книги / Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности

О факторах, влияющих на образование поверхностных комплек­ сов на окисленных углях и на их ионообменные и каталити­ ческие свойства. - Адсорбция и адсорбенты, 1977, вып.5,

с. 3 - II .

5.Гоба В .Е ., Тарковская И .А ., Завьялов А.Н. Электронообменные свойства активных углей, окисленных различными

др. Исследование химической природы поверхности активных углей методом ИК-спектроскопии. - Адсорбция и адсорбенты, 1978, вып.8 , с . 43-48.

7. Тарковская И .А., Завьялов А.Н., Гоба В.Е. и др. Исследование свойств окисленных углей из древесины. - Ад­ сорбция и адсорбенты, 1976, вып.4, с . 19-24.

8. Амалин А.Н. Получение активного угля, модифицирован­ ного фосфорной кислотой и исследование его сорбционных свойств. Автореф. д и с .... канд.хкм.наук. - Воронеж,1971. - 17 с.

11.Боэм Х.П. Химическая идентификация поверхностных групп. - В к н .: Стереохимия и механизмы каталитических реакций. - М.: Мир, 1968, с . 186-288.

12.Стражеско Д.Н. Адсорбция электролитов на активном уг­ ле. Автореф.дис. . . . докт.хим.наук - Киев, 1951.

13.Лоскутов А .И ., Кузин И.А. Получение и исследование свойств азотсодержащего активного угля. - В к н .: Синтез и свойства ионообменных материалов.- М.: Наука, 1968, с . 95-101.

14.Николаев В. Г ., Стрелко В. В. Гемосорбция на активиро­ ванных углях. - Киев: Наукова Думка, 1979, - 287 с.

15.Тарковская И .А ., Козуб Г.М ., Гоба В.Е. и др. Влияние

проводимости на катионообменные и каталитические свойства

221

ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ

УДК 661.183.2:66.061.8

В.М.Кисаров

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ ДЛЯ РЕКУПЕРАЩИ ЛЕТУЧИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ И САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ВЕНТВЫБРОСОВ

Одним из эффективных способов извлечения вредных цримесей от отходящих промышленных газов с последующей рекуперацией уловленных компонентов или их обезврежива­ нием является углеадсорбционный / I / .

В настоящем сообщении мы рассмотрим состояние и перспективы применения углеродных адсорбентов для извле­ чения примесей главным образом в пяти областях.

I . До последнего времени активный уголь применяется преимущественно для рекуперации летучих органических растворителей при использовании лаков и красок» обезжи­ ривании металлических изделий, в производстве химических волокон и пластмасс, резино-технических и асбесто-техни­ ческих изделий, искусственной кош,мехов,кинопленки, бездымного пороха, целлулоида,жиров и т .п .

Затраты на рекуперацию в этом случае,как правило, окупаются.

К сожалению, удельный расход водяного пера,электро­ энергии , охлаждающей воды (основные составляющие эксплуатационных затрат). Одна из причин такого завыше­ ния,на наш взгляд, заключается в отсутствии рекуперационных углей с необходимыми свойствами. Выпускаемые промыш-

223

ленностыо угли типа АР имеют недостаточный удельный объем микропор, да и диапазон эффективного размера их желательно расширить как в сторону больших, так и в сто­ рону меньших величин. На многих установках недостаточ­ ная эффективность рекуперации обусловлена еще и непра­ вильным эксплуатационным режимом адсорбции-регенерации: завышенная нагрузка,вызываемая нередко ростом мощности основного производства, недостаточная квалификация обслуживающего персонала, неудовлетворительное состоя­ ние оборудования, трудности снабжения углем и т .д .

Так, при рекуперации спирто-эфирной смеси на одном из

предприятий изменение режима регенерации сорбента позво­ лило повысить степень очистки с 70-80 %до 95-98 %/2/,

Уточнение циклограммы работы рекуперационной уста­

ном случае требуе? установки дополнительного адсорбера. Корректировка длительности фаз адсорбции и сушки

угля на установке рекуперации этилацетата в производстве плащевых тканей (Балашовский комбинат Саратовской об­ ласти) позволяет повысить степень очистки с 70 % до 92 %/4 / .

Годовой экономический эффект от реализации изменен­ ного режима адсорбции-регенерации на рассмотренных трех установках составляет около 200 тыс.руб.

За последние пять лет по нашим регламентам спроекти­ ровано более 30 ренуперационных установок. Одни из них вошли в строй действующих, другие построены и в ближай­ шее время будут пускаться, третьи находятся в стадии строительства.

