艺过程
Lurgi的MTP工艺中, 反应器当中的烃类产物在经过4级压缩之后在分离罐当中进行气液分离过程。再将液烃送至脱丁烷塔中, 将C4、C4以下的组份以及C4以上的组份进行分离;而气烃则送至脱丙烷塔中, 将C3、C3以下组份以及C3以上的组份进行分离。这时, 需要岁后续工序物料当中的水分进行处理, 以防止管道出现冻堵现象, 而且往往为了保证产品中的丙烯及乙烯中的水含量达到相的要求, 在进行气液分离之后需要对两者进行干燥。而干燥剂的干燥过程是具有一定的吸附周期的, 在其中的含水量超过一定的之后, 需要进行再生。下面将主要对液烃干燥剂的再生操作过程进行论述。
3.1 液烃吸附剂的再生操作过程
3.1.1 再生操作的条件
Lurgi的MTP工艺过程中, 共设有两台液烃干燥器A和B, 而在再生过程则是通过向干燥剂的床层间通人由N2加热炉提供的热N2来完成的。其中, 干燥剂主要采用3A-EPG型分子筛干燥剂, 再生操作的条件如下表l所示。
3.1.2 再生操作过程
在Lurgi的MTP工艺当中, 液烃干燥器A和B通过配置分子筛床层来吸收来自氧化物萃取塔液烃当中的水。就设计的标准来看, 干燥器当中的吸附剂的循环周期一般在48 h以上。假若当干燥的液烃当中的水的含量超过01.×10-5时, 这时候的吸附干燥剂必须再生, 经过再生处理后的干燥器必须马上投入使用。
吸附工艺是由吸附床层的底部开始的, 而再生是由顶部向底部进行的。因此, 在再生循环开始之前必须将液烃干燥器进行排空, 之后再使用高压N2将干燥器当中的液体推到四级分离器当中进行存储。在这之后, 干燥器将被减压至0.4 Mpa, 以便进行再生操作。整个干燥器的再生循环始于加热阶段, 在这个阶段当中, 高压N2通入干燥器当中吸收水分, 然后使用来自于床层母管的干燥冷N2对之进行冷却, 之后再将干燥器加压到操作压力, 使用四级分离器当中的液体来进行填充。最后将新的干燥器设置到再生的位置, 从而取代处于吸附期的干燥器。
3.2 吸附再生工艺
下面主要就干燥器的排空与加热进行论述
3.2.1 干燥器A的排空与减压操作
在再生的准备阶段, 干燥器A内所存储的液体被逐步的转移至四级分离器当中。而从四级分离器当中所排出的液体主要采用液位控制的方式来对液位进行保持。但是在排空的过程中, 干燥器A当中所存储的液体向四级分离器进行转移时, 流量不是采用液位来进行控制的, 而是采用流量来进行控制。这时就需要对液位控制器的两个设置点进行控制:将低设置点设置成为当干燥器A中的液体转移到四级分离器之前能够被激活;高设置点设置成当干燥器A中的液体存储于四级分离器中时能够被利用。
3.2.2 加热过程
在加热时, 需要将干燥器A的N2入口阀打开, 之后使用冷N2供应阀从母管中引入N2, 然后将N2进行加热, 将流量提升至29180kg/h。使用热N2供应阀将热N2引出, 加热干燥器。在对N2的温度进行控制时, 主要采用通过控制加热炉的热N2和和来自母管当中的冷N2的比例来进行调节。温度可以按照下面的梯度逐步进行提升, 直到210℃:
①加热到120℃:15 min
②保持120℃:30 min
③加热至210℃:15min
注意, 在210℃时需要保持通入吸附器的N2 28个0.5 h, 这样才能充分的排除吸附于分子筛当中格的水分。
参考文献
[1]夏春江.甲醇制丙烯工艺中液烃吸附剂再生过程探析.云南化工.2009, 36 (4) .
