Aktivkohle-Adsorptionsausrüstung

1. Hauptformen der Adsorption und Desorption

Adsorption ist der Prozess, bei dem Adsorptionsmittel eine oder mehrere Komponenten in einem Gasgemisch an der Oberfläche ansammeln oder kondensieren, um eine Trennung zu erreichen. Zu den häufig verwendeten Adsorptionsmitteln gehören körnige Aktivkohle, Wabenaktivkohle, Aktivkohlefaserfilz, Wabenzeolith, Zeolithrad usw. Die Reinigungseffizienz der Adsorptionsmethode liegt etwas über 90 %. Gemäß den aktuellen Emissionsnormen werden in der Regel Abgase mit einer Konzentration von weniger als 800 mg/m³ und einer Temperatur von weniger als 40 °C behandelt.

Säulenaktivkohle	Wabenförmige Aktivkohle	Aktivkohlefaserfilz
Körniger Zeolith	Wabenförmiger Zeolith	Zeolithrad

Unter Desorption versteht man die Regeneration des Adsorptionsmittels. Dabei handelt es sich um den Prozess der Trennung des Adsorbats vom Adsorptionsmittel mittels Hochtemperaturdampf, Heißgasspülung und Druckreduzierung.

2. Prinzip der Zeolith-Radadsorption

Die Zeolith-Adsorptionsradbaugruppe (Kassette) besteht aus einem zentralen Lager und einem kreisförmigen Stützrahmen um das Lager herum, der den Rotor trägt. Der Rotor besteht aus Zeolith-Adsorptionsmedien und Keramikfasern. Das Rad enthält eine Dichtung zur Trennung des behandelten Abgases und des nach der Behandlung freigesetzten Reingases. Das Material besteht aus einem weichen Material (normalerweise Silizium), das der Korrosivität von VOCS und hohen Betriebstemperaturen standhalten muss. Die Dichtung trennt die Waben-Zeolith-Adsorptionsradbaugruppe in eine Basisadsorptionszone (Adsorptionszone) und eine Regenerations- und Desorptionszone (Regenerationszone; Desorptionszone). Um jedoch die Adsorptionsbehandlungskapazität des Rades zu verbessern, ist es üblich, den ersten beiden Zonen eine isolierte Kühlzone (Kühlzone oder Spülzone) hinzuzufügen. Normalerweise ist die Adsorptionszone größer, während die Desorptionszone und die Kühlzone zwei kleinere Behandlungsseiten mit gleichen Flächen sind. Manchmal kann es für besondere Bedürfnisse in mehrere Serienzonen unterteilt werden; und das Adsorptionsrad wird von einer Reihe elektrischer Antriebsgeräte verwendet, um das Rad zu drehen, so dass die Geschwindigkeit des Rades während der Behandlung variiert werden kann und die Fähigkeit gesteuert werden kann, sich 2 bis 6 Mal pro Stunde zu drehen.

Nachdem das von der Fabrik emittierte VOC-Abgas in das System gelangt ist, besteht die erste Stufe darin, einen Rotor aus hydrophobem Zeolith zu durchlaufen, und die VOC-Schadstoffe werden zunächst am Rotor adsorbiert. Die zweite Stufe des Desorptionsprozesses besteht darin, das in der Kühlzone behandelte Abgas (ca. 180 bis 250 °C), das nach dem Wärmeaustausch mit dem Back-End-Verbrennungssystem vorgewärmt wird, in den Rotor zu leiten, um die organische Substanz bei hoher Temperatur zu desorbieren. Zu diesem Zeitpunkt kann die Konzentration der ausströmenden Schadstoffe auf etwa das 5- bis 20-fache der Konzentration des einströmenden Abgases kontrolliert werden, und die desorbierten organischen Stoffe können in der dritten Stufe bei einer Temperatur über 700 °C verbrannt oder zur Rückgewinnung und Wiederverwendung kondensiert werden. Dadurch können die Größe der nachfolgenden Abgasbehandlungsanlage, die Betriebskosten und die Erstausrüstungskosten reduziert werden.

Die Verarbeitungseinheiten des Zeolithrades sind wie folgt:

Der Körper des Zeolithrads besteht aus einigen spezifischen festen Substraten, die mit einer Schicht Adsorptionspulver beschichtet sind. Das Substrat wird durch Sintern aus Keramik, Glas oder Aktivkohlefaser hergestellt. Keramikfasern werden aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit, hohen thermischen Stabilität, Waschbarkeit, Nichtentflammbarkeit sowie Säure- und Alkalibeständigkeit am häufigsten verwendet. Die Art des Adsorptionsmittels variiert je nach der zu behandelnden Gaszusammensetzung. Im Allgemeinen können Aktivkohle, Zeolith usw. verwendet werden. Die Dicke des Rades beträgt im Allgemeinen 25 cm bis 45 cm.

Die Matrix des Zeolithrads ist eine Keramikfaseroberfläche, die mit einer Adsorptionsmittelschicht, im Allgemeinen Aktivkohle oder hydrophobem Zeolith, beschichtet ist, um ein wabenförmiges kreisförmiges Rad zu bilden, das in zwei Bereiche unterteilt ist, nämlich den Adsorptionsbehandlungsbereich und den Regenerations- und Desorptionsbereich. Um jedoch die Adsorptionskapazität des Rades zu verbessern, wird manchmal ein Kühlbereich zwischen den beiden Bereichen vorgesehen. Normalerweise ist die Adsorptionsfläche größer und die Desorptionsfläche und die Kühlfläche sind zwei kleinere Behandlungsflächen gleicher Fläche.