Можно сказать,что задача рекуперации летучих раство­ рителей с концентрацией их в отходящих газах 2-30 г/м 3 решается.

2. Более сложен вопрос с рекуперацией растворителей из отходящих газов, образующихся при использовании лакокрасочных материалов (ЛНМ). В настоящее время в процессах окрашивания и сушки используется около

224

1,2 млн.т растворителей в год. Из них примерно 350 тыс;т в год уносится с обходящими газами цри про­

мышленной окраске распыление л и столько же цри сушке. Концентрация растворителей в отходящих) газах в этих

процессах колеблется от нескольких десятков миллиграмм до нескольких грамм на кубометр, окрасочных аэрозолей - - от нескольких миллиграмм до нескольких десятков мил­ лиграмм на кубометр (в газах,образующихся при сушке, аэрозоли практически, отсутствуют).

Если принять во внимание,что в качестве растворите­ лей ЛКМ наиболее часто применяются уайт-спирит, ксилол, толуол (сравнительно дешевые продукты), то очистка от­ ходящих газов из камер сушки с температурой 70-Ю0°С, очевидно более целесообразна термическим или термоката­ литическим способом.

Очистка отходящих газов из окрасочных камер от раст­ ворителей адсорбционным или термокаталитическим спосо­ бом возможна лишь при наличии предварительной очистки от аэрозолей. Очистку от аэрозолей обычно рекомеццуют производить в гидрофильтрах / 5 / . Однако этот способ не эффективен. Более эффективными являются тканевые фильтры,но в этом случае процесс существенно усложня­ ется / 6 / .

При решении задачи улавливания аэрозолей улавлива­ ние растворителей целесообразно производить адсорбцион­

нашему мнению, является адсорбционно-окислительный, осуществленный в промышленных масштабах в ФРГ при обезвреживании неприятнопахнущих газовых выбросов / 7 / .

Технико-экономическая оценка показала, что приведен­ ные затраты на очистку 1000 м3 загрязненного воздуха в адсорбционно-окислительных методах в 1,5 -3 ,0 р аза ниже, чем в методах термокаталитического и термического сжи­ гания / 8 / . В настоящее время выполнено несколько цроек-

15 356

225

тов адсорбционно-окислительных установок* В связи с рас­ смотрением адсорбционно-окислительного способа очистки заслуживает внимание реактивация активных углей,отрабо­ танных в процессе поглощени. внсококипящих органических веществ и осмоляпцихся в порах угля (например,фенол)* Примечательно,что капвложения на печь реактивация произво­ дительностью по углю 10 т/сутки составляют 26-35 тыс.руб* /9/* Это составляет всего лишь 4-5 % от капвложений на адсорбционную установку средней производительности.

3. Известно,что ежегодно около 4,5 млн тонн углеводоро­ дов теряется в атмосфере при хранении, транспортировке и сливо-наливных операциях. Только нефтеперерабатывающие

предприятия выбрасывают в атмосферу 2,5 млн т/год различ­ ных углеводородов, из них 40 % приходится на резервуарные парки и сливо-наливные эстакады.

Проблема утилизации таких углеводородов на сегодня не решена. Здесь возможны несколько вариантов рекуперации. Один из них наиболее перспективный - это абсорбционный в сочетании с адсорбционным. В настоящее время такая схема

проектируется для одного из нефтеперерабатывающих заводов. 4. Проблема экономики энергетических ресурсов становит­

ся чрезвычайно актуальной. Огромные количества тепла расходуются на подогрев приточного воздуха общеобменной вентиляции производственных помещений. Использовать в замкнутом цикле этот воздух мешают различные токсические принеси, в том числе органические, очистка от которых наиболее эффективна углеадсорбционным способом.

Расчеты применительно к очистке приточного воздуха с концентрацией бензола 25 мг/м3, объемом 200 тыс.мЗ/ч, находящегося в цикле замкнутой системы вентиляфи , показывают,что годовой экономический эффект от внедрения адсорбционного способа составит порядка 300 тыс.руб. ,а вместе с внедрением адсорбера новой конструкции -

-500 тыс.руб.

5.В химической, электротехнической, медицинской и др.отраслях‘промышленности широко используется ртуть.

На десятках производств в вентиляционных выбросах (до со­ тен тнс.м®/ч) содержатся пары ртути.