吸附再生 篇7
关键词：除氟处理,活性氧化铝,氧化铁沉积,再生
据统计,1997年～2006年期间全国地下水年均供水量约为1 050亿m3,占年供水总量的18.9%[1],目前地下水开采是广大农村地区和部分城镇生产、生活供水的主要形式。受地层岩土、水文地球化学和地质构造等条件影响,我国大陆地区地下水中含有铁、锰、氟和砷等无机离子,这些离子的地域分布存在不同程度的重叠,即在部分氟超标的区域也存在着除铁除锰的处理要求[2]。在地下水降氟处理过程中,活性氧化铝吸附是应用最为广泛的技术之一。由于地下水中的铁在溶解氧条件改善的条件下,很容易发生氧化反应生成固态沉积物,因此在铁、氟超标重叠区域,采用活性氧化铝降氟处理过程中,伴随着铁氧化物在氧化铝颗粒表面的沉积现象,相关的研究已表明这一过程可以有效改善氧化铝的氟吸附性能[3]。
本文以氧化铝氟吸附再生过程为核心,通过再生处理方式、铁沉积量变化等方面,研究了铁氧化物沉积后对氧化铝氟吸附能力再生能力的影响,以期为地下水的高效利用提供新的技术思路。
1 试验部分
1)吸附材料的选择。
本实验采用河南巩义产活性氧化铝,粒径1.0 mm～2.5 mm、堆积密度不小于0.72 g/cm2、比表面积不小于30 m2/g,性状为白色球状颗粒。
2)氟化物和铁离子的检测方法。
氟化物检测方法采用氟离子选择电极法,包括氟离子选择电极(上海罗素PF-1型),甘汞电极(上海罗素323型),测定仪器为上海雷磁PHS-3C型酸度计。铁离子的检测采用Hach公司DR-2800,方法编号8147,试剂包编号2301-66,精度为0.009 mg/L～1.400 mg/L。
3)试验水样。
在蒸馏水中分别投加NaF(AR)和FeSO4·7H2O(AR)至需要浓度,投加NaHCO3模拟地下水中离子背景。动态实验中采用西安市第三水厂地下水加入NaF(AR)和FeSO4·7H2O(AR)配制成高浓度含氟、铁原水。
4)铁氧化物的沉积及表面性状表征。
a.铁氧化物沉积。将200 g活化后的活性氧化铝装入直径50 mm、长700 mm的有机玻璃微型滤柱中,采用下向流连续通入浓度为250 mg/L的FeSO4溶液,0.4 m跌水曝气,控制滤速满足出水中总铁浓度小于0.3 mg/L,根据铁沉积质量要求控制运行时间。运行结束后,原本呈白色的活性氧化铝变为黄色,将其取出用蒸馏水洗净,再放入103 ℃的烘箱中烘2 h,冷却待用。b.表面性状表征。c.氧化铝表面铁沉积量分析。覆铁氧化铝经消解处理,测定消解液中铁浓度。消解条件:称取1.000 0 g覆铁氧化铝,用1∶1的盐酸浸没,并在60 rmp的转速下振荡搅拌30 min后,静置24 h待测。
2 结果与讨论
2.1 再生剂的选择
1)氟吸附能力再生性能比较。在实际应用中,氧化铝氟吸附饱和以后进入再生流程,再生剂一般采用硫酸铝或氢氧化钠。铁沉积氧化铝氟吸附饱和后,分别用1%的NaOH和2%的Al2(SO4)3按体积比1∶1浸泡24 h,充分水洗后氟吸附容量见图1。从图1可知,NaOH的再生能力强过Al2(SO4)3,后续实验中均采用NaOH为再生剂。2)再生前后覆铁氧化铝表面性状分析。NaOH再生前后,覆铁氧化铝表面SEM图像见图2。
2.2 再生时间的确定
试验中采用NaOH浸泡再生方式,取30 min和24 h分别代表快速再生和慢速再生条件,再生后覆铁氧化铝氟吸附容量见图3。
氧化铝氟吸附容量与初始氟离子浓度有关,在不同初始氟离子浓度条件下,经过5个再生周期的吸附试验,氟吸附容量测定结果显示再生时间的影响不显著。
2.3 吸附容量衰减规律
对应于不同的初始氟离子浓度,铁氧化物沉积后氧化铝的氟吸附随再生次数的增加而不断减小(见表1)。随着初始氟离子浓度的增加,氧化铝再生处理后氟吸附容量衰减的平均速率增大。文献[4]中给出的氧化铝氟吸附容量衰减速率为0.133 mg/(g·次)(初始氟浓度5.0 mg/L),可见铁氧化物沉积后,氧化铝氟吸附容量衰减速率有所降低。
2.4 铁沉积量对吸附容量衰减率的影响
由图4可知,在初始氟浓度5.0 mg/L条件下,随着铁沉积量增加,氧化铝氟吸附容量衰减率缓慢下降(再生7次),当初始氟浓度增加为10 mg/L后,规律性不强。因此,铁沉积量对吸附容量衰减率的影响与初始吸附条件有关。
