活性炭吸附甲醇气体

活性炭气体吸附毕业论文(关于活性炭对有害气体的吸附原理及生产工艺流程)

1.关于活性炭对有害气体的吸附原理及生产工艺流程

PF-E型有机废气活性炭吸附--催化燃烧脱附净化装置

一、简述

有机废气处理一般有催化燃烧法，活性炭吸附脱附法，直燃式等几种方法，当废气总浓度为1000g/m3以下，出口温度小于45℃，其性质属于低浓度废气。因此选择活性炭吸附——催化燃烧脱附较为合理。

本系列设备，系统设计完善，附属设备配套齐全，净化效率高，自动化程度高。在国内处于领先地位，它广泛用于石油、化工、橡胶、涂装、印刷等行业中，苯类废气以及其它有机废气均能净化。它能有效地净化环境、消除污染、改善劳动操作条件，确保工人身体健康，并能解决二次污染。

系统采用PLC可编程控制器对设备进行控制。系统设置了自动、软手动、硬手动三种控制方法。在设备安全运行方面设置了催化室的超温报警、吸附床超温报警、风机故障、风机欠压报警、阀门故障报警等功能。另外，当脱附停止工作时，可以延时风机运行时间（延时时间可设定），保证设备安全、可靠运行。基本做到控制自动化，操作简单化。

二、流程：

说明：吸咐工作间断时，进行再生脱附。

三、原理

活性炭吸附的实质是利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂吸附到活性炭中并浓缩，经活性炭吸附净化后的气体直接排空，其实质是一个吸附浓缩的过程。并没有把有机溶剂处理掉。是一个物理过程。

催化燃烧脱附的实质是利用催化燃烧的热空气加热活性炭中被吸附的有机溶剂，使之达到溶剂的沸点，使有机溶剂从活性炭中脱附出来，并且把这高浓度的废气引入到催化燃烧反应器中。在~250℃的催化起燃温度下，通过催化剂的作用进行氧化反应转化为无害的水和二气化碳排入大气。是一个化学反应过程。并非明火的燃烧，且能彻底解决脱附时的二次污染。

活性炭吸附—催化燃烧脱附是把以上两者的优点有效地结合起来。即先利用活性炭进行吸附浓缩，当活性炭吸附达到饱和时，利用电加热启动催化燃烧设备，并利用热空气局部加热活性炭吸附床，当催化燃烧反应床加热到~250℃，活性炭吸附床局部达到60~110℃时，从吸附床解吸出来的高浓度废气就可以在催化反应床中进行氧化反应。反应后的高温气体经换热器的换热，换热后的气体一部分回用送入活性炭吸附床进行脱附，另一部分排入大气。脱附出来的废气经换热器换热后温度迅速提高了。这样能使催化燃烧装置及脱附达到小功率或无功率运行。

四、型号、技术参数

序号项目\型号 PF-E-500 PF-E1000 PF-E-1500

1 活性炭吸附净化装置处理风量 5000m3/h 10000m3/h 15000m3/h

外形尺寸 2500*1500*1850 3000*2500*2900 4200*3000*3600

装机功率 0.75kw 0.75kw 1.1kw

2 催化燃烧脱附净化装置处理风量 1000m3/h 2000m3/h 3000m3/h

外形尺寸 1050*800*1730 1450*800*1980 1650*1350*2430

装机功率 27kw 39kw 49.5kw

3 吸附风机型号 4-68No4.5A 4-68No6.3C 4-68No6.5C25

功率 7.5kw 11kw 15kw

4 脱附风机型号 Y6-30No4.8C Y6-30No6.5C y5-48No5C

功率 3kw 5.5kw 7.5kw

5 空气加热器型号 1350*800*750 1750*800*800 1950*1350*1000

功率 18kw 24kw 27kw

6 蜂窝体活性碳装量 2.1M3 3.1M3 4.2M3

7 蜂窝体催化剂装量 0.1M3 0.2M3 0.3M3

8 吸入浓度 9 吸入温度

2.活性炭吸附法的吸附工艺

在油库，当油罐车装载汽油的时候，原来空油罐里的油气和空气与装载的液态产品挥发的油气相混合，这种混合气体被装载入油罐的产品所代替。随着液体注满空的油罐车，液体把空气和油气从油罐顶部挤出，通过一根油气软管进入集汽管道系统。油气通过集汽管道系统流入一个汽液分离器。该汽液分离器能从油气中分离出液态汽油，还能用泵抽回油罐。之后完全不带液体的油气流入油气回收系统。

进入油气回收系统之后，油气进入两个吸附塔中的一个。每个吸附塔都装满了特殊的活性炭。空气-油气混合气体中的碳氢化合物被吸到活性炭粒子表面，并在大气条件下停留在那里。混合气体中的空气成分不受活性炭的影响，通过活性炭之后进入大气，中间不再掺杂碳氢化合物。在吸附过程中，特殊的活性炭利用表面动能的动力吸引碳氢化合物，油气回收装置使用的特殊活性炭，它有很大的表面吸收面积。这么大的表面面积使每公斤活性炭可吸附多达0.5公斤碳氢化合物。

