活性炭纖維吸附回收裝置是目前廣泛使用的工業廢氣治理回收技術。活性炭纖維具有比表面積大、微孔豐富且分布均勻、吸脫附速率快、吸附效率高、易再生等優點。

1 活性炭纖維回收甲苯工程      

某化工企業幾個車間經改造后的VOCs治理流程如下：

1.1 方案思路

主要按照如下設計，其中甲苯在活性炭纖維中吸脫附流程如下：

當甲苯尾氣通過活性炭纖維床層時， 其中的甲苯被活性炭纖維吸附、截留，從而使廢氣得到凈化排放。當活性炭纖維吸附有機物達到飽和后，要對活性炭纖維床層進行脫附再生。再生時，通入飽和水蒸汽加熱活性炭纖維床層，甲苯被吹脫解吸出來，并與水蒸氣形成蒸汽混合物， 然后將蒸汽混合物冷凝為液體， 液體經自動分層后得到可以回收再利用的油層甲苯，同時分層水排入廢水系統集中處理。脫附干凈的活性炭纖維床層再進行冷卻和干燥處理， 以備下一個循環的再次吸附。甲苯冷凝產生的尾氣再接入活性炭纖維吸附回收裝置。活性炭纖維吸附回收裝置工藝原理見下圖。

1.2關鍵參數設定

本項目活性炭纖維吸附回收裝置的設計風量為6000 m3/h，設計甲苯的流量為30 kg/h，設計吸附進氣溫度小于40 ℃， 設計脫附蒸汽壓力約0.2 MPa，設計脫附溫度約100 ~ 105 ℃。

1.3 處理流程設定

活性炭纖維吸附回收裝置由一套2 箱6 芯的不銹鋼活性炭纖維吸附器和一座不銹鋼顆粒碳吸附器，前者完成甲苯的吸附和回收，后者作為保安工藝保障甲苯達標排放。其中活性炭纖維吸附器碳纖維裝填量40 kg/芯，共480 kg，采用2 箱并聯運行，交替完成吸附和再生， 單箱活性炭纖維吸附器的吸附時間為30 min，蒸汽脫附時間為15 min，間歇時間5min，空氣干燥10 min。顆粒碳吸附器再生時，排氣進行超越。企業通過定期取樣分析，判斷活性炭吸附器及顆粒碳吸附器處理效率， 并調整吸附周期及再生頻次。

1.4 效益分析

1）產出：本項目甲苯的回收量按照30 kg/h，每年生產時間按照8000 h 計算， 通過活性炭纖維吸附回收裝置每年可回收的甲苯量為228 t（回收率95%）。每噸甲苯價格按照0.6 萬元計算， 每年的回收甲苯的總價值為136.8 萬元。

2）運行成本：活性炭纖維吸附回收裝置蒸汽消耗量500 kg/h（蒸汽平均使用系數0.167）， 廢氣治理裝置運行基本功率約45 kW。則每年消耗蒸汽668 t，耗電3.6 ×105 kW·h，每年蒸汽和用電費用為52.7 萬元；每年設備維修維護費用、吸附劑更換費用約6 萬元，每年設備折舊費用約6 萬元；每年人工費用約3 萬元。合計每年總運行費用約為67.7 萬元。

3）通過上述計算， 每年活性炭纖維吸附回收裝置回收甲苯產生的利潤為78.1 萬元。企業通過一定年限運行，便可收回投資成本。