油氣回收吸附劑的再生方法探討

劉邦武

【摘要】吸附劑的再生方法影響了油氣吸附回收技術的恢復效果、投資成本、運行成本和安全性。文章詳細敘述了油氣回收吸附劑的研究因素，分析了超聲再生法和吸附劑的熱再生法，并指出了各種再生方法的優缺點。目前，真空解吸應進一步優化，而且還要對其他的解吸方法予以充分的重視，并進行系統的基礎研究。

【關鍵詞】油氣回收；吸附劑；再生方法

隨著機動車保有量的迅速增長，汽油等輕質燃料的需求呈指數增長。這種油具有很強的揮發性，在裝卸或運輸過程中會在不同程度上蒸發，導致油品損耗及油氣污染。所以，研究油氣開采技術是非常重要的。

一、油氣回收用吸附劑的考察因素

（一）吸附選擇性

選擇性是在給定流體濃度條件下，一種組分的吸附容量與兩外一種組分吸附容量的比值，而選擇性越小，所需的裝置就越大。有些人喜歡使用有限的數據（即0～1）來表示選擇性，但目前還沒有明確選擇吸附性定義。因此，在描述吸附劑的選擇性時，通常會說“好”或“壞”，而不是“大”或“小”。

（二）吸附容量和孔結構

吸附能力是吸附器的吸附量可以通過單位質量（或體積）來吸附。該值取決于流體相的濃度、溫度和其他條件（特別是吸附劑的初始條件）。吸附能力決定吸附劑的吸附量和吸附劑體積，是吸附劑最重要的性能。一般來說，吸附容量數據是在固定的溫度和不同的吸附劑濃度（或氣體分壓）中得到的，吸附等溫線是根據數據進行的。

（三）可再生性

所有的吸附劑都可以重復使用，這取決于它們的再生性。在后續的吸附循環中，只有可再生的吸附劑才能具有一致的性能，這意味著吸附質在吸附劑上的吸附必須是相對較弱的物理吸附或π鍵絡合化學吸附。

吸附劑的可重復性影響其初始吸附容量剩余百分比（有時稱為工作容量），再生時間和再生能量等等，進而決定吸附劑的壽命。通過變溫、變力、化學方法或這些方法的組合來實現吸附劑的再生。化學方法的置換再生是用比吸附力強的物質來溶解吸附物。洗提是用弱吸附劑的溶劑將吸附的物質溶解出來，超臨界萃取是在超臨界狀態下，超臨界流體與分離的材料相連接，使其對極性的大小有選擇性。同時一次萃取不同沸點和分子量的成分。化學方法需要單獨的分離裝置，所以成本很高。

二、吸附劑的再生方法

（一）吸附劑的超聲波再生

吸附劑的超聲波再生是利用超聲波在吸附表面上施加能量，使吸附劑獲得足夠脫離吸附表面的能量，從而達到再生的目的。超聲波能量僅在局部應用，因此能耗小，損耗小。例如，超聲波可以很容易地吸收吸附在活性炭和聚合物樹脂上的吸附苯酚，可以提高解吸率，降低解吸所需的活化能。活性炭的再生效率主要取決于反應時間、碳顆粒大小和吸附類型。延長作用時間，再生效率將會增加，但一段時間后，表層較易超聲“空化”的位置基本能夠實現新的平衡，內部擴散的質量明顯減少，再延長作用時間再生效率不再增加。超聲在不到10nm的孔隙內進入活性炭是困難的。

“空化”效應主要發生在活性炭的表面以及大孔中。根據實驗和理論分析，并不是所有活性炭吸附物質都適合采取超聲波再生。不同吸附劑的超聲波解吸是不同的。活性炭的超聲波再生吸附多種物質，會導致碳中某些物質的積累。另外，超聲波再生法不同于熱再生法，它不會改變吸附質的結構與形態，對活性炭濃縮、富集、回收有用物質后的再生十分有利。

（二）吸附劑的熱再生

吸附劑的熱再生包括水蒸氣解吸、熱氣體解吸和電熱再生。后面所述的微波輻射再生也應是一種熱再生方法，可是由于它的特殊性，文章分別進行了討論。水蒸氣熱焓高，而且容易獲得，經濟效益好。水蒸汽汽解吸法適用于低脫附沸點的低分子烴類和芳香族有機化合物。高沸點材料的脫附能力較弱，解吸周期較長

針對活性炭吸附劑而言，用“水蒸氣解吸+干燥”工藝會出現很多問題：第一，炭層溫度的急劇升高可能會引起自燃的危險。通常來講，其解吸再生在120攝氏度下不會引起自燃，可是有時使用高解吸溫度（如200攝氏度）來提高設備的容量可能會引起自燃，例如木質炭與油氣的反應溫度是144攝氏度，與空氣的反映溫度是204攝氏度。第二，通過進行多次的循環銑床，吸附劑的耗損大。第三，有必要設置兩個以上的吸收器和配套水蒸氣供給系統，系統的操作十分復雜。吸附劑應冷卻干燥好長時間后再使用。投資成本和運營成本都很大。第四，容易給系統造成腐蝕，對吸附塔的耐壓性要求很高。第五，還有冷凝水二次污染的問題。所以，這種解吸法不推薦用于油氣吸附回收。

與水蒸氣解吸相比，熱氣體解吸的冷凝物的二次污染較少，而再生有機質含量較低，便于進一步精煉和回收，吸附系統的材料也較低。其缺點是熱焓低，氣體熱交換面積較大。如果用熱空氣解吸，就會有隱患，氧氣會影響回收材料的質量，再生氣體中的含氧量應得到控制，從而提高操作成本。

三、結語

總而言之，需要有更好的脫附效果來滿足油氣的回收和吸附劑的壽命標準，同時具有較高的強度，防止吸附劑對堵塞空隙和過濾設備的影響；最后，吸附劑本身具有不可燃性和傳熱特性，以滿足危險場所使用的安全要求。

參考文獻

[1]王旭.油氣回收技術發展現狀概述[J].山東化工，2017，46（18）：55～56，58.

[2]劉瑋.淺談油氣回收技術的應用[J].河南化工，2017，34（01）：54～56.

[3]高建豐，蔡雅雯.碼頭原油油氣回收吸收劑的對比應用[J].廣州化工，2016，44（06）：20～21，30.