活性炭吸附热空气脱附回收甲苯工艺参数研究

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1、摘要摘要随着我国工业的发展，挥发性有机物(VoCs)的用量逐年增加，受限于现有工艺水平，有相当一部分VOCs以废气形式排入大气，不仅污染环境，严重威胁人类的健康与安全，而且浪费资源。目前，活性炭吸附、水蒸气再生回收VOCs工艺已达工业应用水平，但是该法存在冷凝水二次污染和部分VOCs后续分离困难等问题。本文采用木质活性炭作为吸附剂，以甲苯为回收对象，对于活性炭吸附热气体循环再生冷凝回收工艺中所涉及的一些基本工艺参数进行了测定和研究。实验首先测定了木质和煤质活性炭的甲苯吸附等温线，结果显示木质活性炭对甲苯的吸附容量大。与温度相关的Lang

2、muir方程能够与实验结果较好吻合。根据Calusius—Clapeyron方程计算出木质和煤质活性炭的平均吸附热分别为29．97幺删而J、40．46kJ／tool。改变甲苯入口浓度、表观气速等因素考察活性炭固定床的吸附规律。结果表明：传质区移动速率与表观气速和甲苯入口浓度的关系可以表示为：Y=-O．003266．彤+3．215．X，，Z为表观气速，尼为甲苯入口浓度，但是甲苯入口浓度对传质区移动速率的影响远大于表观气速。传质区长度与甲苯入口浓度和表观气速的关系可以定量表示为：卢1．50．10‘4z+6．63．X?+5．371，彤为甲苯入

3、口浓度，石为表观气速，但是表观气速对传质区长度的影响更明显。活性炭饱和吸附容量与甲苯入口浓度的关系可以表示为：Y=3．948．10。5丘吸附柱温升与甲苯入口浓度、表观气速的关系可以表示为：Y=-2．55546．石+0．000554．X?+6．1330，石为表观气速，彤为甲苯入口浓度，甲苯入口浓度对柱温的影响远大于表观气速。本研究测定了不同热空气流量和温度条件下的木质活性炭脱附曲线，并计算出甲苯在木质活性炭上的脱附活化能为49．22帕J。增大热空气流量或提高热空气温度，可以缩短脱附时间，提高脱附率。当脱附条件相同时，脱附时间与原始固相浓度

4、基本无关。计算得知脱附温度在124卿183鲥脱附过程存在能耗谷值。脱附后热床层直接吸附甲苯的研究结果表明：热床层直接吸附时，床层厚度大的穿透曲线传质区中心点斜率大，等浓度、等表观气速时热床层的传质区摘要移动速率高于冷床层，且甲苯入口浓度对传质区移动速率的影响变大，表观气速对传质区移动速率的影响减弱。活性炭的甲苯吸附容量损失率与表观气速、甲苯入口浓度的关系为：Y=31．88．X,-0．005*X?，石为表观气速，尼为甲苯入口浓度。在高甲苯入口浓度的情况下，可以直接采用热床层进行吸附操作。本研究最后探索了湿度对于活性炭固定床吸附甲苯性能的影

5、响，结果表明：湿度增加，将导致活性炭床层甲苯吸附容量的减少，且水蒸气先于甲苯穿透活性炭床层。热床层的甲苯吸附容量与表观气速、水蒸气浓度、甲苯入口浓度的关系可以表示为?=--0．0833．X,-0．00725．Xz+1．123*Ys，彤为表观气速，尼为水蒸气浓度，石为甲苯入口浓度。关键词：木质活性碳，甲苯，传质区移动速率，等量吸附热，平均吸附热，脱附活化能，热床层吸附，湿度，吸附容量ⅡABSTRACTWiththedevelopmentofindustry,theconsumptionofvolatileorganiccompoundsi

6、ncreasedyearbyyear．AconsiderablenumberofVOCswereemittedintoatmosphere，whichwerenotonlyharmfultoenvironmentandhumanhealth，butalsoawasteofresource．Atpresent，watervaporregeneratingactivatedcarbonandrecoveryingVOCshadrealisedindustrialapplications．Buttherewereproblemssuchasc

7、ondensationwatersecondpollutionanddifficulttoseparatesomeVOCsfromwater．Inthispaper,wood-derivedactivatedcarbonwasusedasadsorbentandtolueneWasusedastargetadsorbate．Someparametersofactivatedcarbonadsorptionwithhotgaspurgeregenerationprocessforrecoveryingtoluenewerestudied．

8、Firstofall，thetolueneadsorptionisothermofwood—derivedandcoal-derivedactivatedcarbonweredeterminedsepera