226

До недавних пор для очистки таких выбросов применялся пиролюзитннй спосс 5. Нани разработан более эффективный хеноуглеадсорбционный способ., который внедрен на нескольких предприятиях и вытесняет пиролюзитный /10/.

Таким образом, перспективы использования углеродных адсорбентов для рекуперации летучих растворителей и сани­ тарной очистки вентвыбросов имеются. Для реализации их необходимы работыtв первую очередь,по расширению ассорти­ мента углеродных адсорбентов.

В этой связи уместно упомянуть об активных углеродных волокнах (МВ), производство которых в некоторых странах достигло промышленных масштабов /II/.

В таблице приведены величины активности МВ, выпускаемых японской фирмой "Тойобо" /12/, отечественных М В и актив­ ных углей по парам трихлорэтилена при 20°С. Обращает на

На рисунке представлены данные по кинетике адсорбции

■ десорбции толуола на АУВ КР 1500 и угле ^-ACt из кото­ рого видно,что десорбция на АУВ происходят значительно эффективнее.

Общий коэффициент массопередачм на АУВ в 10-100 раз больше, чем у зернистых активных углей. При использовании АУВ мас­ са адсорбента по сравнению с углем уменьшается в 15-100 раз, а масса аппарата в 10 раз. Сопротивление сдоя не превышает 100 Па до запыленности около 200 г/м. На АУВ существенно снижаются химические превращения уловленных компонентов. Это имеет важное значение для рекуперации таких реакцион­ носпособных и широко применяемых растворителей хая цикло­ гексанон. АУВ могут применяться в кольцевых адсорберах,в роторных многослойных гофрированных адсорберах, в виде рулонных матов /12/.

Необходимо также совершенствование конструкций адсорбе­ ров, которые за многие десятки лет не претерпели существен­ ных изменений, хотя возможности сокращения их металлоемко­ сти, более равномерного распределения паро-газовых потоков, а следовательно снижения энергозатрат, упрощения их обслу­ живания далеко не исчерпаны. В наших разработках эти воз­ можности в существенной мере использованы: заметно снижен

2 2 8

вес кольцевых решеток , увеличена степень использования объема засыпки угля, упрощена загрузка и выгрузка его. В текущей пятилетке такие ад< орберы производительностью 10,20,40,80 тыс.м3/ч планируется серийно выпускать на одном из заводов Миннефтехиммаша СССР.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Кисаров В.М. Современное состояние техники рекупе­ рации летучих органических растворителей. - М.: фНТИХимнефтемаш, 1976.

2.Информационный листок Горьковского межотраслевого

территориального центра НТИП, № 11-80.

3. Кисаров В.М ., Субботин А.И. Пром. и сан. очистка газов.-М .: ЩНТИХимнефтемаш, №2 , 18, 1980.

4. Информационный листок Горьковского межотраслевого территориального центра НТИП, №88-80.

5. Фиалковская Т.А. Вентиляция при окраске изделий.-

вшахтной печи РЗ-ПРН-Ю.- Киев: 1980.

10.Степанов А. С. Пром. и сан. очистка г а зо в .- М.: ЩНТИХимнефтемаш, 1981, № 3.

11.Получение, свойства и применение углеродных волок­ нистых адсорбентов. Обзорная информация. Серия хин.пром. волокон.- М.: НИИТЭХИМ, 1981.

12.Проспект фирмы "Тойобо" (Япония).

15-3 356

УДК 541.183:661.183.2

Р. А.Багиров

ОССБЕННОСТИ АДСОРБЦИИ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ

Вэксплуатируемых в настоящее время промышленных ад­ сорбционных установках извлечение из природного г а за со­ путствующих нежелательных примесей, а также их десорбция проводятся при высоких давлениях. Для определения опти­ мальных режимов эксплуатации подобных установок, необхо­ димо изучение особенностей адсорбции и десорбции извле­ каемых из газа компонентов на различных адсорбентах при высоких давлениях.

Вданной статье даются результаты теоретических и экспериментальных исследований адсорбции некоторых газов на угле СКТ, цеолите NaX и силикагеле мерки КСМ цри высоких давлениях (до 10 МПа).

Одним из первых исследователей, изучающих адсорбцию газов при высоких давлениях, были Мак-Бэн и Бриттон.

Результаты проведенных работ по адсорбции при высоких

бенностью адсорбции при высоких давлениях является обра­ зование максимума на изотерме сорбции. Подобные изотермы адсорбции газов на угле были получены также и в работах

/9-14/.

230