利用ACF處理尾氣中的二氯乙烷

張勝曹

摘 要：國家對工業(yè)“三廢”的處理要求，越來越嚴(yán)格，筆者工廠的廢氣排放中含有較高含量的二氯乙烷氣體，既污染環(huán)境，也浪費資源，該文主要論述的是利用活性碳纖維（ACF）在吸附后的飽和吸附量（單位質(zhì)量的吸附量）基本不變的特性，根據(jù)該廠生產(chǎn)實際情況，考察其他廠家廢氣處理經(jīng)驗，委托設(shè)備廠家制作了特殊的設(shè)備，工藝人員根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)開發(fā)三塔吸附和再生的工藝流程圖，電儀人員利用西門子PLC（S7-200）開發(fā)了一套控制程序，在安裝后對吸附和再生進(jìn)行了跟蹤分析，完全滿足生產(chǎn)和環(huán)保要求，活性碳纖維吸附對其他各種有機(jī)氣體，有機(jī)物和重金屬染料的環(huán)保處理都有參考價值。

關(guān)鍵詞：廢氣 活性碳纖維 吸附 再生 流程 控制

中圖分類號：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（a）-0078-02

1 工藝簡介

筆者工廠某工藝過程中產(chǎn)生的尾氣流量約350 Nm3/h，其中約含5%的1.2-二氯乙烷氣體（副產(chǎn)品），當(dāng)尾氣中1.2-二氯乙烷的含量<1‰，則尾氣可重新回到工藝中重復(fù)使用而不影響產(chǎn)品質(zhì)量。詳細(xì)的PFD見圖1。

2 吸附塔簡介

A/B/C三塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全一致，設(shè)備內(nèi)的碳纖維（ACF）是一層一層纏繞在蒸汽盤管上，尾氣進(jìn)碳纖維筒中心往外擴(kuò)散被吸附后從頂部離開吸附塔，后回到隔膜壓縮機(jī)的進(jìn)口，重新被壓縮后回用到工藝中。

3 閥和儀表介紹

（1）所有閥均為ON/OFF閥，均帶閥狀態(tài)回訊。

（2）閥門功能介紹。

①V101、V201、V301為進(jìn)氣閥。

②V102、V202、V302為吸附后的排氣閥。

③V103、V203、V303為再生加熱和吹掃時的二氯乙烷氣體、氮氣的排放閥，排放出來的氣體經(jīng)過深冷，微量的二氯乙烷被冷凝，余氣去廢氣站處理排放。

④V104、V204、V304為進(jìn)入吸附塔內(nèi)盤管的蒸汽閥。

⑤V105、V205、V305對碳纖維進(jìn)行吹掃和冷卻用的氮氣閥。

⑥V106、V206、V306積存在吸附塔頂部的氮氣排放閥。

⑦V107、V207、V307再生加熱時凝結(jié)水排放閥，關(guān)閥時可防止另一塔的熱量通過疏水閥進(jìn)入塔內(nèi)。

⑧V108、V208、V308再生加熱結(jié)束后加速塔冷卻的閥。

（3）Ti101、Ti201、Ti301再生時加熱溫度，達(dá)到120 ℃可保證碳纖維再生合格。

（4）FI113作流量累積，每次塔吸附開始就自動重新累積，作為DCS操作人員觀察吸附量的一個參考指標(biāo)，PI113的壓力變化也作為吸附量的參考，并同時也作為壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力的一個參考值。

（5）人機(jī)界面上設(shè)有吸附塔運(yùn)行停止按鈕、手自動運(yùn)行按鈕、三塔運(yùn)行選擇（可以有ABC、BCA、CAB三種順序選擇）。

①充壓時間：從進(jìn)氣閥打開到排放閥打開的時間，可防止排氣閥突然打開對上游T103系統(tǒng)的擾動。

②排氣時間：時間很短，所起的作用就是把積存在塔頂部的氮氣排盡，防止吸附時氮氣進(jìn)入反應(yīng)回收工藝中。

③熱吹時間：吸附塔溫度到120℃，蒸汽不停，氮氣進(jìn)吸附層進(jìn)行吹掃時間。

④冷吹時間：蒸汽停掉后，對吸附塔進(jìn)行吹掃和冷卻的時間。

⑤吸附時間：尾氣被吸附處理時間。

⑥加熱溫度：可保證二氯乙烷完全從碳纖維脫附，保證再生質(zhì)量。

4 控制系統(tǒng)選型和控制程序說明

4.1 根據(jù)控制點數(shù)

選擇用Siemens的S7-200，CPU-224，帶2塊EM223擴(kuò)展模塊，EM231RTD一塊，擴(kuò)展模塊采用外部電源，PIT113和FIT113進(jìn)DCS，S7-200和上位機(jī)用EM277 PROFIBUS-DP連接。

