活性碳纖維有機(jī)廢氣回收裝置在清潔生產(chǎn)中的運(yùn)用策略

清遠(yuǎn)市百悅企業(yè)服務(wù)有限公司 楊舜

一、活性碳纖維有機(jī)廢氣回收裝置分析

活性碳纖維有機(jī)廢氣回收裝置系統(tǒng)的構(gòu)成比較復(fù)雜，其中包括預(yù)處理，吸附，脫附，抽干，干燥以及計(jì)量回收等多種裝置。通過各個(gè)裝置的有效銜接，環(huán)環(huán)相扣，保證有機(jī)廢氣回收效率。

（一）回收裝置的構(gòu)成

1.預(yù)處理系統(tǒng)

活性碳纖維在廢氣的吸附處理中具有重要的作用，而且可以循環(huán)利用。在有機(jī)廢氣的回收中，需要先做好預(yù)處理工作，使有機(jī)廢氣中的灰塵以及小顆粒的雜物徹底清除，防止這些雜質(zhì)堵塞活性碳纖維的納米孔洞。此外，通過大量研究發(fā)現(xiàn)，活性碳纖維對(duì)有機(jī)廢氣的吸收與溫度具有直接的關(guān)系，高溫下吸附效果會(huì)降低，因此需要做好對(duì)有機(jī)廢氣溫度的控制，最佳溫度范圍為10到30攝氏度。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)有機(jī)廢氣的揮發(fā)能力更強(qiáng)，回收效果高。預(yù)處理裝置中的核心設(shè)備為過濾器，利用堿液除去雜質(zhì)。通過預(yù)處理并檢驗(yàn)合格后進(jìn)入下一道程序中。

2.吸附系統(tǒng)

廢氣通過預(yù)處理后進(jìn)入到吸附器中，通過壓力的作用，使有機(jī)物進(jìn)入到活性碳的微孔內(nèi)，在微孔吸附飽和后可以循環(huán)利用。廢氣通過碳纖維吸附后再進(jìn)行排氣。吸附器是通過自動(dòng)控制系統(tǒng)完成的，通過交替切換完成吸附和再生，然后進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用，保證任何時(shí)刻都保持一臺(tái)吸附器進(jìn)行吸附，一臺(tái)吸附器進(jìn)行干燥，使吸附系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行。一般還需要再配置一臺(tái)備用的吸附器，因?yàn)殚L時(shí)間使用的情況下需要對(duì)過濾系統(tǒng)進(jìn)行清洗，備用設(shè)備可以保證工作的持續(xù)性。

3.蒸汽脫附系統(tǒng)

活性碳纖維有機(jī)廢氣回收系統(tǒng)中，蒸汽脫附系統(tǒng)可以通過減壓閥的方式保證蒸汽的穩(wěn)定輸出，使活性碳纖維層中的有機(jī)物能夠順利脫附，并通過蒸汽的吹掃，進(jìn)入到回收系統(tǒng)中。在吹掃中對(duì)溫度具有一定的要求，需要保證溫度的恒定性和適宜性，提升蒸汽脫附效果。一般蒸汽脫附中吸附器的溫度需要控制在100到105攝氏度，如果溫度過高會(huì)導(dǎo)致裝置運(yùn)行不順暢，同時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)報(bào)警停車的情況，需要對(duì)裝置的問題進(jìn)行及時(shí)檢查和處理。如果溫度過低的情況下說明流量和蒸汽不足，無法對(duì)吸附器進(jìn)行脫附。

4.負(fù)壓抽干系統(tǒng)

通過蒸汽脫附系統(tǒng)后，進(jìn)入到負(fù)壓抽干系統(tǒng)中對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行處理，通過壓力的作用進(jìn)入到密封通道中。負(fù)壓抽干系統(tǒng)將有機(jī)廢氣全部吸入后，系統(tǒng)的冷凝器裝置會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，氣管道以及出液管停止工作，通過旋渦氣泵對(duì)吸附器中的有機(jī)物或者蒸汽等向冷凝器中吸入，并進(jìn)行冷凝，氣體經(jīng)過氣液分離器管道后重新進(jìn)行處理。抽負(fù)壓程序可以抽干碳纖維表面的水分，提升干燥效率。負(fù)壓抽干中，需要關(guān)閉吸附器排放閥門，并將密閉空間內(nèi)的氣體抽吸完全，再降低吸附器的壓力，使飽和蒸氣壓降低，碳纖維表面的有機(jī)物順利脫附。

5.干燥降溫系統(tǒng)

有機(jī)廢氣通過負(fù)壓干燥后，會(huì)使碳纖維的溫度明顯提升，提升的幅度需要達(dá)到50到70攝氏度，而且濕度也會(huì)提高到80%左右，影響活性碳纖維的吸附能力。干燥降溫系統(tǒng)可以通過吹風(fēng)機(jī)將冷空氣吹出，使吹出的空氣可以進(jìn)行提前凈化，并對(duì)活性碳纖維旋轉(zhuǎn)降溫和除濕，直到活性碳纖維的濕度達(dá)到10%左右，溫度降低到10攝氏度左右。干燥降溫系統(tǒng)在過濾裝置的使用中，需要做好定期清洗工作，長時(shí)間的使用活性炭纖維的雜質(zhì)會(huì)截留到過濾器中，同時(shí)過濾網(wǎng)上也會(huì)存在大量的雜質(zhì)和灰塵，通過對(duì)這些雜質(zhì)的清掃后能夠達(dá)到凈化效果。

