当代化工研究
Modem Chemical Research153 2021・06科研开发
*毋修伟洪涛于深刘治滨李畅
天堂419草坪（焦作金叶醋酸纤维有限公司河南454100）
摘耍：(1)在烟用丝束生产过程中，从纺丝机、丙飼回收区挥发的丙酮/空气混合气VLA(Vapour Load Air)约39g/m3由离心风机送至吸附床吸附解析单元(2台吸附1台解析).丙酮气体进入吸附床后，其中餉丙酮被吸附在床内餉活性炭的微孔中，而其余含少量丙酮的气体达到排放要求，通过活性炭层排入大气中.经过一段时间活性炭微孔吸附足够的丙酮后，此台吸附床进入脱附解析，通过给此台吸附床一定蒸汽升温升压，被吸附餉丙酮就被解析出来.(2)降低尾气中VOCs和节约丙酮消耗，提高蒸汽利用率，即能起到节能降耗的作用，也能降低VOCs排放量” 关键词：丙酮；蒸汽；活性炭
中图55•类号：T文献标识码：A
Study on Methods of Improving Adsorption and Resolution Efficiency of Activated
Carbon Bed
Wu Xiuwei,Hong Tao,Yu Shen,Liu Zhibin,Li Chang
(Jiaozuo Jinye Acetate Fiber Co.,Ltd.,He'nan,454100)
Abstract:(1)During the p roduction process of c igarette tow,about39g/m of a cetone/air mixture VLA(Vapour Load A ir)volatilizedfrom the spinning machine and acetone recovery area is sent by the centrifugal f an to the adsorption and analysis unit of a dsorption bed(two f or adsorption and one f or analysis).After the acetone gas enters the adsorption bed,the acetone is adsorbed in the micropores of t he activated carbon in the bed,while the rest of t he gas containing a small amount of a cetone meets the emission requirements and is discharged into the atmosphere through the activated carbon layer.After the activated carbon micropores absorb enough acetone f or a period of t ime,the adsorption bed enters desorption and desorption, and the adsorbed acetone is desorbed by heating and boosting a certain amount of s team on the adsorption bed.(2)Reducing VOCs in tailgas,saving acetone consumption and improving steam utilization can not only save energy and reduce consumption,but also reduce VOCs emission.
Key words：acetone；steam；activated carbon
VLA气体温湿度、流速对活性炭吸附的影响
我们通过对进活性炭床的VLA气体的相对湿度、温度、风速等因素，来判断活性炭的吸附效果。
（1）VLA湿度对活性炭吸附的彫响
一般来说，活性炭的表面是疏水性的，即使是水分存在的体系，对于像碳化氢化那样的非极性物质，范德华力成为吸附主力，拥有强大的吸附力。但是对于具有极性的水，吸附量在相对湿度50%附近急速增加，接近100%时也会变得非常大。
实验：固定VLA气体温度40°C，浓度1.5%LEL及风量55000m3/h，我们调整屋顶冷却器的冷却水量，及VLA总管上蒸汽加湿阀开度，用干湿球方法测量进活性炭床VLA气体湿度，控制其相对湿度在40%、50%、60%，用TG-503型化工气体成分分析仪检查出气时浓度。我们发现不同湿度下活性炭床尾气曲线如图1。 •40%相对湿度（ppm）♦♦♦50%相对湿度（ppm）—♦*60%相对湿度（ppm）
图1同条件下，不同相对湿度时活性炭床尾气变化
在此实验，我们发现50分钟后，相对湿度越高，尾气上涨速度越快。所以我们在生产中，保证工艺安全的情况下，降低VLA的湿度，特别是保证相对湿度在40%以下，有助于活性炭的吸附效率。
（2）VLA温度对活性炭吸附的影响
活性炭吸附是一个放热吸附。因此，温度低，是很有利于活性炭的吸附，但是吸附温度符合动力学方程，即吸附速度下降，造成吸附时间变长，生产效率变低。简而言之，温度变低，吸附速率降低，吸附容量降低。
