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變壓吸附處理二組分有機(jī)廢氣

　　變壓活性炭吸附氣體分離技術(shù)在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用；因?yàn)樗哂心芎牡汀⑼顿Y少、流程簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。本文利用兩塔三步驟變壓吸附裝置實(shí)驗(yàn)研究了變壓吸附對(duì)高濃度二元有機(jī)廢氣的凈化，研究了影響凈化效果的幾種因素，為變壓吸附在多組分有機(jī)廢氣處理領(lǐng)域的進(jìn)一步提供理論基礎(chǔ)。

　　一、研究變壓吸附處理二組分有機(jī)廢氣材料與方法
　　1.實(shí)驗(yàn)材料
　　吸附劑:活性炭CNA-230 (柱狀，吸附前，在403K下至少干燥3h)；吸附質(zhì):甲苯,二甲苯(分析純)。

　　2.實(shí)驗(yàn)裝置
　　該裝置由配氣系統(tǒng)、變壓吸附裝置、測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，如圖1所示。在每個(gè)吸附柱的上部和F部設(shè)有兩個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，以測(cè)定吸附柱中的溫度，圖1中T代表溫度測(cè)點(diǎn)，壓力測(cè)點(diǎn)設(shè)在吸附柱的上部，P表示壓力測(cè)點(diǎn)。

　　變壓吸附裝置進(jìn)口和出口甲苯、二甲苯濃度的測(cè)定采用氣相色譜法。待測(cè)氣體使用六通閥進(jìn)樣,FID檢測(cè)。色諧條件為;柱室溫度373.15K,色譜柱為毛細(xì)管柱,檢測(cè)室溫度373.15K,載氣為高純氮?dú)狻?/span>

　　二、研究變壓吸附處理二組分有機(jī)廢氣結(jié)果與分析

　　1.脫附壓力(脫附氣流量)對(duì)處理效果的影響

　　吸附柱裝填0.2m活性炭,在293.15K,濕度為25%的條件下對(duì)甲苯、二甲苯二元有機(jī)氣體進(jìn)行變壓吸附處理,二元有機(jī)氣體流量為0.75m³/h^-1,吸附裝置進(jìn)口處的濃度為:甲苯3.65g/m³,二甲苯40.50g/m³。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,吸附柱內(nèi)溫度變化在2K以?xún)?nèi),可不考慮溫度的影響。

　　圖2是在相同的操作條件下，脫附壓力的改變對(duì)凈化氣濃度的影響。圖中左側(cè)縱坐標(biāo)C表示二甲苯濃度，右側(cè)縱坐標(biāo)C表示甲苯濃度，橫坐標(biāo)P表示脫附壓力。脫附壓力越大，脫附氣流量越大，凈化氣流量越小，有機(jī)氣體被濃縮的倍數(shù)減少，越不利于有機(jī)氣體的回收。從圖2中可以看出;當(dāng)脫附壓力大于0.30 MPa時(shí)壓力有所上升，說(shuō)明甲苯與該活性炭的結(jié)合力較大，當(dāng)脫附壓力較大時(shí)增大脫附氣的流量對(duì)甲苯的脫附無(wú)效果;因此以活性炭為吸附劑采用變壓吸附處理甲苯、二甲苯度氣時(shí)，脫附壓力不宜高于0.30 MPa。

　　2.濕度對(duì)處理效果的影響

　　吸附柱裝填0.2 m活性炭，在293.15 K,脫附壓力為0.025 MPa的條件下對(duì)甲笨，二甲苯二元有機(jī)氣體進(jìn)行變壓吸附處理，二元有機(jī)氣體流量為0.75m³ /h^-1,吸附裝置進(jìn)口處的濃度為:甲苯13.65g/m^-3,二甲苯40.50g/m^-3變壓吸附;見(jiàn)圖3。

　　從圖3中可以看出:在相同的操作條件下，凈化氣濃度隨著相對(duì)濕度的增大而增大，水蒸汽的存在對(duì)有機(jī)氣體在活性炭上的吸附有抑制作用。當(dāng)RH<50%時(shí)，抑制作用較小可以忽略不計(jì)；當(dāng)RH>60%時(shí)抑制作用隨相對(duì)濕度的增大變得非常明顯。

　　3.二組分之間的相互影響

　　吸附柱裝填0.2 m活性炭，在293.15K, 濕度為25%，脫附壓力為0.030 MPa的條件下對(duì)甲苯、二甲苯二元有機(jī)氣體進(jìn)行變壓吸附處理，二元有機(jī)氣體流量為0.75 m³/h^-1。首先，維持進(jìn)氣中二甲苯濃度為40.50g/m³不變，改變進(jìn)氣中甲苯濃度，考察凈化氣中二甲苯濃度的變化，然后維持進(jìn)氣中甲苯濃度為13.65g/m³不變，改變進(jìn)氣中二甲苯濃度，考察凈化氣中甲苯濃度的變化；見(jiàn)圖4。

　　從圖4可以看出:維持進(jìn)氣中二甲苯濃度不変,吸附裝置進(jìn)氣中甲苯濃度增大,則凈化氣中二甲苯的濃度增大;維持進(jìn)氣中甲苯濃度不變,進(jìn)氣中二甲苯濃度增大時(shí)凈化氣中甲苯的濃度增大。這是由于該活性炭對(duì)甲苯、二甲苯的吸附量相同,甲苯與二甲苯之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附,一種物質(zhì)在活性炭上的吸附會(huì)阻礙另一種物質(zhì)的吸附。

　　研究變壓吸附處理二組分有機(jī)廢氣結(jié)構(gòu)表明：采用常壓吸附,直空脫附的變壓吸附過(guò)程處理甲苯、二甲苯二元有機(jī)廢氣時(shí),脫附時(shí)壓力不宜高于0.30MPa；變壓吸附過(guò)程中,甲苯、二甲苯之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附,進(jìn)氣中一種物質(zhì)濃度的增大會(huì)使得另一種物質(zhì)在浄化氣中的濃度升高。