活性炭纖維吸附回收裝置在醋酸仲丁酯尾氣上的應(yīng)用

王功換

摘要活性炭纖維吸附裝置在回收有機(jī)廢氣方面已經(jīng)卓有成效，但在醋酸仲丁酯方面卻由于效果不理想，一直未被接受。本工藝通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了活性炭纖維吸附裝置首次應(yīng)用于醋酸仲丁酯尾氣的回收。

關(guān)鍵詞活性炭纖維 醋酸仲丁酯 尾氣吸附回收 首例

The application of activated carbon fiber adsorption recycling equipment in sec-butyl acetate exhaust

Gonghuan Wang

（Qingben Environmental Engineering (Hangzhou) Limited company)

AbstractThe application of the activated carbon fiber adsorptionequipment in organic waste gas recovery has been very successful,but for sec-butyl acetate exhaust,its the first time.The process make it reality by reasonable design and parameter adjustment.

Keywordsactivated carbon fiber;sec-butyl acetate; waste gas adsorption and recovery;the first time.

中圖分類(lèi)號(hào)：X324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)

1、引言

醋酸仲丁酯屬于有機(jī)化學(xué)品，主要用途是用作溶劑、化學(xué)試劑、調(diào)制香料。被人體吸收會(huì)對(duì)眼及上呼吸道粘膜有刺激性，圖1 工藝簡(jiǎn)單流程

并可引起皮膚干燥。

某工廠在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量醋酸仲丁酯尾氣，如果排入大氣，會(huì)造成有機(jī)溶劑的損失，更重要的是會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為了保護(hù)環(huán)境，確保相關(guān)產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)廢物資源化，降低生產(chǎn)成本，我們?cè)O(shè)計(jì)了用活性炭纖維吸附裝置進(jìn)行有機(jī)尾氣中醋酸仲丁酯的回收項(xiàng)目，并在生產(chǎn)場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，吸收效果良好，氣相出口濃度達(dá)到了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2、醋酸仲丁酯回收的方法

本項(xiàng)目采用活性炭纖維變溫吸附、蒸汽常壓脫附、重力分離混合液的方法，回收有機(jī)廢氣中的醋酸仲丁酯，其主要工藝流程如圖1所示：

本項(xiàng)目工藝程序可大體概括為預(yù)處理、吸附、解吸、冷卻干燥和溶劑回收五個(gè)程序：

2.1預(yù)處理：由于有機(jī)廢氣來(lái)氣中夾雜著大量液滴，我們?cè)谶M(jìn)行吸附前采用旋風(fēng)分離的方法，去除氣體中的液體，并降低進(jìn)氣溫度，以利于活性炭吸附劑更好的吸附廠家排出的有機(jī)廢氣。

2.2吸附：吸附是由活性炭吸附器完成的， 吸附器內(nèi)根據(jù)排氣濃度和排氣風(fēng)量設(shè)計(jì)一定重量和特定結(jié)構(gòu)布置的活性炭纖維吸附芯，裝置有機(jī)廢氣進(jìn)氣為廠家真空泵排放廢氣，壓力稍大于常壓，通過(guò)裝置入口風(fēng)機(jī)帶動(dòng)，送到吸附器里面，由外而內(nèi)通過(guò)吸附芯，廢氣中的有機(jī)物被截留到活性炭纖維孔道中，吸附合格后的氣體直接常壓排空。

2.3脫附（解吸）：吸附完成后用的活性炭纖維需低壓飽和蒸汽進(jìn)行脫附，低壓蒸汽進(jìn)入吸附器后，通過(guò)吸附芯由內(nèi)而外反向流動(dòng)，吸附芯內(nèi)溫度上漲，最終維持在100℃左右，醋酸仲丁酯隨蒸汽一起被帶出，吹掃出的混合蒸汽形成兩部分，一部分變成冷凝液從吸附器底部流走，經(jīng)深冷卻器冷卻后進(jìn)入分層槽；另一部分氣相到達(dá)冷凝器變成冷凝混合液，同來(lái)自吸附器底部的混合液匯合，進(jìn)入分層槽重力分層。

2.4冷卻干燥：脫附過(guò)程結(jié)束后，活性炭吸附芯內(nèi)的溫度在100℃左右且充滿了水汽，由于活性炭纖維吸附的規(guī)律是溫度越低吸附率越高，這樣的高溫和濕度極不利于吸附，本工藝設(shè)計(jì)了冷卻干燥過(guò)程以使吸附劑恢復(fù)到最佳狀態(tài)，為接下來(lái)的吸附工作獲得高吸附率。

本工藝采用新鮮空氣作為干燥氣源和降溫冷媒，過(guò)濾、加壓后的空氣對(duì)吸附劑進(jìn)行干燥降溫，冷卻溫度可從100℃快速降到20-30℃左右，同時(shí)將吸附器內(nèi)積存的水和蒸汽吹出，以達(dá)到吸附器干燥和降溫的目的。

2.5溶劑回收：醋酸仲丁酯不溶于水，可與水分層，易于回收。第（3）步脫附下來(lái)的混合物最終全部進(jìn)入分層槽，溶劑與水在分層槽受重力作用有效分離，可回收的有機(jī)溶劑溢流至溶劑儲(chǔ)槽重復(fù)利用，分離出來(lái)的水進(jìn)入廠家污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