我们调整总管的循环水的水量，控制进吸附床的温度，发现吸附温度在35°C、40°C、45°C时，吸附量虽有降低，但降低并不明显，因吸附是一个放热过程，随着温度的升高，平衡吸附量减少，活性炭床的进气温度应控制在40C以内。
⑶VLA气体的流速对活性炭的影响
VLA气体的流速过大或过小对吸附过程都不利，因活性炭吸附绝大部分为物理吸附，流速过大，气体的滞留时间过短，丙酮未被活性炭微孔吸附就已经逃逸出去，造成吸附传质区长度变长，未吸附区极易被穿透（在“活性炭床吸附时间的研究”章节中会继续探讨），尾气升高。但降低风速，虽有助于丙酮气在活性炭床的停留时间，但进活性炭床风速每降低0.lm/s，总管浓度上涨20%〜50%，总管浓度达到爆炸下限的75%LEL以上时，对安全极为不利。
活性炭床的进气面积已定，VLA气体的流速控制范围应W0.5tn/s。我们实际工业生产中，控制总管丙酮浓度在50%〜70%LEL之间，风速在0.2m/s〜0.4m/s之间
。
大小头
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154科研开发2021・06
2.活性炭床吸附时间的研究
在活性炭床VLA吸附操作单元，随着吸附时间的增加，活性炭床尾气逐渐上升，直至和进活性炭床的浓度一致。现以浓度39g/m3，温度40°C,40%的相对湿度的VLA进入活性炭床，通过尾气曲线，确定吸附床的吸附时间。
图2
当丙酮气体进入活性炭床，丙酮被活性炭吸附，经过一段时间后形成了图2中三个区间：经L1线的气体浓度与进口浓度C0—致为吸附饱和段；L1〜L2为吸附传质区，气体浓度逐渐降低，经L2的气体浓度接近初始排放浓度，L2线〜L3线为活性炭未吸附区。
实验：我们在活性炭床进气和排气处，加装在线丙酮气体监测仪(TG-503型化工气体成分分析仪)，在活性炭床吸附70min时，尾气超过170ppm，且穿透率开始急剧上升，且尾气浓度以指数上升，则活性炭床吸附趋于饱和。
考虑到回收丙酮与消耗蒸汽的消耗，我们将成本W，丙酮和蒸汽単价分别为Pi和P?，尾气瞬时浓度为q，使用平均蒸汽流量为C，则我们可以碍到以下公式：
W=2.58*10-6*C*P*Q/C/P2
此公式中W=1时，成本为最佳，我们可以根据尾气排放的瞬时浓度，推算出吸附时间。但我们在工业生产当中，考
虑到环保，我们通常把吸附时间定在W<1时。
3.活性炭床解析蒸汽的研究
活性炭床在吸附一定丙酮后，需用蒸汽对此台吸附床升温升压进行解析，让活性炭床维持在11(TC,0.07MPa—定时间，使活性炭中绝大部分丙酮脱附活性炭的微孔，随着蒸汽进入冷凝器。江西赛维破产
活性炭床升温升压至110°C,0.07MPa前为升温升压区，在升温升压期间，发现阀门B(出气阀)没有气体流出，阀门C(疏水阀)有大量70〜90°C的冷凝水流出，在解析过程中，因碳仓和活性炭及吸附丙酮加热至110C是固定值，则进气总量只和排出的冷凝水的量和温度有关。通过大量实验数据研究，阀门A(进蒸汽阀)的大小控证在蒸汽流量7t/h〜9t/h 时，吸附床升温升压最经济合理。
在升至110°C,0.07MPa后，我们称活性炭床为稳压区，此时阀门C无冷凝水流出，为维持此温度及压力，阀门B的开度，直接决定阀门A的进蒸汽量。
稳定0.07MPa,110°C，阀门C是没有冷凝水的，蒸汽流量只和阀门B的大小有关，阀门B的开度大小影响着瞬时解析液的浓度。
实验：我们分别设置阀门B开度为“30%”“25%”"20%”，用100ml量筒、200ml量筒、0.7〜0.8g/ml,0.8〜0.9g/ml,0.9〜1.Og/ml的玻璃球比重计，每间隔lmin在解析液取样阀取瞬时解析液量，并描点绘制解析液的趋势图如图3。
从阀门B开度“30%”“25%”“20%”，瞬时解析液趋势图上可以得到以下结论：我们从此实验发现阀门B在30%和25%的开度下，相同时间下，最终解析液浓度都能达到20%，但使用蒸汽流量上25%的较省，而继续关小阀门B的开度至20%，虽然蒸汽流量变小，但最终解析液浓度在34%，解析不充分，间接影响着活性炭的吸附效果。从此实验我们可以可将阀门B的开度定在25%。
图3阀门2不同开度下瞬时解析液浓度
4.结论
(1)控制进活性炭床的VLA的温度、相对湿度、气体流速等，有助于提高单位活性炭的吸附量，从而提高活性炭的吸附效率。
(2)通过把吸附时间控证在吸附传质区，且根据丙酮和蒸汽价格，再根据环保要求和经济要求，出最
佳的吸附时间。
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(3)确定稳定蒸汽流量，控制活性炭的升温升压时间，即不能让升温升压过快，也要保证稳压有足够的解析时间长度，再通过控证蒸汽的出口阀门大小，测量瞬时解析液和最终解析液浓度，控制出口阀门的开度。
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【作者简介】
毋修伟(1986-)，男，河南省焦作市人，本科，助理工程师，焦作金叶醋酸纤维有限公司；研究方向：
尾气回收治理技术.
豫公网安备41160202000603
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