当空气-碳氢化合物混合气体通过巨大的吸收表面之后，碳氢化合物被吸引到活性炭表面，并停留在这里直到出现更大的反向力。这种吸引的现象叫做“吸附”。

3.活性炭吸附气体的能力随温度

活性炭结构以及吸附功能概述2011-03-17 9:21活性炭在结构上有两大特点：

一是内部与表面孔隙发达。由孔隙直径大小分为三类：大孔（φ≥50nm），约占总孔容积的10~30%；微孔（φ≤2nm）约占总孔容积的60~90%；中孔又称过渡孔（2nm≤φ≤50nm），约占总孔容积的5~7%。孔隙平均直径约为1.5nm。

二是比表面积大。即1克活性炭粒子的表面积与所有孔隙面积的总和，一般活性炭为500㎡/g至1500㎡/g，国外的超级活性炭可达3000㎡/g（约为足球场面积）。孔隙结构越发达比表面积越大，其吸附功能越强。

吸附功能及原理

吸附功能主要是指活性炭可以吸收固体、液体、气体中有害物质的分子。具有微孔的活性炭主要用于对气体的吸附；过渡孔较多及平均孔径较大的活性炭多用于液体的吸附。吸附功能主要得益于分子运动特点，因为气体的分子始终在做无规则的微观运动，吸附的速度与室内的温度、压强、气体流速、气体浓度有关。由于在活性炭表面及内部有无数相互联通的孔，在孔的整个空间存在着吸附力场，被吸附分子进入孔内，将受到孔四周吸附力的同时作用，使活性炭具有极强的吸附能力。（主要是利用自然碰撞，不断将被吸收物质分子挤到活性炭内空中）。

评价活性炭的好坏：一是孔的多少，二是孔间是否联通，即孔隙发达程度。

影响活性炭吸附的因素

①活性炭自身：

A、具有适宜吸附的孔径。最理想的活性炭是具有大量稍大于吸附物分子的孔。孔太小，吸附物进不去；孔太大，使单位体积的表面积减少，也就是比表面积小，导致吸附能力减小。

B、比表面积：它是1克活性炭具有颗粒的外表面积与颗粒内孔隙的内表面积的总和。活性炭的比表面积通常为500---1500平方米/克，可以通过比表面积来表述孔隙发达程度。比表面积越大，通常活性炭吸附能力强。

②外界条件：与室内空气的温度、流速、压强、有害气体的浓度有关。

温度：在一定温度范围内，（-30℃至40℃）温度越高，吸附速度越快；（分子由于温度高，做无规则运动的速度会增加，分子动能增加，促使被活性炭吸收速度加快。）

流速：室内空气流速越大，吸附速度越快。

压强：压强越大，吸附速度越快。

有害气体的浓度：有害气体浓度越大，吸附效果越明显。

毫无疑问活性炭具有高效吸附功能，那么，为什么活性炭只吸收毒气而放过氧气、氮气呢？这是因为活性炭的吸附作用同被吸附的气体的分子大小与活性炭孔径匹配有关，而孔径大小的分布由活化条件来控制。此外，还与被吸附气体的活性炭沸点有关。沸点越高的气体，活性炭对它的吸附量越大。大多数毒气的沸点比氧气、氮气高得多。

4.活性炭吸附气体的能力与温度的关系

活性炭绝大多数都是物理吸附，小部分是化学吸附，所以可以看成一个典型的物理吸附来考虑，我想你自己也能想到了。

温度越低，吸附能力越强，吸附的速度越慢，吸附的时间也越长。

温度越高，吸附能力越差，吸附的速度越快，吸附的时间也越短。

但是随着温度的上升，吸附速度是变的更大，所以一般客户都会在吸附温度造成的吸附时间和吸附能力上有个最佳的工艺选择。自己考虑。

我只是卖活性炭的，虽然是进口活性炭。

5.活性炭生产工艺与其吸附气体性能之间的关系

吸附性质是活性炭的首要性质。活性炭具有像石墨晶粒却无规则地排列的微晶。在活化过程中微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圆筒孔形状，活性炭按一定方法计算孔隙的半径大小可分为二类：

(1) 按IUPAC分：

微孔 <1.0nm

中孔 1-25nm

大孔 >25nm。

(2) 按习惯分：

微孔 <150nm

中孔 150-20 000nm

大孔 >20 000nm。

由于这些孔隙，特别是微孔提供了巨大的表面积。

活性炭微孔的孔隙容积一般只有0.25-0.9mL/g，孔隙数量约为1020个/g，全部微孔表面积约为500-1500m2/g，通常以BET法测算，也有称高达3500-5000 m2/g的。活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中，因此除了有些大分子进不了外，微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0mL/g，表面积最高可达几百平方米，一般只有活性炭总蚕种的约5%。其作用能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大的分子。

大孔的孔隙容积一般约为0.2-0.5 mL/g，表面积只约0.5-2 m2/g，其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去；二是作为催化载体时，催化剂常少量沉淀在微孔内，大都沉淀在大孔和中孔之中。

所提的活性炭表面积理应包括内表面积和外表面积，事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积，因此不能误认为：把活性炭研碎磨细会明显提高表面积从而提高吸附力。

很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物为流体，在一定温度和压力下被活性炭吸附，在高温低压下被吸附物又解吸出来，活性炭内表面恢复原状。这是广泛应用的物理吸附，学术上又称为范德华吸附。

活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温、密度比水小，是多空的疏水性吸附剂