4.2 以下是選擇A塔開始（自動）運(yùn)行的程序編制說明

（1）選擇A塔開始吸附，V101打開對A塔進(jìn)行充壓，充壓時間T1A根據(jù)壓力平衡情況設(shè)定，時間到打開V106進(jìn)行排氮氣，排氮氣時間T2A到后關(guān)V106，在V106關(guān)后開V102，程序進(jìn)入吸附步驟，T103過來的尾氣進(jìn)碳纖維吸附筒進(jìn)行吸附，吸附后的干凈尾氣重新進(jìn)入隔膜壓縮機(jī)壓縮，壓縮后的氣體重回工藝參與反應(yīng)。

（2）從V102打開計時開始，經(jīng)過T5A的吸附時間，B塔的進(jìn)氣閥V201打開對B塔充壓，充壓時間T1B到后開V206進(jìn)行排氣，排氣時間T2B到關(guān)V206，在V206關(guān)后開V202，V202的開信號到后才能關(guān)V101和V102，（防止T103系統(tǒng)升壓），到這一步說明A塔已退出吸附將進(jìn)入再生程序，而V201和V202打開則說明現(xiàn)在是B塔在吸附中。

（3）在V101和V102關(guān)閉后，蒸汽加熱閥V104、凝結(jié)水排放閥V107、排放閥V103打開，當(dāng)Ti101達(dá)到120 ℃后氮氣閥V105打開，氮氣進(jìn)A塔進(jìn)行熱吹掃，熱吹時間T3A到后關(guān)V104、關(guān)V107、開V108，繼續(xù)冷吹T4A時間對吸附塔進(jìn)行降溫，T4A時間到關(guān)氮氣閥V105（該時間以Ti101作參考進(jìn)行調(diào)整），V105關(guān)閉后關(guān)V103，V103的關(guān)閉表示A塔的再生結(jié)束，等待下一個輪回的吸附。

（4）從V202打開計時開始，經(jīng)過T5B的吸附時間，C塔的進(jìn)氣閥V301打開對C塔充壓，充壓時間T1C到后開V306進(jìn)行排氣，排氣時間T2C到關(guān)V306，在V306關(guān)后開V302，V302的開信號到后才能關(guān)V201和V202，（防止T103系統(tǒng)升壓），到這一步說明B塔已退出吸附將進(jìn)入再生程序，而V301和V302打開則說明現(xiàn)在是C塔在吸附中。

（5）在V201和V202關(guān)閉后，蒸汽加熱閥V204、熱水排放閥V207、排放閥V203打開，當(dāng)Ti201達(dá)到120℃后氮氣閥V205打開，氮氣進(jìn)B塔進(jìn)行熱吹掃，熱吹時間T3B到后關(guān)V204、關(guān)V207、開V208，繼續(xù)冷吹T4B時間對吸附塔進(jìn)行降溫，T4B時間到關(guān)氮氣閥V205（該時間以Ti201作參考進(jìn)行調(diào)整），V205關(guān)閉后關(guān)V203，V203的關(guān)閉表示B塔的再生結(jié)束，等待下一個輪回的吸附。

（6）從V302打開計時開始，經(jīng)過T5C的吸附時間，A塔的進(jìn)氣閥V101打開對A塔充壓，充壓時間T1A到后開V106進(jìn)行排氣，排氣時間T2A到關(guān)V106，在V106關(guān)后開V102，V102的開信號到后才能關(guān)V301和V302，（防止T103系統(tǒng)升壓），到這一步說明C塔已退出吸附將進(jìn)入再生程序，而V101和V102打開則說明現(xiàn)在是A塔在吸附中。

（7）在V301和V302關(guān)閉后，蒸汽加熱閥V304、熱水排放閥V307、排放閥V303打開，當(dāng)Ti301達(dá)到120 ℃后氮氣閥V305打開，氮氣進(jìn)C塔進(jìn)行熱吹掃，熱吹時間T3C到后關(guān)V304、關(guān)V307、開V308，繼續(xù)冷吹T4C時間對吸附塔進(jìn)行降溫，T4C時間到關(guān)氮氣閥V305（該時間以Ti301作參考進(jìn)行調(diào)整），V305關(guān)閉后關(guān)V303，V303的關(guān)閉表示C塔的再生結(jié)束，等待下一個輪回的吸附。

（8）到第七步止，3個塔的運(yùn)行全部經(jīng)歷了吸附和再生的程序，A塔又進(jìn)入第二個輪回，所有的程序循環(huán)進(jìn)行。每一個塔的最佳吸附時間和再生時間都是在理論基礎(chǔ)上，再進(jìn)行多次的尾氣取樣分析后得出，各塔間的設(shè)定時間量稍有偏差。

5 結(jié)語

纏繞的碳纖維厚度增加，吸附時間同步增加，但飽和吸附量不變，考慮再生成本，ACF的填充量需要和工藝操作結(jié)合起來，ACF吸附技術(shù)在環(huán)保工程中值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 李寶瑛，顧有偉，李玉珍.用活性碳纖維（ACF）回收1.2-二氯乙烷廢氣的研究[J].新型碳材料，1996，12（4）：40-43.

[2] 西門子公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊[Z].2002.

[3] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.