3 氧化铝再生机理的讨论
以NaOH为再生剂,进行氧化铝氟吸附再生时遵循以下反应式:
Al2O3·HF+2NaOH→Al2O3·NaOH+NaF+HOH
氧化铝再生过程中,氟吸附容量的衰减主要源于两方面原因:1)氧化铝颗粒呈现半晶质晶型特征,在其孔隙通道内再生剂离子的扩散系数很低,因此再生处理的程度有限;2)氧化铝本身是两性物质,在酸或碱性条件下氧化铝能转化为可溶物种,由于再生剂存在额外消耗,因此不能等同于纯粹意义上的再生过程[5]。
通过自然接触氧化法在氧化铝表面沉积的铁氧化物,经过XPS分析其组成为Fe3O4。铁沉积后氧化铝表面Fe的能谱线扫描分析表明,在采用NaOH再生时,存在Fe的流失,与SEM结果吻合,但具体的铁流失形态不明(见图5)。
4 结语
1)铁沉积氧化铝氟吸附饱和后再生处理时,与Al2(SO4)3相比较,NaOH的再生效果更为优越,再生时间对氟吸附容量变化的影响不显著,采用30 min即可;2)铁氧化物沉积于氧化铝颗粒表面后,再生处理时氟吸附容量的衰减速率有所降低,但铁沉积量的影响不显著;3)在NaOH再生处理过程中,氧化铝表面沉积的铁氧化物存在流失现象。
参考文献
[1]中华人民共和国水利部.2006年中国水资源公报[EB/OL].http://www.mwr.gov.cn.2007-09-27.
[2]李九如.中国生活饮用水地图集[M].北京:中国地图出版社,1990.
[3]M.Streat,K.Hellgardt,N.L.R.Newton.Hydrous ferric oxideas an adsorbent in water treatment.Part 2.Adsorption studies[J].Process safety and environmental protection,2008(86):11-20.
[4]王云波,谭万春,王晓昌,等.沸石、骨炭、活性氧化铝除氟效果研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2002,34(4):325-328.
吸附再生 篇8
为了保证重整反应能持续高苛刻条件下运行, 连续重整装置中设置了催化剂连续再生单元, 然而, 在催化剂的烧焦过程中, 产生水的同时不可避免的造成了催化剂上氯的大量流失, 即再生放空气中含有大量的HCl组分。随着催化剂的老化, 催化剂持氯能力的降低, 再生放空气中的氯化物浓度可达到500~2500ppm (v) 。
为了使再生放空气中有害气体 (HCl) 含量达到环保排放标准, 传统的处理方法采用碱洗技术, 但在装置的实际运行中存在下列问题:
1.1 碱洗系统的p H值不易控制
由于使用的在线p H值仪表经常计量不准, 不易满足工艺要求, 使得碱洗系统的设备经常处于酸性状态, 从而导致碱洗塔、换热器、文丘里洗涤器以及管线等出现严重腐蚀, 从而产生泄露。
1.2 废碱排放控制难度大
当废碱排放量大时, 不但碱液浪费大, 更主要的是增加环境污染程度;当废碱排放量小时, 碱液盐类浓度高, 结晶析出的固体颗粒物沉积于循环碱液泵密封腔内狭小的间隙处, 最终导致循环碱泵不能正常运转, 严重情况下盐类结晶会堵塞碱液管线等;
1.3 碱洗塔操作困难
碱洗塔内由于盐类结晶, 其压降增大, 会导致碱洗塔经常发生过压自保现象, 最终使再生单元出现热停车;基于上述原因, 近年来美国UOP公司开发出了新的氯处理技术—Chlors orb技术, 用来代替传统的碱洗技术。该技术可用于处理催化剂连续再生单元中的两股物流:1) 再生放空气 (RVG) 主要由N2、O2、CO2和H2O组成, Cl含量为500~2500 ppm (v) ;其中Cl最大回收率99%。2) 还原区废气 (RZEG) 主要由H2, CH4, C2H6, 轻烃, H2O组成, Cl含量为10~1000 ppm (v) ;其中Cl最大回收率99%。经Chlors orb技术处理过的再生放空气完全能满足美国环保署空气有害污染物排放国家标准 (NESHAP) 中炼油厂可达到的最大控制技术法规 (RMACTII) 对已建、改造或新建半再生及连续重整装置再生放空气必须满足的最低要求:HCI的脱除率要大于97%或HCI排放浓度低于10ppm (v) 。与碱洗技术相比, 该技术即可节省设备投资, 又可降低氯化剂的消耗。
