活性炭纤维吸附-蒸汽脱附装置回收甲苯的工艺研究

活性炭纤维吸附-蒸汽脱附装置回收甲苯的工艺研究

0基于生物处理的有机溶剂回收回收技术医药原料行业包括化学原材料和医药两类。生产所需的原料包括许多类型的原辅材料，消耗大量的机溶剂，工艺过程和产物环节复杂，容易造成环境污染。目前,常用于回收VOCs方法有冷凝法、吸收法、吸附法和膜分离法笔者结合江苏南通某医药中间体生产企业含有机溶剂废气产排特征及工程经验,提出了采用“活性炭纤维吸附-蒸汽脱附-冷凝法”回收有机溶剂,以期为化工行业有机溶剂回收再利用提供较好的借鉴意义。1苯甲胺等辅助工序该医药中间体企业主要生产7ADCA,其生产工艺包括过氧乙酸合成、BSU合成、扩环、酶裂解以及甲苯精馏等辅助工序,使用原辅料有冰乙酸、过氧乙酸、硅醚、尿素、糖精、青霉素亚砜、氨水、硫酸等,使用的有机溶剂为甲苯和二氯甲烷,该企业原有含甲苯废气收集和处理情况见表1。根据现场实地调查,该企业含甲苯废气收集处理主要存在以下问题:①BSU合成釜废气主要污染物质包括甲苯、NH2孔道长度、解吸速度活性炭纤维(activatedcarbonfiber,ACF)是以有机纤维为前驱体通过不同途径而制得,其微孔孔道长度多在几μm到几十μm之间,比颗粒活性炭(granularactivecarbon,GAC)(孔道当量直径多在几mm甚至十几mm)小2到3个数量级,故其吸附解吸速度比GAC快2~3个数量级;ACF的比表面积达1000~2500m3污水处理系统该工艺所采用的处理装置采用3个组合型吸附器为主体的吸附回收系统,吸附-脱附-再生工序均在吸附器内完成。活性炭纤维有机废气吸附回收装置工艺流程见图1。活性碳纤维有机废气回收装置由3个吸附器组成共同组成一个管路系统,当吸附器A吸附时,吸附器B解吸,吸附器C再生,各吸附器吸附-解吸-再生依次进行。有机废气一般从底部进入吸附器,其中有机物被活性炭纤维毡吸附下来,净化后的尾气由吸附器顶部排出。脱附蒸汽由吸附器顶部进入,穿过活性炭纤维毡,将被吸附的有机物脱附下来并带入冷凝器,有机物和水蒸气被冷凝下来流入分层槽,通过重力沉降作用进行分离。分离出的有机相转入有机溶剂储罐,分离出的水相作为污水排放至厂方化学污水系统集中处理后排放。整个工艺过程通过DCS程序自动控制,交替进行吸附、解吸、干燥工艺过程。4系统的操作参数和安全保障4.1吸附装置系统能力的确定(1)废气成分及处理要求:该废气中含有甲苯、微量青霉素亚砜、氨气,其中甲苯排放质量浓度约为5000mg/m(2)处理气量确定:根据甲苯性质、废气流量及浓度,考虑处理系统留有10%的操作余量,确定进入吸附装置的实际废气处理能力Q=4000m(3)系统阻力:系统阻力包括管路系统和吸附器本身的阻力,根据计算和实际经验,确定整个系统的阻力为3500Pa。(4)空塔气速:根据HJ2026—2013《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》中要求“固定床吸附装置吸附层(活性炭纤维)的气速宜小于0.15m/s”,依此本设计确定空塔气速为0.15m/s。4.2ds系统装置根据HJ2000—2010《大气污染治理工程技术导则》,HJ2026—2013《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》等相关技术规范,为了使吸附系统能有效而安全地操作,需注意以下问题:(1)考虑含甲苯废气的爆炸极限。甲苯的爆炸极限为1.2%~7.0%。因此,本设计规定进入废气处理装置的甲苯体积分数为0.6%,对应的甲苯质量浓度为7767mg/m(2)切实确保系统的密封性。吸附、解吸和回收。由于整个系统始终处于频繁切换之中,因此设计上选用特殊结构的密封垫以保证系统有良好的密封,或将正压送风调整为负压抽风,将整个系统气体泄漏降至最低限度,确保设备安全运行。(3)控制系统的自动化。本系统吸附-脱附-再生工序设计为DCS系统自动控制,当出现运行故障时,程序自动报警并转入待机状态,有机废气通过三通放空阀紧急排放,不影响正常生产。(4)系统温度的控制。吸附过程是一个放热过程,在连续吸附操作进行时,床层温度会持续升高,导致吸附效率下降,同时给系统的安全运行带来隐患。系统采用了床层温度报警装置,当温度超过设定值时,系统会自动报警并自动切换到安全位置;同时启动降温装置,保证系统正常安全运行。具体设计规定:①温度高位报警:当吸附器在实行吸附操作时,其最大温度不得超过60℃(甲苯的沸点约为110℃),若温度≥60℃时,应予报警。②温度高位报警连锁控制:当冷却器出口甲苯温度超过60℃时报警,同时信号送入DCS,DCS发出指令关闭蒸汽阀门。5装置进出口尾气的连续分析活性碳纤维甲苯吸附回收装置已安装正式投入1a,运行稳定,甲苯回收率高,回收的甲苯可直接回用于生产系统。对该厂吸附装置进出口尾气进行了连续分析,结果见表4。由表4可知,采用活性炭纤维装置回收尾气中的甲苯的回收率很高,绝大多数情况下稳定在97%,但尾气中甲苯排放浓度不符合GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》表2中二级标准,故还需进一步采取治理措施以使其达标排放。6经济分析(1)每年回收甲苯的价值:根据运行情况分析,该医药中间体企业此套装置尾气排放量为3743m(2)设备投资:共计100万元。7回收装置的经济效益采用活性炭纤维吸附-蒸汽脱附回收装置对生产工艺尾气中甲苯进行回收再利用,现场运行数据表明:该吸附装置可连续稳定安全运行,吸附和脱附过程实现自动化控制,甲苯吸附回收率稳定在97%左右,年回收161t,年净收益67.3万元,装置运行1.5a即可收回全部投资,而装置的设计使用寿命为10a以上,同时该装置的使用,还可以大大减少甲苯的排放量,具有良好的经济效益和环境效益。(5)吸附温度:35℃。(6)