吸附法脫除R22的研究

張匯霞，劉一靜，楊 寧，黃 野(. 四川天一科技股份有限公司，成都 605； . 中國石油 四川石化有限責任公司，成都 6930)

吸附法脫除R22的研究

張匯霞1，劉一靜1，楊 寧1，黃 野2
(1. 四川天一科技股份有限公司，成都 610225； 2. 中國石油 四川石化有限責任公司，成都 611930)

通過吸附模擬實驗，評價研究多種吸附劑對不同濃度二氟一氯甲烷(CHClF2，簡稱R22)的吸附特性，并測試當要求R22凈化精度小于4%體積分數(shù)時不同吸附劑的吸附容量，確定吸附法凈化脫除R22的可行性及工藝條件。

R22；吸附；凈化；脫除

1 前 言

R22是氟利昂家族的一員，屬于氫氯氟烴類。氟里昂是飽和烴類(碳氫化合物)鹵族衍生物總稱，是上世紀30年代隨著化學工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一類制冷劑，它的出現(xiàn)解決了制冷空調(diào)界對制冷劑的尋求。40年代開始應用于裂解制備四氟乙烯單體。主要生產(chǎn)廠商有：杜邦、霍尼韋爾、阿托菲納、日本大金等。

氟里昂能夠破壞臭氧層是因為制冷劑中有氯元素的存在，而且隨著氯原子數(shù)量的增加，對臭氧層破壞能力增加，隨著氫元素含量的增加對臭氧層破壞能力降低；造成溫室效應主要是因為制冷劑在緩慢氧化分解過程中，生成大量的溫室氣體，如二氧化碳等。

R22是消耗臭氧層物質(zhì)的過渡性產(chǎn)品，其對臭氧層的破壞作用較小，根據(jù)《蒙特利爾協(xié)定》的規(guī)定，近年內(nèi)發(fā)達國家將逐步替代R22的使用(原料用途除外)，而發(fā)展中國家仍可生產(chǎn)和使用較長時期。

R22為低毒物質(zhì)，工作中接觸此物質(zhì)的基本途徑是皮膚接觸與呼吸接觸。如同大多數(shù)液化氣體一樣，接觸到迅速揮發(fā)的氣體或寒冷氣體會凍傷組織。根據(jù)動物單次接觸試驗，一般吸入此物質(zhì)無毒。然而，高濃度氣體會影響神經(jīng)系統(tǒng)，并產(chǎn)生快速麻醉效果。稠密的氣體會減少可供呼吸的氧氣，引起頭痛、頭暈、困倦、發(fā)紺及肌肉失控直至衰退等癥狀。長期處于缺氧環(huán)境下可能致命。吸入此物質(zhì)可能增加心臟對腎上腺素的敏感性，從而導致心律不齊和心臟功能衰退。因此較高的R22含量仍然會造成人員窒息等傷害。高濃度接觸時可佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)，為了保證在有R22散放情況下的人員安全，需開發(fā)一種高效可靠的脫除R22的方法。本課題通過變壓吸附法實驗研究了多種吸附劑對不同濃度R22的吸附特性，確定了一種吸附法脫除R22的方法。

2 實驗裝置及流程

2.1 實驗裝置流程示意圖

圖1 實驗裝置流程圖

2.2 流程簡述

原料氣在吸附壓力0.02 MPa，溫度≤40℃的條件下進入吸附分離系統(tǒng)。原料氣中的R22組分被選擇性吸附，凈化氣從吸附器頂部流出。分析監(jiān)測凈化氣中R22含量變化, 并對凈化氣進行收集計量。

3 吸附實驗條件

1. 吸附劑：編號No.1、編號No.2、編號No.3 、編號No.4。2. 原料氣：配制了四種含量的原料氣，其濃度如表1所示。

表1 四種不同原料氣濃度組成

4 實驗結果

首先比較四種吸附劑在原料氣R22含量10.38%時，所有操作條件相同時的吸附效果。結果如圖2所示。從圖2中可以看到，編號No.4的吸附劑在凈化氣量70 L以后R22才開始穿出，編號No.3的吸附劑在吸附氣量30 L時R22即已穿出，綜合四種吸附劑比較，吸附劑編號No.4吸附效果最佳。

圖2 四種吸附劑在相同操作條件下的吸附效果

通過實驗發(fā)現(xiàn)，四種吸附劑中吸附劑編號No.4吸附分離效果最好，確定為此次實驗用吸附劑。并測試了編號No.4在四種不同原料氣濃度下的吸附流出曲線，實驗結果如圖3所示。

將不同原料氣R22含量凈化氣流出曲線中結果通過計算得出吸附的純R22的量，全部匯總進行統(tǒng)計計算后，計算出吸附塔內(nèi)隨著凈化氣中R22含量變化時吸附的R22的容量變化趨勢圖。可以看出，吸附劑對R22的吸附容量較大且吸附效率較高。如圖4所示。

圖3 不同原料氣濃度下吸附流出曲線圖

圖4 吸附塔內(nèi)R22隨凈化氣含量增加時吸附容量的變化趨勢圖

5 結 論

1. 比較四種吸附劑在相同原料氣條件下進行吸附，No.4型吸附劑對R22的吸附容量最大，凈化效果最佳，吸附容量幾乎達到最低的No.3型吸附劑的兩倍，因此選為此次實驗用吸附劑。

2. 從不同原料氣濃度下吸附流出曲線可以看出，吸附法對R22的脫除精度很高，可以很容易把R22脫除到0.02%以下。

3. 實驗結果表明，四種不同原料氣濃度在保證R22凈化精度4%以下時，吸附容量都大于8 mL/g，最大的吸附容量可達到9.4 mL/g。

4. 用No.4型吸附劑考察四種不同原料氣濃度下的吸附效果，實驗結果表明，即使R22濃度最高(即原料氣中R22含量為10.38%)時，R22也可以被完全吸附，凈化氣體積達到60 L時才有R22穿出；可見吸附劑對R22的吸附容量較大且吸附效率較高，因此采用吸附法可以凈化脫除R22。

5. 采用吸附法可以按不同的凈化精度要求脫除R22，從而確保工作人員的安全。

[1] 周德信，饒榮水，周澤，等. 采用R22、R134a兩種制冷劑的毛細管特性對比研究[J]. 制冷與空調(diào)，2004(1): 27-30.

[2] 賈晶，施敏琪. 制冷空調(diào)用制冷劑的選擇[J]. 空調(diào)暖通技術，2013(3): 7-11.

[3] GB/T 7778—2001 制冷劑編號方法和安全性分類[S].

張匯霞，四川天一科技股份有限公司高級工程師，主要從事氣體分離技術研究工作。

Adsorption Removal of R22

ZHANG Huixia1, LIU Yijing1, YANG Ning1, HUANG Ye2

(1. Sichuang Tiangyi Science & Technology Co., Ltd., Chengdu 610225, China; 2. PetroChina Sichuan Petrochemical Co., Ltd., Chengdu 611930, China)

By adsorption simulation, evaluation studies a variety of adsorbent adsorption properties of R22 in different concentration. And test for R22 purification precision is less than 4% (volume fraction) when the adsorption capacity of different adsorbent. To determine the adsorption purification removal feasibility of R22 and process conditions.

R22; adsorption; purification; removal

2016-06-14

X511

A

1007-7804(2016)06-0008-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.06.003