吸附材料评价平台设计探索

彭芬，何曦，贺长江，何淼

（1.航天凯天环保科技股份有限公司，湖南长沙410100；2.工业生产环境技术湖南省重点实验室，湖南长沙410100）

吸附材料评价平台设计探索

彭芬1,2，何曦1,2，贺长江1,2，何淼1,2

（1.航天凯天环保科技股份有限公司，湖南长沙410100；2.工业生产环境技术湖南省重点实验室，湖南长沙410100）

工业废气净化技术种类繁多，吸附技术由于效率高且操作简便，应用广泛，尤其适用于大风量、中低浓度有机废气的治理。而吸附技术的关键在于高效吸附材料的选择，目前，存在对吸附材料性能了解不清的情况下，盲目使用到项目上后，发生吸附效率较低且易起火等安全隐患，因此，在吸附材料用到项目现场前，应对其进行吸附及脱附性能研究，最大限度减小项目成本并维护项目安全。

吸附材料；评价；研究

随着近几年雾霾的严重化，让大家更加关注大气污染的治理。常见的废气治理技术有吸附法、催化燃烧法、生物法、高能离子法等。其中，吸附浓缩技术具有净化效率高、操作简单等优点，广泛应用于大风量、中低浓度工业废气的治理[1]。而针对目前部分废气治理项目中存在吸附材料选择不当，造成吸附效率较低以及易起火等问题，建立一个吸附材料的吸附脱附评价平台显得尤为重要。

建立吸附材料吸附脱附评价平台主要有以下3方面的意义：一是对吸附材料进行初步判断，根据评价结果确定适用条件，如吸附容量、适宜吸附温度等；二是根据吸附材料吸附性能的变化情况，确定更换周期；三是根据吸附材料脱附性能评价结果，确定吸附材料再生工艺的选择[2]。

1 平台设计

吸附材料评价平台包括吸附性能和脱附性能的评价，最终形成评价报告，该平台的运作流程如图1所示。

图1 吸附材料评价系统流程

将待评价吸附材料放置于吸附器中，首先进行吸附材料的吸附性能评价，再进行脱附性能评价。吸附性能评价的指标主要包括吸附容量、吸附速率、过滤风速以及吸附剂厚度等，脱附性能评价的指标主要包括脱附速率和脱附温度等，详见图2。

图2 吸附材料评价平台指标体系

建立一套吸附材料的吸附脱附评价平台，具有两大特点：一是平台必须具有通用性，因为不同的吸附材料适用的条件不同，如过滤风速、脱附温度等，具体体现为吸附床的过滤截面积可变，脱附气体温度灵活可调等；二是平台操作简单，便于工作人员操作。

2 工艺介绍

吸附材料的评价平台必须依托于一套吸附脱附催化燃烧系统实现。首先将待评价吸附材料放于吸附床层内指定位置，通入工业废气，进行吸附作业，拟在吸附阶段对吸附材料进行吸附性能评价。当吸附材料吸附饱和后，利用热空气将废气脱附出来，进入现有催化燃烧设备进行催化燃烧，即吸附器后端连接催化燃烧设备，生成二氧化碳和水，达到废气的净化，此阶段进行吸附材料脱附性能评价，主要包含脱附速率和脱附温度等。工艺流程见图3。

图3 吸附脱附催化燃烧工艺流程框图

具体工艺介绍如下。

将带评价吸附材料放入吸附器的抽屉式吸附模块中，首先进行吸附作业，打开阀门K5，K6，工业废气由吸附器下部进入，经吸附器内装吸附剂的吸附净化之后，从排风机达标排放，此阶段，通过吸附器进出口浓度检测探头检测浓度，进行吸附材料吸附性能检测。

当吸附剂饱和后，进行脱附作业，打开阀门K1，K2，K3，K4，K7，具体工作过程为：从催化燃烧室出来的部分高温热气体，经补冷风冷却后，达到相应吸附材料对应的脱附温度对吸附材料进行脱附，脱附后的废气进入脱附风机，经换热和电加热后，达到催化燃烧起燃温度，进入催化燃烧室进行无焰燃烧，而从催化燃烧室出来的另一部分高温气体进入换热器，与脱附后的气体进行热交换，如此循环，此阶段，通过对催化燃烧室出口及吸附床层的温度检测，进行吸附材料的脱附性能检测。针对不同吸附材料的脱附温度不同，需对催化燃烧室出来的高温气体补冷风量做不同设计，即补冷风进口设计风阀，或者采用冷却水冷却。

以上工艺过程中的催化燃烧系统主要包括换热器、电加热和催化燃烧室，工艺过程详见图4。图中：T为温度检测探头；C为浓度检测探头；K为阀门。

图4 吸附脱附催化燃烧工艺流程

3 关键设备

作为吸附材料的评价平台，吸附器是吸附脱附催化燃烧系统中的关键设备。不同的吸附材料适用的条件不一样，如蜂窝吸附剂适用过滤风速为0.8～1.2 m/s，而颗粒状吸附剂适用过滤风速宜低于0.6 m/s，纤维状吸附剂宜低于0.15 m/s[3]，而且蜂窝状吸附剂与颗粒状吸附剂的摆放方式不同，因此需要针对不同的吸附材料，研究具备通用性的吸附器，同时针对现有吸附器易起火等安全隐患做优化设计。

4 结论

吸附材料吸附脱附性能评价平台，主要针对科研院所以及工程项目上的吸附材料在使用前的评价，可以有效避免吸附效率有限以及起火等安全隐患，具有极大的应用价值。

[1]席劲瑛，武俊良，胡洪营，等.工业VOCs气体处理技术应用状况调查分析[J].中国环境科学，2012，32(11)：1 955-1 960.

[2]樊超，陈佩珊，刘琳.废气治理用吸附材料质量评价体系建设浅议[J].合作经济与科技，2016，12：108-109.

[3]吸附法工业有机废气治理工程技术规范：HJ 2026-2013[S].北京：中国环境科学出版社，2013.

Abstract:There are many different kinds of industrial waste gas purification technics.With high efficiency and easy operation,adsorption technology is widely used especially in the organic waste gases management of low concentration and large air volume.Adsorption material is the key of purification technics.At present,the adsorption material is blindly used without clear understanding and caused several problems,such as low adsorption efficiency and easy to fire.Therefore,adsorption and stripping performance studies of adsorption material should be made before material using for reducing the project cost and maintaining the project safety.

Keywords:adsorption material,evaluation,research

Research of the evaluation platform of adsorption material

PENG Fen1,2,HE Xi1,2,HE Changjiang1,2,HE Miao1,2
（1.Kaitian Environmental Technology Co.,Ltd,Changsha 410100,China;2.Hunan Key Laboratory of Industrial Production Environmental Technology Cooperation,Changsha 410100,China）

X701

A

1674-0912（2017）09-0036-03

2017－08－08）

彭芬（1989-），女，湖南株洲人，硕士，助理工程师，专业方向：环境科学与工程。