3、保證醋酸仲丁酯吸附回收工作連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)計(jì)

本工藝設(shè)計(jì)三個(gè)吸附器切換運(yùn)行，其中兩個(gè)吸附器（設(shè)為吸附器A和B）并列進(jìn)行吸附程序，另一個(gè)吸附器（設(shè)為吸附器C）處于活性炭纖維再生狀態(tài)；設(shè)定時(shí)間一到，尾氣、蒸汽等閥門(mén)自動(dòng)切換，吸附器A進(jìn)入脫附狀態(tài)，吸附器B仍處于吸附狀態(tài)，而吸附器C則由脫附狀態(tài)進(jìn)入吸附狀態(tài)。三個(gè)吸附器的工作狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換，保證了廢氣處理的連續(xù)穩(wěn)定性。

4、活性炭纖維裝置吸附回收醋酸仲丁酯中的操作要點(diǎn)

4.1吸附溫度：活性炭纖維從40℃開(kāi)始，對(duì)醋酸仲丁酯的吸附效果就會(huì)下降，因此吸附過(guò)程中，一般控制溫度25～40℃之間較好。吸附溫度的控制一方面取決于活性炭冷卻干燥過(guò)程中的降溫程度，另一方面取決于經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的外循環(huán)管路表冷器的降溫效果，外循環(huán)管路設(shè)計(jì)表冷器，用冷卻水作為降溫介質(zhì)，保證了吸附過(guò)程低溫性。

4.2吸、脫附時(shí)間的調(diào)整：吸附和脫附的時(shí)間具有一定的關(guān)聯(lián)性，正常情況下，調(diào)整合適的吸、脫附時(shí)間，有利于醋酸仲丁酯良好的回收?；钚蕴坷w維具有一定的吸附容量，當(dāng)達(dá)到某個(gè)時(shí)間后，活性炭纖維吸附飽和，此時(shí)需進(jìn)入活性炭再生環(huán)節(jié)，因此，醋酸仲丁酯在回收過(guò)程中，需要根據(jù)廠家排氣風(fēng)量和排氣濃度設(shè)定大概的吸、脫附時(shí)間，并在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不斷摸索，尋找最佳切換時(shí)間點(diǎn)。

4.3控制分離槽溫度：分層槽溫度太高，會(huì)加大醋酸仲丁酯在水中的溶解度，不利于兩相的分離，因此設(shè)計(jì)的冷凝和深冷卻裝置要達(dá)到工藝要求，同時(shí)冷卻介質(zhì)的溫度和壓力也要達(dá)到工藝規(guī)范要求。

5、裝置運(yùn)行過(guò)程中遇到的問(wèn)題

本工藝可以應(yīng)用于很多揮發(fā)性有機(jī)廢氣的回收處理，但在醋酸仲丁酯行業(yè)卻是第一例，由于醋酸仲丁酯的物理特性表現(xiàn)出較高的黏度，裝置在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了活性炭纖維中毒情況，后經(jīng)反復(fù)調(diào)試，終于找到了裝置最佳操作點(diǎn)，醋酸仲丁酯的回收情況也恢復(fù)了正常。

5.1調(diào)試程序之一——活性炭纖維解毒

由于醋酸仲丁酯液相黏度較高，給吸附器的脫附工作帶來(lái)難度，于是在調(diào)試過(guò)程中，首先將脫附蒸汽量加大，蒸汽壓力提高，采用過(guò)熱蒸汽使脫附時(shí)進(jìn)入吸附器的蒸汽溫度上升，使醋酸仲丁酯從活性炭纖維孔隙里揮發(fā)，變成醋酸仲丁酯氣相，以降低其黏度，便于從活性炭纖維中脫附。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)整后，裝置回收量回升很明顯。

5.2調(diào)試程序之二——增大回收量

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，脫附時(shí)加入飽和蒸汽比加入過(guò)熱蒸汽更有利于吸附物脫出，于是試探著將過(guò)熱蒸汽中加入減溫水，使過(guò)熱蒸汽與水混合混合后基本處于飽和蒸汽狀態(tài)，調(diào)節(jié)后蒸汽壓力0.15Mpag左右，蒸汽溫度125℃左右，吸附器脫附最高溫度由102℃漲到104℃，回收量加大。至此，廠家排放的有機(jī)廢氣中醋酸仲丁酯基本全部回收，回收率可達(dá)95%。

6、經(jīng)濟(jì)效益分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行三個(gè)月的數(shù)據(jù)得知，裝置每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，每日平均回收醋酸仲丁酯300kg，回收率在95%以上，每日消耗電量約90度，蒸汽消耗約600kg，按醋酸仲丁酯6.7元/kg、電0.80元/度、蒸汽0.2元/kg算，則每回收1kg醋酸仲丁酯的經(jīng)濟(jì)效益為：（300×6.7-90×0.8-600×0.2）÷300=6.06元。經(jīng)濟(jì)效益極佳。

7、結(jié)論

目前采用醋酸仲丁酯作為有機(jī)溶劑的行業(yè)越來(lái)越多，醋酸仲丁酯尾氣回收利用的市場(chǎng)逐漸壯大，將活性炭纖維吸附工藝應(yīng)用于醋酸仲丁酯有機(jī)廢氣的回收方面，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益將日益突出，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)用前景非?？春?。

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