6.計(jì)量回收系統(tǒng)

有機(jī)廢氣經(jīng)過干燥降溫處理后，最后進(jìn)入到計(jì)量回收系統(tǒng)中，該系統(tǒng)的組成方式多元化，包括冷凝器、冷卻器以及分離裝置等，通過對(duì)含有有機(jī)蒸汽和水蒸氣混合氣體的脫附冷凝后，形成混合液體的形式，然后進(jìn)入到分離裝置中，吸附器底部位置的冷凝液會(huì)進(jìn)入到分離裝置中，對(duì)其中無法在水中溶解的有機(jī)物過濾，分離出來后通過自流裝置進(jìn)入計(jì)量槽進(jìn)行回收利用。通過對(duì)廢水分層排污進(jìn)入到排污管中。此外，監(jiān)測(cè)處理后的氣體，并將檢測(cè)結(jié)果與預(yù)處理后的結(jié)果對(duì)比分析，計(jì)算二者間的差值和有機(jī)廢氣的回收率。一般情況下，嚴(yán)格按照這個(gè)流程回收后，回收率需要達(dá)到80%以上，如果有機(jī)廢氣濃度過高，回收率也會(huì)更高，可以超過90%。

（二）回收裝置技術(shù)特點(diǎn)

1.吸附效率高

活性碳纖維有機(jī)廢氣回收的回收率比較高，活性炭纖維中存在很多的吸附孔洞，吸附能力強(qiáng)，整體吸附率超過95%。同時(shí)隨著技術(shù)的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)吸附的作用，吸附率也會(huì)進(jìn)一步提升，能夠滿足國際環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理

活性碳纖維有機(jī)廢氣回收系統(tǒng)的吸附能力比較強(qiáng)，從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，主要采用籠型結(jié)構(gòu)形式，活性碳纖維的應(yīng)用數(shù)量少，風(fēng)量的處理量比較大，有利于對(duì)有機(jī)廢氣處理成本的控制。

3.能耗和費(fèi)用低

活性碳纖維具有非常強(qiáng)的再生能力，而且能耗低，同時(shí)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中活性炭纖維纏繞芯風(fēng)機(jī)功率低，氣流阻力小，在活性碳纖維有機(jī)廢氣的凈化回收中產(chǎn)生的電耗能也會(huì)比較低。

4.系統(tǒng)全程自動(dòng)化

當(dāng)前活性碳纖維有機(jī)廢氣回收系統(tǒng)大部分都采用全自動(dòng)的控制模式，通過編程進(jìn)行中央控制，并執(zhí)行電磁閥以及托氣缸動(dòng)作，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性強(qiáng)。根據(jù)工藝流程設(shè)計(jì)要求的模擬，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行觀察和分析，并自動(dòng)進(jìn)行故障檢測(cè)，提升系統(tǒng)操作的可靠性，提升系統(tǒng)的維護(hù)效率。

二、結(jié)合案例進(jìn)行分析

在油墨印刷行業(yè)的發(fā)展中，如果利用水松紙印刷生產(chǎn)工藝，為了溶解高分子的樹脂，就需要使用大量的乙醇，此外，還需要少量的乙酸乙酯以及二乙醇乙醚等溶劑。其主要功能在于將高分子樹脂溶解，隨后進(jìn)入干燥成膜環(huán)節(jié)，在該過程中，所有的有機(jī)溶劑就會(huì)揮發(fā)到空氣中，然后排放出去。就相關(guān)預(yù)測(cè)結(jié)果來看，在全國每一年度，所有水松紙印刷生產(chǎn)廠商需要消耗一萬噸左右的乙醇等相關(guān)溶劑，而正是因?yàn)檫@些溶劑的使用，所以空氣中會(huì)排放各種各樣的有害物質(zhì)，結(jié)果導(dǎo)致環(huán)境受到了破壞，這種情況也會(huì)對(duì)人體健康帶來威脅和影響，同時(shí)也導(dǎo)致企業(yè)的發(fā)展受到了障礙，不利于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，甚至?xí)绊懫髽I(yè)的競爭力。所以，在此次研究中，筆者重點(diǎn)分析某水松紙生產(chǎn)廠，研究的主要內(nèi)容是該廠在治理有機(jī)廢氣的過程中，利用活性炭纖維有機(jī)廢氣回收裝置所產(chǎn)生的效果。

