VOCs尾氣經(jīng)收集后輸送至吸附-脫附系統(tǒng)，首先經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)（如冷凝、吸收、過濾）去除廢氣中的水汽、腐蝕性物質(zhì)及顆粒物，防止末端設(shè)備腐蝕和吸附劑堵塞，同時(shí)降低末端負(fù)荷；然后流經(jīng)吸附床，廢氣中的污染物吸附在吸附劑上，凈化達(dá)標(biāo)后高空排放；吸附劑飽和后通過閥門切換至另一吸附床，飽和后的吸附劑采用低壓水蒸氣高溫解析，污染物氣化并脫離吸附劑，隨水蒸氣進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，并在貯槽中分層為水相和油相，其中水相送污水站處理，油相即溶劑，精制后可回收套用；后的吸附劑殘有大氣水分，影響吸附效率，需要通過空氣進(jìn)行干燥，干燥后的吸附床等待另一吸附床飽和；后循環(huán)往復(fù)，自動(dòng)切換，吸附床狀態(tài)及順序如表1所示。
吸附-脫附的主要工序有吸附、解析、干燥和等待四個(gè)過程，本文從過程角度分析廢氣活性炭吸附-脫附系統(tǒng)。
經(jīng)預(yù)處理后的廢氣進(jìn)入吸附罐，廢氣中的物附著于活性炭上，隨著吸附時(shí)間的延長，罐內(nèi)的物越積越多；同時(shí)由于吸附罐體積有限，廢氣中又混有空氣或氧氣，罐內(nèi)的混合氣體往往處于可燃物的爆炸范圍之內(nèi)或高于可燃物的爆炸上限（可燃）。吸附罐內(nèi)的活性炭和物均為可燃物，所以，一旦遇到高溫、靜電、火花等，即能觸發(fā)事故，吸附過程也是發(fā)生事故多的環(huán)節(jié)。吸附-脫附系統(tǒng)裝置通常采用金屬材質(zhì)制作，一般會(huì)做好防雷接地工作，靜電因素導(dǎo)致的事故；罐體、管路及閥門等密封性較好，且吸附罐前設(shè)有阻火器，罐內(nèi)可燃物幾乎不與外界接觸，火花引起的吸附-脫附系統(tǒng)的事故可能性甚微；通常吸附過程中發(fā)生事故主要由高溫引起。吸附屬于放熱過程，而活性炭本身導(dǎo)熱性能很差，加之吸附罐裝有保溫，產(chǎn)生的吸附熱大部分會(huì)被流經(jīng)炭床的潔凈氣帶走，但炭床的溫度隨著吸附時(shí)間的增加而升高，同時(shí)，炭床堆積的不均勻時(shí)不利于熱量疏散；煤基活性炭往往含有金屬雜質(zhì)，在炭的活化過程中形成微量炭基金屬氧化物催化劑，廢氣中的某些成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并放出大量熱；VOCs廢氣中的丙酮、環(huán)己烷、四氫呋喃、甲縮醛等物質(zhì)，易在空氣中形成過氧化物或超氧化物，這些過氧化物在室溫下即可自燃或氧化，并發(fā)出大量化學(xué)熱；一旦熱量未能及時(shí)導(dǎo)出，炭床溫度達(dá)到可燃物的起燃溫度，應(yīng)急措施未安裝或不及時(shí)響應(yīng)便可引發(fā)事故。當(dāng)炭床吸附飽和之后，需要采用高溫水蒸氣或氮?dú)膺M(jìn)行脫附，從而使炭床恢復(fù)吸附性能。在通入水蒸氣前往往會(huì)通入氮?dú)鈱?duì)炭床內(nèi)的空氣進(jìn)行置換，即便不通入氮?dú)饣虿徊捎脽岬摳剑馕鰰r(shí)罐體內(nèi)充滿大量水蒸氣，幾乎沒有氧氣，炭床不具備燃爆條件，故解析過程中事故鮮有發(fā)生。解析后的炭床含有大量水汽，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的吸附效率，需要通入干燥空氣對(duì)炭床進(jìn)行干燥。為縮短干燥時(shí)間，往往對(duì)干燥氣進(jìn)行加熱，換熱器設(shè)置不合理時(shí)，空氣溫度過高，常引起炭床起火；此外，解析不，或支撐腐蝕炭床坍塌形成局部死角等，炭床內(nèi)仍殘余大量物，也會(huì)造成炭罐的燃爆。經(jīng)干燥冷卻后的罐體在另一炭床吸附飽和之前，一直處于等待狀態(tài)，該過程罐體閥門關(guān)閉，炭床內(nèi)無物，不具備燃爆條件。因此，該過程通常不會(huì)發(fā)生事故。1）靜電導(dǎo)出及防雷接地：廢氣在管道、炭床內(nèi)流通摩擦易形成靜電，系統(tǒng)設(shè)計(jì)須考慮靜電導(dǎo)出，包括炭床內(nèi)靜電導(dǎo)出桿和整體設(shè)備的靜電接地，儀表選型嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行。
2）溫度監(jiān)控：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有多斷面、多點(diǎn)位的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，并與控制系統(tǒng)的PLC相連，PLC對(duì)所有溫度信號(hào)進(jìn)行判斷并采取相應(yīng)措施。3）控制吸附時(shí)間：由于吸附過程是罐體內(nèi)廢氣積聚濃度升高過程，應(yīng)嚴(yán)格控制吸附工序時(shí)間，即達(dá)到時(shí)間即便炭床未穿透，強(qiáng)制進(jìn)入脫附工序，以防局部空間形成爆炸，根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，吸附時(shí)間不宜超過24h。4）吸附劑選擇及處理：選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)的高純度活性炭，防止活性炭雜質(zhì)過多形成自催化，尤其是用于易形成過氧化物的廢氣的治理；使用甲磺酸等溶劑對(duì)活性炭進(jìn)行處理改性，降低活性炭自燃點(diǎn)，阻燃易爆。5）氮?dú)獗Ｗo(hù)：氮?dú)忾y門與解析工序及溫度監(jiān)控連鎖，進(jìn)入解析工序后，先開啟氮?dú)庀到y(tǒng)，對(duì)穿透炭床進(jìn)行置換，再開啟蒸汽閥進(jìn)行解析，防止炭床內(nèi)飽和廢氣遇到高溫蒸汽發(fā)生燃爆；當(dāng)炭床溫度高于設(shè)定值，氮?dú)忾y自動(dòng)開啟，抑燃；或使用熱氮作為加熱解析的脫附劑。6）緊急降溫：由降溫水管路、水噴淋系統(tǒng)和自動(dòng)閥門組成，當(dāng)炭床溫度高于設(shè)定值，開啟氮?dú)獗Ｗo(hù)的同時(shí)，緊急降溫系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)行降溫或滅火；該吸附器立即進(jìn)入脫附狀態(tài)進(jìn)行冷卻，防止吸附芯自燃；并立即開啟三通放空閥使之與車間設(shè)備隔離。此外，蒸汽閥也可同時(shí)開啟，即強(qiáng)制執(zhí)行解析，三重保護(hù)，炭床自燃。通過對(duì)廢氣活性炭吸附-脫附系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能發(fā)生燃爆事故的原因進(jìn)行分析，針對(duì)性提出靜電導(dǎo)出、溫度監(jiān)控、吸附時(shí)間控制、吸附劑選擇及處理、氮?dú)獗Ｗo(hù)和緊急降溫等系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的事故防范措施。對(duì)活性炭吸附-脫附系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和事故預(yù)防提供借鑒。
