諸城市吉豐機械科技有限公司作者
使用活性炭處理有機廢氣,是企業(yè)VOCs治理普遍通用的做法。目前,在電子廠廢氣處理、化工行業(yè)廢氣處理等組合工藝中,基本上都會用到活性炭吸附裝置?;蛘哒f在應(yīng)急排空系統(tǒng)末端的VOCs處理,都會使用活性炭吸附箱。那么作為VOCs治理市場應(yīng)用如此廣泛的活性炭吸附工藝,其廢氣處理系統(tǒng)的安全性,其實是很少有人能*掌握的。圍繞企業(yè)使用活性炭處理有機廢氣的安全問題,吉豐科技結(jié)合企業(yè)廢氣處理現(xiàn)場設(shè)備維保的技術(shù)經(jīng)驗,主要以下方面為你做詳細講解。
一、活性炭制備及特性
活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭,將有機原料(果殼、煤、木材等)在隔絕空氣的條件下加熱,以減少非碳成分(該過程稱為炭化),然后與特定氣體反應(yīng),表面被侵蝕,產(chǎn)生微孔發(fā)達的結(jié)構(gòu)(此過程稱為活化)。由于活化的過程是一個微觀過程,即大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕,所以造成了活性炭表面具有無數(shù)細小孔隙。
活性炭表面的微孔直徑大多在2~50nm之間,即使是少量的活性炭,也有巨大的表面積,每克活性炭的表面積為500~1500m2,活性炭的一切應(yīng)用,幾乎都基于活性炭的這一特點。
正是基于這一點,故在有機廢氣處理時使用顆粒活性炭,讓氣流通過活性炭層進行吸附,進而降低有機廢氣的濃度。而吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程,分子的自由能會降低,因此,吸附過程是放熱過程,所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。
VOCs在活性炭中,除了有物理吸附現(xiàn)象外,活性炭本身以及吸附的有機物還會與氧氣發(fā)生緩慢氧化,其較大的比表面積會也會加劇這一氧化的過程。此外當廢氣中含有一些不相容的化學(xué)物質(zhì)時,其不相容反應(yīng)在活性炭的催化下也會加速。這些都是放熱的過程,同樣會引起活性炭的熱積聚風(fēng)險。
二、活性炭吸附裝置事故原因及分析
參照以往發(fā)生過的活性炭箱、罐事故場景,多具備以下特征:
事故多發(fā)生在夏季高溫,事故當日氣溫較高,太陽直射時間較長,白天平均氣溫達到了32℃以上。
著火的活性炭吸附罐中的活性炭長時間未更換環(huán),灰分雜質(zhì)很多。
經(jīng)過活性炭吸附箱的廢氣成分比較復(fù)雜。含有丙酮、乙酸乙酯、醇類、二氯甲烷、有機胺類以及酸性廢氣及堿性廢氣。
事故當天廢氣的濃度波動較大,均發(fā)生在低工況時,廢氣量減少,部分空氣直接進入了廢氣中。
結(jié)合事故發(fā)生時的現(xiàn)場調(diào)查、生產(chǎn)情況、以往異常情況分析,推測這幾起活性炭吸附罐著火和爆炸的直接原因:氣溫較高的情況下,工況復(fù)雜的廢氣經(jīng)過活性炭處理(吸附)過程中發(fā)熱(物理和化學(xué))。由于活性炭長時間未更換,灰分較高,床層散熱較差,不利于對流散熱。致使熱量在床層中積聚,在其中形成局部熱點。導(dǎo)致其溫度達到活性炭的自燃點或溫度達到了混合有機物氣體的閃點。同時部分空氣進入廢氣中與可燃物形成爆炸性混合氣體,*終導(dǎo)致了事故的發(fā)生。(當然靜電也可能是一個可能的點燃源)
活性炭吸附是放熱過程,有機物的吸附和氧化會釋放出大量熱量。對于一些成分復(fù)雜的化合物(可能會發(fā)生不相容的反應(yīng)而放熱),在活性炭表面上的吸附和反應(yīng)會釋放出大量的熱量,尤其是如果廢氣中的化學(xué)品濃度很高時。其放熱過程能否達到著火點取決于最終的熱量平衡,即能否及時的將熱量轉(zhuǎn)移走。而在吸附過程中,熱移出的方式主要靠對流。對流不利(風(fēng)量較?。┑臅r候,熱量累計,碳床中的溫度將升高到其著火溫度,從而導(dǎo)致可燃廢氣混合物被點燃或活性炭自燃。
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