活性炭回收丙酮技术研究进展.doc

活性炭回收丙酮技术研究进展 摘要：本文综述了近年来中外学者就丙酮吸附回收用活性炭微孔结构和活性炭吸附丙酮的理论研究成果，介绍了活性炭吸附回收丙酮新工艺、新设备、安全集成技术及其研究方向。　　关键词：丙酮，活性炭，回收利用??? 鑫森碳业丙酮回收活性炭?陈工　　Research Progress of AC Adsorption for Acetone Aecovery　　Abstract：This paper briefly reviewed the up to date status of the theoretical studying results of micropore structure of activated carbon(AC) used for adsorption for acetone and the mechanism research of acetone recovery by AC, introduced the latest techniques, new equipments, integrated security technology, and forecasted the development tendency of the technology for acetone recovery by AC. 　　Keywords: Acetone, Activated carbon, Recovery　　　　丙酮主要作为溶剂用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中，丙酮回收再利用是节约生产成本和减少COD、VOCs排放的环保需要。目前有三种工艺技术方法可供选择用于丙酮空混气体（VLA）的回收再利用，分别为深冷法、水吸收法和活性炭吸附解吸法。　　深冷法主要用于VLA流量少且丙酮浓度较高的工况，回收丙酮纯度高，可直接再利用，但冷量制取的成本较大。　　水吸收法回收效率高，水吸收后形成较低浓度的稀丙酮，需要配套精馏提纯工艺，能耗也较高，主要为吸收水冷却耗用的冷量制取能耗和低浓度稀丙酮精馏用蒸汽能耗。　　正如美国EPA所指出的，活性炭吸附是去除VOCs“可采用的最好技术” [1]，活性炭固定床变温吸附回收丙酮法较为成熟，可获得较高浓度（大于50％w）的稀丙酮，精馏后获得再利用丙酮。　　本文综述了活性炭回收丙酮技术中活性炭微孔结构研究、吸附理论研究、工艺技术、装置和安全技术开发等进展。　　　　一、 丙酮回收用活性炭微孔结构研究　　不同种类的活性炭内孔微结构的区别，是不同活性炭对不同溶剂具有相对选择性的原因，活性炭孔结构决定于原料、生产工艺等因素，如孔径再造、表面化学改性等。活性炭产品主要指标有孔径及其分布、容积率、强度和灰分等，是选用活性炭依据，吸附小分子量VOCs（如丙酮、苯）时，选择平均孔径小的高比表面积活性炭；吸附较大分子量、直链型VOCs(如汽油)时，选择平均孔径大且孔径分布大的活性炭。活性炭灰分低且强度高，则耐热胀冷缩性要好，不容易粉化，经久耐用。　　刘军丽等[2]研究了适用于丙酮回收用活性炭微结构，指出微孔容积的大小决定了丙酮吸附量的多少，而与总孔容积关系不大。丙酮回收用活性炭微结构最佳指标：孔径主要集中在1纳米左右，微孔容积在0.4-0.5毫升/克。　　Kwon等[3]研究了炭表面的自然氧化，形成含氧官能团，这些含氧基团在高温时很容易分解去除，这类基团为丙酮分子优先吸附位，不影响活性炭对丙酮的吸附能力，且有利于降低单层丙酮吸附能和提高丙酮在活性炭微结构内部的吸收扩散系数。　　Joao Pires等[4]研究了丙酮、丁酮、三氯乙烷、三氯乙烯在不同颗粒炭的吸附等温线，结论为比表面积大且空隙率大，适用于大分子极性物质的能力越强。　　罗宏慧等的研究结果表明混合气体的物质种类越多，穿透容量降低越严重，两种有机蒸汽共吸附时丙酮的穿透容量下降21．9％ ，四种时则减少到41．7％[5]。　　　　二、 活性炭吸附丙酮的理论研究　　丙酮为典型的小分子弱极性常用有机溶剂，毒性低，应用活性炭吸附丙酮实验数据，建立理论模型，或验证理论成果，相关报道丰富。　　Min-gyu Lee等[6]，研究了丙酮、甲苯及其混合物在椰壳颗粒活性炭中饱和吸附量和穿透曲线，丙酮较甲苯有较低的吸附热，饱和吸附量为甲苯的五分之一。混合物吸附时丙酮穿透时间縮短，出口浓度由零上升至进口浓度的1.6倍，再趋于进口浓度，为典型的置换选择吸附现象。　　李立清等[7、8、9]研究了颗粒活性炭吸附丙酮等温线，属于Langmuir理论能很好描述的BDDT分类的Ⅰ型吸附等温线。利用数据工具，由不同温度下实验获得的等温线，获得颗粒活性炭吸附丙酮Langmuir数学模型公式