2 工艺原理
2.1 碱洗技术
碱洗技术是利用酸碱中和的原理, 将含HCl和Cl2的再生烟气和稀碱液在文丘里洗涤器和放空气洗涤塔中充分接触后, 发生中和反应:
在酸碱反应控制良好的情况下, 氯离子即可随废碱液送往处理厂, 再生放空气达到环保排放标准后放空。
2.2 氯吸附技术
铂重整催化剂由氧化铝担体和吸附在担体上的金属所组成。重整催化剂具有双功能特性:金属功能和酸性功能, 金属功能主要由铂金属提供;酸性功能由含氯氧化铝提供。氧化铝作为金属的载体, 同时也是氯化物的载体。为保证重整催化剂的酸性功能, 催化剂必须具有良好的持氯能力。影响重整催化剂持氯能力的因素主要有:水氯比例、操作温度和催化剂比表面积。在水氯比例和催化剂比表面积一定的情况下, 随着操作温度的降低, 重整催化剂的持氯能力有增加的趋势。氯吸附技术正是利用重整催化剂的这一重要特征来实现除氯的, 具体过程是:再生放空气体从再生器烧焦区抽出并冷却到合时温度后, 进入分离料斗低温氯吸附区, 再生放空气体中的氯化物被氯吸附区中的催化剂吸附回收。在这一过程中, 必须选择合适的吸附温度, 因为温度过高时, 催化剂的氯吸附能力会过低;而温度过低时, 特别是当温度低于露点温度时, 放空系统中会出现凝液, 在液相水和HCl共同存在的情况下, 放空系统将会出现严重的腐蚀和泄露。
3 主要设备的变化
3.1 分离料斗
与碱洗技术相比, 采用氯吸附技术时分离料斗结构的变化主要是:
1) 分离料斗下部需设置氯吸附区, 以保证再生放空气与待生催化剂有足够的接触空间和时间;2) 分离料斗中部需设置预热区, 以保证向下流动的催化剂的温度不致于过低。
3.2 再生器
采用氯吸附技术后, 再生器结构的变化主要是:再生器顶部增加了烧焦段入口的挡板, 用于分割至分离料斗和再生气空冷器的两股再生烟气;再生器下部结构没有变化。
3.3 其它设备
由于采用再生放空气 (RVG) 氯吸附技术, 其它设备的区别在于:
1) 碱洗技术需要:放空气洗涤塔;碱液循环泵;碱液冷却器;注碱泵;注碱罐;注水泵;注水罐;再生空冷器风机。合计8台设备。2) 氯吸附技术需要:空气预热器;放空气冷却器;预热器加热器;再生空冷器风机。合计4台设备。
4 投资及经济效益对比
1) 与碱洗技术相比, 采用氯吸附技术时设备投资节省, 但由于催化剂投资增加较多, 使再生气放空处理部分投资增加约10%;2) 与碱洗技术相比, 采用氯吸附技术时所需注入的化学药剂成本节省约60%;3) 与碱洗技术相比, 采用氯吸附技术催化剂再生单元能耗稍小。
5 环保指标
尽管再生放空气 (RVG) 氯吸附技术已经成功应用到了多套连续重整装置中, 但是UOP公司对氯吸附技术的使用效果 (即HCl回收率或放空气中的HCl含量) 不能同时保证, 仅对HCl回收率进行保证 (≮97%) 。国内重整装置按照《中华人民共和国国家标准环境空气质量标准》GB3095-1996规定, 对于HCl气体的排放有明确的规定, 包括排放废气的最高允许浓度和根据排气筒高度确定的最高允许排放速率均不得超标排放。根据使用氯吸附技术的天津石化、大连石化两套重整装置再生烟气的组成设计值可以得出, 当HCl的回收率为97%时, 再生放空气中HCl的含量为67 ppm (v) 稍低于新污染源最高允许排放浓度75ppm (v) , 可以满足GB3095-1996要求。
6 结论
吸附再生 篇9
包装印刷生产过程中使用油墨、粘胶剂和有机溶剂造成了VOCs挥发。根据第一次全国污染源普查资料, 包装印刷行业主要使用的有机溶剂有:乙酸、甲苯、二甲苯、甲乙酮、异丙醇、乙酸乙酯、甲醇、高沸点石油溶剂等, 其中甲苯、二甲苯毒性较大、光化学反应活性大。
目前使用较多的VOCs的治理技术主要有活性炭和活性炭纤维吸附、溶剂吸收、降温冷凝等回收技术和直接燃烧、催化燃烧等销毁技术。