（一）工藝簡述

在水中指印刷的過程中，有機(jī)尾氣需要進(jìn)行回收，具體涉及到的部分包括兩點(diǎn)，其中之一是排風(fēng)尾氣，主要來自于烘箱，另外一方面是廢氣，往往是印刷機(jī)周圍自然會(huì)發(fā)出來的。針對(duì)印刷機(jī)上部排風(fēng)和整條印刷機(jī)周圍系統(tǒng)揮發(fā)出來的氣體而言，采取的主要方式就是分離單獨(dú)引入，與此同時(shí)，在風(fēng)管上方，會(huì)設(shè)置三通閥控制，如果吸附裝置出現(xiàn)了故障和問題，就可以通過三通閥來進(jìn)行放空，這樣可以避免印刷設(shè)備受到負(fù)面影響。過濾冷卻了有機(jī)尾氣之后，再將其引入吸附裝置之中，該裝置會(huì)進(jìn)行一定的處理，處理之后也會(huì)產(chǎn)生有機(jī)尾氣，然后將其運(yùn)輸?shù)杰囬g。首先把一定量有機(jī)溶劑的活性炭纖維吸附進(jìn)去，然后再通過使用飽和水蒸氣的作用，以此來進(jìn)行脫附再生，在蒸汽的作用下，吸附在活性炭纖維上的乙醇就會(huì)被吹脫出來，然后和蒸汽相互融合，最終構(gòu)成氣態(tài)混合物，在換熱器和回收的冷凝液之中，這些混合物進(jìn)行了充分的換熱，這一環(huán)節(jié)完成之后再將混合物引入列管冷凝器，在這里進(jìn)行冷凝，冷凝之后的混合液主要由水和乙醇構(gòu)成，它可以和箱體內(nèi)部冷凝的混合液相互結(jié)合起來，然后共同流入儲(chǔ)槽之中，最后再通過使用磁力泵，混合之后的液體全部會(huì)被引入精餾塔中，在該地方完成精餾。通過冷凝器對(duì)氣體進(jìn)行冷凝，塔頂這些氣體就會(huì)背景助氣液分離器中，在該地方經(jīng)過相互分離之后，有一部分液體就會(huì)再次回到精餾塔內(nèi)部，然后再次循環(huán)上述流程，其中有一部分會(huì)到達(dá)冷卻器，被冷卻之后，會(huì)流向有機(jī)溶劑儲(chǔ)罐之中，在這時(shí)，乙醇的程度一般情況下會(huì)達(dá)到95%，然后將其回收，并且再次運(yùn)用于生產(chǎn)中。

（二）設(shè)備運(yùn)行情況

針對(duì)活性碳纖維印刷溶劑乙醇回收裝置的進(jìn)出口氣體，通過使用有機(jī)溶劑回收設(shè)備，以此來開展測(cè)試工作，根據(jù)最終的結(jié)果來看，該裝置確實(shí)能夠回收乙醇溶劑，而且效果比較好，回收了之后，在尾氣中，乙醇去除率往往能達(dá)到96.76%。將這一設(shè)備用來進(jìn)行整修試車，穩(wěn)定性比較強(qiáng)，而且也比較可靠，無論是過程自動(dòng)控制，還是自動(dòng)報(bào)警，都滿足預(yù)期的設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行了該設(shè)備之后，無論是車邊的有機(jī)物濃度，還是周邊的有機(jī)物濃度，都有所下降，這有利于提高環(huán)境質(zhì)量。

（三）運(yùn)行效果分析

通過大約長達(dá)一年時(shí)間的運(yùn)行記錄結(jié)果來看，該廠每天使用的容積總量達(dá)到了5噸，通過使用溶劑回收裝置，處理之后發(fā)現(xiàn)，能夠回收的容器總量已經(jīng)高達(dá)4噸。

1.投資情況

在該印刷機(jī)中，活性炭纖維有機(jī)廢氣吸附回收裝置屬于三箱類型，同時(shí)還包括一套有機(jī)溶劑精制設(shè)備。就整套回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，能夠使用大約10年時(shí)間，總投資額度超過了300萬元人民幣，其中不包括公用工程成本。

2.回收效益

其每日使用的乙醇量達(dá)到了5t，除此之外，還有部分乙二醇乙醚以及乙酸乙酯。假設(shè)回收率是80%，每年運(yùn)行的總天數(shù)是300，乙醇每天回收量和單價(jià)分別為4t和4200元／t，以此來計(jì)算年回收收益，即5t×80%X 300天X 4200元=504萬元，對(duì)應(yīng)的年度回收凈效益大概就是504萬元一149萬元=355萬元。進(jìn)行換算以后，每回收lt乙醇所需的成本大概是1242元人民幣。如果在實(shí)踐過程中使用活性炭纖維吸附裝置，那么，該印刷廠年度得到的經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)超過330萬元。

四、結(jié)語

綜上所述，活性碳纖維有機(jī)廢氣回收技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)成為廢氣回收的重要方式，對(duì)氣體清潔具有重要作用。通過多種有機(jī)廢氣回收方式的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，活性碳纖維有機(jī)廢氣回收技術(shù)在材料獲得、操作方式以及成本和回收率方面都具有一定的優(yōu)勢(shì)。因此需要結(jié)合當(dāng)前的活性碳纖維有機(jī)廢氣回收技術(shù)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的優(yōu)化，提升系統(tǒng)的廢氣處理效率和質(zhì)量，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。