+86-15851065970

Адсорбция активированным углем в сочетании с каталитическим сжиганием (CO) представляет собой высокоэффективную и экономичную технологию очистки ЛОС, подходящую для утилизации органических отработанных газов со средней и низкой концентрацией и высокой скоростью воздушного потока. В этом процессе используется адсорбция активированным углем для концентрирования ЛОС, которые впоследствии разлагаются на CO₂ и H₂O посредством каталитического сжигания.
Адсорбция активированным углем в сочетании с каталитическим сжиганием (CO) представляет собой высокоэффективную и экономичную технологию очистки ЛОС, подходящую для утилизации органических отработанных газов со средней и низкой концентрацией и высокой скоростью воздушного потока. В этом процессе используется адсорбция активированным углем для концентрирования ЛОС, которые впоследствии разлагаются на CO₂ и H₂O посредством каталитического сжигания. Он обладает такими преимуществами, как высокая эффективность очистки, низкое энергопотребление и стабильная работа. Ниже приводится подробный анализ этой технологии:
I. Принцип процесса
1. Стадия адсорбции активированным углем
Механизм адсорбции: активированный уголь обладает высокой удельной поверхностью (500–1500 м²/г) и обильной микропористой структурой, что позволяет эффективно адсорбировать молекулы ЛОС (такие как ароматические соединения, эфиры, кетоны и т. д.).
Процесс работы: после предварительной обработки (фильтрация, регулировка температуры и влажности) отработанный газ поступает в адсорбционный слой активированного угля.
ЛОС адсорбируются активированным углем, а очищенный газ выводится в соответствии с нормами.
Когда активированный уголь достигает адсорбционной насыщенности (обычно 10–30 % от весовой адсорбционной способности), требуется десорбция и регенерация.
2. Стадия каталитического сжигания (CO)
Механизм каталитической реакции: под воздействием катализаторов (например, драгоценных металлов, таких как Pt, Pd, Rh, или оксидов переходных металлов) ЛОС подвергаются окислительному разложению при относительно низких температурах (250–400 °C) с образованием CO₂ и H₂O.
Процесс работы:
Высококонцентрированные ЛОС (концентрация может увеличиваться в 10–20 раз) после десорбции поступают в реактор каталитического сжигания.
На поверхности катализатора происходит бесплотное сжигание с выделением тепла.
Очищенный газ выводится, а часть тепла может быть использована для десорбции или подогрева входного газа.
3. Цикл десорбции-каталитического сжигания
Адсорбция активированным углем → Насыщение → Термическая десорбция азотом/воздухом → Каталитическое сжигание → Рекуперация тепла → Регенерация активированного угля → Циклическая работа.
Характеристики: Позволяет обрабатывать концентрацию ЛОС, снижая энергопотребление при эксплуатации.
II. Последовательность процессов
Предварительная обработка (опционально): фильтрация (удаление твердых частиц), регулировка температуры (для предотвращения повреждения активированного угля высокой температурой), регулировка влажности (для предотвращения конденсации).
Адсорбция активированным углем: отработанный газ поступает в адсорбционный слой, где происходит адсорбция ЛОС, и очищенный газ выводится.
Десорбция и регенерация: когда активированный уголь достигает насыщения адсорбцией, в него вводится горячий азот или воздух (100–150 °C) для десорбции и высвобождения высококонцентрированных ЛОС.
Каталитическое сжигание: десорбированный газ поступает в каталитический реактор, где под действием катализатора подвергается окислительному разложению.
Рекуперация тепла: тепло, выделяемое при каталитическом сжигании, может использоваться для предварительного нагрева десорбированного газа или поступающего воздуха, что снижает потребление энергии.
Выбросы: очищенный газ выпускается в соответствии с нормами (концентрация ЛОС ≤ 10–50 мг/м³).
III. Основное оборудование и конструктивные особенности
1. Блок адсорбции активированным углем
Типы активированного угля:
Гранулированный активированный уголь (GAC): подходит для низкоконцентрированных ЛОС, удобен в замене.
Сотовый активированный уголь: низкое сопротивление и высокая удельная поверхность, идеально подходит для очистки больших объемов воздуха.
Активированное углеродное волокно (ACF): высокая эффективность адсорбции, но относительно высокая стоимость.
Конструкция адсорбционного слоя:
Один слой или несколько слоев, работающих последовательно/параллельно, для обеспечения непрерывных циклов адсорбции-десорбции.
Взрывозащищенная конструкция (ЛОС являются горючими; требуются взрывозащищенные вентиляторы и диски сброса давления).
2. Установки каталитического сжигания
Выбор катализатора:
Катализаторы из драгоценных металлов (Pt/Pd/Rh): высокая активность, низкая температура воспламенения (200–300 °C), но высокая стоимость.
Катализаторы из оксидов переходных металлов (CuO, MnO₂ и т. д.): низкая стоимость, но требуют более высоких температур (300–400 °C).
Конструкция реактора:
Каталитический реактор с неподвижным слоем: простая конструкция, подходит для непрерывной работы.
Каталитический реактор с кипящим слоем: высокая эффективность теплопередачи, но сложное оборудование.
Регулирование температуры:
Требуется точное регулирование температуры (для предотвращения деактивации катализатора или неполного сгорания).
3. Система десорбции
Методы десорбции:
Десорбция горячим воздухом: широко используется (100–150 °C), но требует взрывозащищенной конструкции.
Десорбция азотом: безопасна (бескислородная среда), но более дорогая.
Десорбционный вентилятор: должен быть коррозионностойким и устойчивым к высоким температурам.
4. Система рекуперации тепла
Теплообменник: рекуперирует тепло от каталитического сжигания для десорбции или подогрева входного газа.
Экономия энергии: может снизить энергопотребление при эксплуатации на 30–50 %.
IV. Технические преимущества и ограничения
Преимущества
✅ Высокая эффективность: степень удаления ЛОС ≥95% (превышает 98% при каталитическом сжигании).
✅ Энергоэффективность: рекуперация тепла снижает эксплуатационные расходы, особенно подходит для ЛОС с низкой концентрацией.
✅ Автоматизация: управление с помощью ПЛК позволяет автоматически переключаться между фазами адсорбции, десорбции и каталитического сжигания.
✅ Универсальность: применим к различным ЛОС (бензольные соединения, эфиры, кетоны и т. д.).
Ограничения
❌ Затраты на замену активированного угля: требует периодической замены (обычно каждые 1–3 года) с высокими затратами на утилизацию опасных отходов.
❌ Деактивация катализатора: длительная эксплуатация может привести к снижению активности из-за накопления углерода или отравления (например, серой или галогенами).
❌ Строгие требования к взрывозащите: ЛОС являются легковоспламеняющимися, что требует строгой взрывозащищенной конструкции (например, взрывозащищенные вентиляторы, диски сброса давления).
❌ Более высокие начальные инвестиции: стоимость оборудования превышает стоимость отдельных систем адсорбции активированным углем или RTO.