有害气体的吸附净化

第十五章有害气体的吸附净化法

防尘防毒技术：第十五章有害气体的吸附净化法

第四节吸附剂和吸附装置的选择

对于一定的生产任务，吸附质的性质与浓度是已经确定了的，也就是说不容选择。需要选择的因素主要是吸附剂的选择、吸附装置及吸附流程的选择。为了达到任务规定的净化要求，净化效率的确定也必须在设计时解决。

一、吸附剂的选择

吸附剂的性质，直接影响吸附效率，因此，在吸附设计中必须根据任务的规定选择合适的吸附剂。

吸附剂选择总的原则是根据前面所述的工业上对常用吸附剂的要求，再结合具体的生产任务进行选择。在吸附设计中，吸附剂的选择一般需要经过下列步骤。

1．初选

根据吸附质的性质、浓度和净化要求以及吸附剂的来源等因素，初步选出几种吸附剂。

(1)根据吸附质的性质选择吸附质的性质包括极性和分子的大小。若为非极性的

大分子物质，首选的应是活性炭。因为活性炭属于非极性吸附剂，且内部具有范围较广的大小孔径，可以吸附直径变化范围很宽的非极性吸附质，如大多数有机蒸气。若吸附质为极性小分子物质，则应考虑极性吸附剂，如硅胶、分子筛、活性氧化铝等。

(2)根据气体的浓度和净化要求选择对于浓度高但要求净化效率不高的场合，就应尽可能地采用廉价的吸附剂，以降低生产成本。对于浓度较低但净化要求高的场合，就应该考虑用吸附能力比较强的吸附剂。对于气体浓度高、且净化效率要求也高的场合，应考虑先采用廉价吸附剂处理，然后再采用吸附力强的吸附剂处理的二级吸附处理方法或应用吸附剂浸渍的方法。

(3)根据吸附剂的来源选择在综合考虑以上诸因素的基础上，尽量选择一些价廉，易得，且近距离能解决的吸附剂。

2．活性实验

利用小型装置，对初选出的几种吸附剂进行活性实验，实验所用吸附质气体应是任务规定的待净化气体。通过实验，再筛选出其中几种活性较好的吸附剂，做进一步实验。

3．寿命实验

在中型装置中，对几种活性较好的吸附剂进行寿命和脱附性能的实验。实验气体仍必须是待处理的气体，实验条件应是生产时的操作条件，所用的脱附方式也必须是生产中选定的。这样经过吸附—脱附—再生反复多次循环，确定每种吸附剂的使用寿命。

4．全面评估

对初选的几种吸附剂，综合活性、寿命等实验，再结合价格、运费等指标进行全面

评估，最后选出一种既较适用，价格又相对便宜的吸附剂。

吸附剂的选择是一项复杂烦琐的工作，需要仔细认真地进行。

二、吸附装置的选择

吸附装置是吸附系统的核心，工业上所使用的吸附装置共三大类，即固定床、移动床和流化床。其中以固定床应用最为广泛。但不论是哪一类吸附装置，在进行气体净化设计时，必须考虑基本要求。

1．吸附装置设计的基本要求

(1)吸附装置出口排气必须达到排放标准这是对吸附装置的最起码要求。按照目前的规定，各类气态污染物的排放浓度必须达到国家环保局颁布的《大气污染物综合排放标准(GBl6297—1996)》的规定，如果地方政府还有更严格的规定，还必须执行地方政府的规定。1996标准的规定对过去的标准进行了修订，提出了更严格的标准，今后随着可持续发展战略的实施，国家还会对标准进行更严格的修订，因此，在设计吸附装置时应随时注意排放标准的要求。

(2)设备选型要面向生产实际设备选型要考虑实际生产中的规模、排气量、排污方式(连续或间歇，均匀排放还是非均匀排放)、污染物的物化特性、回收还是进一步处理等因素，正确选择吸附装置和吸附工艺系统，尤其对一些特殊污染物或特殊要求的场合。选择工艺系统时还应考虑生产的发展，留有适当的余地。

(3)尽可能采用先进技术通过改进设备结构，使吸附装置能保持在最佳状态下运行，使所设计的吸附系统处理能力大、效率高、收益大。

(4)认真考虑经济因素所设计的吸附装置和系统尽可能

地简化，易于安装、维修，使用寿命长，同时要使系统操作简

便，易于管理，以节省投资及运行费用。

2．吸附装置的类型

(1)固定床吸附系统固定床，顾名思义，它是将吸附剂固定在某一部位上，在其静止不动的情况下进行吸附操作的。它多为圆柱形设备，在内部支撑的格板或孔板上放置吸附剂，使处理的气体通过它，吸附质被吸附在吸附剂上。

固定床的应用较多见。如果只需短期处理气流，那么通常只需一个吸附装置，当然这要以吸附周期之间有足够的时间间隔，以便进行吸附剂的再生。然而，由于通常要求待处理气体连续流动，因此必须采用能按这种方式操作的一个或多个装置。用来从气流中除去污染物最普通的吸附系统形式，是由许多固定床装置组成的，这些装置以一定的顺序进行吸附操作和再生操作，以使气流保持连续。如果间歇操作和分批操作切实可行，则简单的单床层吸附就足够了，这时吸附阶段和再生阶段可交替进行。然而，由于大多数工业应用要求连续操作，因此经常采用双吸附床或三吸附床系统，其中一个或两个吸附床分别进行再生，其余的进行吸附。典型的双吸附床和三吸附床系统如图15—3和图15—4所示。

图15—3 双吸附床吸附系统

图15－4 三吸附床吸附系统

固定床吸附器也存在一些缺点。

①间歇操作为使气流连续，操作必然不断地周期性切换，为此必须配置较多的进出口阀门，操作十分麻烦。即使实现了自动化操作，控制程序也比较复杂。

②需设有备用设备即当一部分吸附器进行吸附时，要有一部分吸附床进行再生；

这些吸附床中的吸附剂即处于非生产状态。即使处于生产中的设备里，为了保证吸附区的高度有一定的富余，也需要放置多个实际需要的吸附剂，因而总吸附剂用量增多。

③吸附剂层导热性差吸附时产生的吸附热不易导出，操作时容易出现局部床层过热。另外，再生时加热升温和冷却降温都很不容易，因而延长了再生的时间。

④热量利用率低对于采用厚床层，压力损失也较大，因此，能耗增加。

(2)固定床吸附器固定床吸附系统的核心装置是固定床吸附器。目前使用的固定床吸附器有立式、卧式、环式三种类型。

①立式固定床吸附器立式固定床吸附器如图15—5所示。分上流和下流式两种。吸附剂装填高度以保证净化效率和一定的阻力降为原则，一般取0．5～2．0m。床层直径以满足气体流量和保证气流分布均匀为原则。处理腐蚀性气体时应注意采取防腐蚀措施，一般是加装内衬。立式固定床吸附器适合于小气量浓度高的情况。

图15－5 立式固定床吸附器

1－砾石；2－卸料孔；3，6－网；4－装料孔；5－废气及空气入口；7－脱附气排出；