吸附法是利用各种固体吸附剂 (如活性炭颗粒、活性炭纤维、分子筛等) 对排放废气中的污染物进行吸附净化的方法。吸附技术主要包括固定床吸附技术、移动床 (含转轮) 吸附技术、流化床吸附技术和变压吸附技术等。固定床吸附/ 水蒸气脱附/ 冷凝回收工艺和固定床吸附/ 热空气脱附/ 催化燃烧工艺目前在我国应用范围最广, 工艺设备成熟, 是我国有机废气吸附净化的主体工艺[1]。
2 活性炭吸附- 水蒸汽再生法VOCs治理工程
常用的活性炭吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种, 粒状活性炭吸附法最适于处理VOCs浓度为300×10-6~ 5000×10-6的有机废气, 主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等;活性炭纤维吸附低浓度以至痕量的吸附质时更有效, 可用于回收苯乙烯和丙烯腈等, 但费用较高[2]。吸附床一般配置2 台以上, 轮换使用, 当1 台吸附床吸附的有机物达到规定的吸附量时, 换到另1 台吸附床进行吸附净化操作, 同时对1 台吸附床进行水蒸汽脱附再生。大部分的有机物在水中的溶解度很低, 与水蒸汽经过冷凝后可以通过溶剂分离器分层分离回收。但对于醇类等易溶或与水混溶的有机物冷凝后需改用精馏塔装置进行分离回收[1]。整个工艺过程由PLC程序控制, 自动切换, 交替进行吸附、再生和干燥三个工艺过程的操作, 典型工艺流程见图1。
在吸附操作周期内, 吸附了有机气体后吸附床内的温度应低于83℃。水蒸气的温度应低于140℃, 吸附器的净化效率应不低于90%, 已经得到净化的废气应高空排放, 排气筒高度和污染物的排放浓度应满足国家、地方和行业相关排放标准的要求。
固定床吸附器的设计方法主要有经验放大法、传质模型法、改良设计法、Bohart-Adams计算法、Hutchins计算法[3]。
3 活性炭吸附- 水蒸汽再生法的工艺改进
(1) 回收冷凝热。工业化的VOCs回收设备中, 水蒸汽的用量很大, 因此, 可以考虑从脱附后的水蒸汽中回收冷凝热。该方法利用脱附后的水蒸汽冷凝热产生压力低一些的水蒸汽升压后, 再回到脱附操作中使用[4]。使用这种方法, 所需水蒸汽的蒸发潜热大部分能够回收, 扣除水蒸汽升压所需的能量, 还能回收很多能量。
(2) 优化吸附温度。温度对活性炭吸附的影响比较大, 随着温度的上升, 吸附总量不断下降, 而在40℃以后, 出现明显下降。可采取的方法有:吸附器进口装换热器和吸附床内埋冷却管[5]。
(3) 活性炭的改性。活性炭吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和表面化学特性所决定的。通过物理法、化学法以及物理化学联合处理对活性炭进行物理结构特性和表面化学特性的改性可以提高其对VOCs的吸附脱附性能[6]。
(4) 二次污染物控制。当使用湿法前处理装置时, 会产生一定量的含有机物的废水;当吸附剂的再生采用水蒸气置换再生, 后处理采用冷凝分离装置时, 会产生少量但浓度很高的有机废水, 都需要进行处理达标后排放。干法和湿法预处理装置中所产生的粉尘和废渣, 更换下来的过滤材料、吸附剂和催化剂应收集后进行集中处理。
摘要：工业排放有机废气已经成为城市主要污染源之一, 包装印刷行业是涉及VOCs排放的主要工业行业。目前活性炭吸附-水蒸汽再生法是我国有机废气吸附净化的主体工艺, 对包装印刷行业生产过程中产生的有机废气采用活性炭吸附、蒸汽脱附、冷凝分离方法, 处理后的废气可达标排放, 有机溶剂可回收利用。
关键词：活性炭吸附,水蒸汽再生,挥发性有机污染物
参考文献
[1]沈秋月, 羌宁.有机溶剂回收技术的研究[J].四川环境, 2006, 25 (06) :101-105.
[2]孙茂发, 蒋凡军.溶剂回收生产中存在以活性炭纤维取代活性炭的趋势[J].覆铜板资讯.2009 (04) :37-39.
[3]裘兆蓉, 李成益, 姚孟海.固定床吸附器工艺设计计算择优[J].江苏化工, 1991 (03) :41-45.
[4]立本英机, 安部郁夫.活性炭的应用技术:其维持管理及存在问题[M].南京:东南大学出版社, 2002:194-195.
[5]谢裕坛.活性炭吸附治理多组分有机废气的研究[D].杭州:浙江大学, 2002:49-50.