Wärmerückgewinnungsgeräte: Nach der Verbrennung oder Oxidation von VOCs beträgt die Temperatur der sauberen Luft bis zu 500–700 °C. Dieser Teil der Luft wird über einen Wärmetauscher zurückgewonnen, um Wärmeenergie zurückzugewinnen. Gleichzeitig wird die Reinlufttemperatur gesenkt und dann zur Desorption in den Desorptionsbereich des Rotors geleitet. Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann der Rotor durchbrennen. Daher sollte die Temperatur am Rotoreintritt nicht zu hoch sein. Im Allgemeinen werden zweistufige Wärmerückgewinnungsgeräte eingerichtet und ein Gebläse hinzugefügt, um Frischluft einzuführen und diese mit der verbrannten Luft zu mischen, um die Desorptionstemperatur im Bereich von 180–220 °C zu steuern. Zur Behandlung von VOC-Abgasen ist zusätzlich zum Verbrennungssystem mit Zeolith-Adsorptionskonzentrationsrotor ein Kondensator am Abgasauslass installiert, um VOCs mit hohem Siedepunkt (wie MEA, BDG, DMSO) vorab abzuleiten und zu behandeln.

3. Prinzip der Kondensationsrückgewinnung vor und nach der Aktivkohleadsorption

Das Abgas wird vom Sammelsystem gesammelt und gelangt zur Behandlung in die Adsorptionsvorrichtung.

Während der Adsorption gelangt der Luftstrom vom unteren Teil des Bettes in das Adsorptionsbett und das saubere Abgas wird nach der Adsorption durch das Abgasrohr abgeführt. Nachdem die Adsorption die eingestellte Zeit erreicht hat, wechselt sie in die Desorptionsphase. Bei der Desorption gelangt Sattdampf in das Adsorptionsbett und das im Bett adsorbierte Lösungsmittel verlässt zusammen mit dem Wasserdampf das Adsorptionsbett und gelangt in den Kühler.

Das Kondensat wird auf unter 40 °C abgekühlt, das nicht kondensierbare Gas kehrt zur erneuten Adsorption zur Vorderseite des Ventilators zurück und das Lösungsmittel und das Kondenswasser gelangen zur vorübergehenden Lagerung in den Lösungsmittelspeichertank.

Entsprechend den Prozessanforderungen können die Desorptionszeit und die intermittierende Zeit während des automatischen Betriebs über den Touchscreen eingestellt werden. Die Adsorptionszeit entspricht der Summe aus Desorptionszeit und Wartezeit.

Die Anlage läuft automatisch, ohne dass diensthabendes Personal erforderlich ist. Die elektrische Steuerung kann vor Ort oder in der zentralen Leitwarte installiert werden. Der Wartungsaufwand ist relativ gering.

4. Einführung in das Adsorptionssystem

a. Abgasvorbehandlung

Gemäß den Anforderungen der Entwurfsvorgaben wird ein Notfall-Emissionskanal entworfen und installiert. Der Emissionsstatus wird von der Produktionswerkstatt kontrolliert, um im Falle eines Unfalls oder einer Gerätewartung als direkter Abgasemissionskanal zu dienen.

b Adsorption

Das Abgas wird vom Luftansaugventilator in den Aktivkohleadsorber geleitet. Unter der Wirkung der Van-der-Waals-Kraft wird das organische Lösungsmittel im Abgas von den Mikroporen der Aktivkohle eingefangen und adsorbiert. Nachdem die Aktivkohle durch Adsorption gesättigt ist, wird sie regeneriert. Durch die Aktivkohleadsorption wird das Abgas gereinigt und anschließend sauber abgeführt.

Die Spezifikationen des Adsorptionstanks und die Beladungsmenge des Adsorptionsmittels sind entsprechend dem Luftvolumen ausgelegt, um eine bestimmte Gasgeschwindigkeit und Verweilzeit sicherzustellen, sodass das Adsorptionsmittel das organische Lösungsmittel im Abgas effektiv und vollständig absorbieren kann. Der Adsorptionstank arbeitet abwechselnd, und der Betriebszustand des Adsorptionstanks wird automatisch durch das automatische SPS-Steuerungssystem umgeschaltet, um abwechselnd die drei Prozesse Adsorption, Desorption, Kühlung und Trocknung usw. durchzuführen.

5. Prozessauswahl

Das Behandlungsverfahren wird nach einer umfassenden Analyse der Quelle, der Eigenschaften (Zusammensetzung, Konzentration, Temperatur, Feuchtigkeit), des Luftvolumens und anderer Faktoren des Abgases ausgewählt. Gängige Behandlungsverfahren zur Behandlung großvolumiger organischer Abgase geringer Konzentration sind:

1) Zeolithadsorption, Heißgasspülregeneration – katalytische Verbrennung oder Hochtemperaturverbrennung.

2) Aktivkohleadsorption, Wasserdampf- oder Heißgasregeneration – Kondensationsrückgewinnung.

3) Aktivkohleadsorption, Heißgasspülregeneration – katalytische Verbrennung.

Flussdiagramm des Adsorptions- und Desorptionsprozesses	Flussdiagramm des Desorptionsverbrennungsprozesses	Darstellungen der Adsorptionskatalysator-Verbrennungsbehandlungsausrüstung