Застосування активованого вугілля для рекуперації парів

Десятиліттями відновлення парів вуглеводнів було невід’ємною частиною операцій із завантаження палива. Оскільки в 1990-х роках почалося-великомасштабне встановлення установок рекуперації парів (VRU), принципадсорбція активованим вугіллям з подальшою регенерацією у вакуумістала найкращою доступною технікою для переважної більшості застосувань. За оцінками, понад 95% новозбудованих VRU у всьому світі застосовують цей процес. При правильному проектуванні вакуумні{3}}системи з активованим вугіллям із регенерацією забезпечують високу ефективність, економічну-ефективність, безпеку та виняткову надійність-навіть за мінімальних вимог до обслуговування.

 

 

Огляд процесу

Пар, оброблений у VRU, є сумішшю повітря та летких органічних сполук (VOC), зазвичай містить 20–50% VOC за об’ємом. Молекули VOC складаються з більш легких сполук, які випаровуються під час завантаження бензину, сирої нафти або подібних речовин. Пара проходить через шар активованого вугілля, який має величезну площу поверхні, що складається з мільйонів пор.Грануляне активоване вугілля для обробки ЛОСшироко використовується тут як класичне адсорбційне середовище, де VOC компоненти прилипають до стінок пор через слабкі міжмолекулярні сили (тобто сили Ван-дер-Ваальса). Під час цього процесу адсорбції не відбувається жодних хімічних змін ні з активованим вугіллям, ні з молекулами ЛОС. Завдяки своїй високій адсорбційній здатності активоване вугілля може зменшити викиди вуглеводнів від VRU до надзвичайно низьких рівнів.

VRU містить два або більше шарів активованого вугілля, що працюють у циклі адсорбції/регенерації, причому кожен цикл зазвичай триває 10–15 хвилин.Грануляне активоване вугілля для обробки ЛОСзазвичай розгортається в таких-системах з кількома ліжками для надійної циклічної роботи. Під час фази регенерації вакуумний насос знижує тиск усередині шару вуглецю до 40–80 мбар. Низький тиск зміщує рівновагу, розриваючи слабкі зв’язки між ЛОС та активованим вугіллям. Молекули ЛОС потім видаляються з шару у вигляді високо{6}}концентрованого потоку (95% ЛОС за об’ємом, 5% повітря за об’ємом) за допомогою вакуумного насоса. Цей потік протікає проти течії через абсорбційну вежу, де контактує з абсорбентом (зазвичай свіжим бензином), і компоненти ЛОС абсорбуються свіжим абсорбентом. Повітря, що виходить з абсорбційної вежі, все ще насичене невеликою кількістю ЛОС, повертається шляхом змішування його з необробленим вихідним газом ЛОС, що надходить в адсорбційний шар. Це створює невелику внутрішню переробку без викидів.

 

 

Активоване вугілля

Поширеною сировиною єкокосова шкаралупа і вугілля, які дають активоване вугілля з чудовою адсорбційною здатністю та достатньою механічною міцністю, щоб уникнути надмірного утворення пилу.

Сировина має певний ступінь пористості та питому поверхню 10–15 м²/г. Однак під час активації-зазвичай проводиться при 800–1100 градусів в атмосфері окисної пари-питома площа поверхні збільшується до1500 m²/g.

Мікропориста структура активованого вугілля забезпечує ефективну адсорбцію, а мезопори та макропори служать каналами потоку. Таким чином, для активованого вугілля важливо не тільки мати високорозвинену внутрішню поверхню, але й забезпечувати доступ до цієї поверхні через мережу пор різного діаметру.

 

Форма: гранульованаАктивоване вугілляпротиЕкструдованийАктивоване вугілля

Активоване вугілля є в обохГрануляне активоване вугілляабо екструдоване активоване вугілля. Грануляне активоване вугілля, як правило, економічніше-, але має тенденцію осідати й утворювати щільні ділянки. Ці регіони мають вищий перепад тиску та створюють мертві зони з високим-потоком «каналування» всередині вуглецевого шару. Нерівномірна адсорбція та регенерація через шар негативно вплине на загальну продуктивність VRU.

Екструдоване активоване вугілляшироко визнаний як кращий вибір для VRU, оскільки він протистоїть осіданню в щільних мертвих зонах. У VRU екструдоване активоване вугілля зазвичай має діаметр4 мм. Важливо, що слід уникати змішування вуглецю різного діаметру, оскільки це призводить до більш щільного упакування та більшого падіння тиску в шарі.

 

Адсорбційна ємність і залишкова адсорбційна ємність

Адсорбційна здатністьозначає масу додаткових ЛОС, які можуть бути адсорбовані на одиницю маси активованого вугілля. Свіжий вуглець зазвичай має ємність30 wt%, тобто 1 кг вуглецю може адсорбувати 0,3 кг ЛОС до досягнення повного насичення. Відновлення початкової потужності вуглецю вимагає повторної активації парою при температурі 1000 градусів, але цей процес спричиняє значні втрати вуглецю-значна частина вуглецю втрачається у вигляді пилу. Це непрактично для циклічних систем, тому м'якшевакуумна регенераціязамість нього використовується. За допомогою вакуумної регенерації довгострокова-ємність (також називаєтьсяпрацездатність) мінерального -активованого вугілля, як правило, близько8 мас.%. Різниця між свіжою ємністю і працездатністю визначається якзалишкова адсорбційна здатність.

 

Теплота адсорбції

Адсорбція є екзотермічним процесом. Під час нормальної циклічної роботи вуглецевого шару тепло адсорбції підвищує температуру приблизно на 10–20 градусів вище температури навколишнього середовища. Більш реакційноздатні вуглеводні, такі як кетони та альдегіди, створюють значно вищі температури в шарі. Певне активоване вугілля (особливо на основі деревини-і шкаралупи-кокосового горіха) більш схильне дотеплова втечаабогарячі точки, що вимагає відключення VRU, продування інертним газом і охолодження під пильним наглядом. Свіжий вуглець демонструє надзвичайно високу реакційну здатність при першому контакті з парою, виробляючи значну кількість тепла. Температура ліжка може піднятися приблизно до 100 градусів, томупочаткове завантаження (попереднє-кондиціонування)свіжого вуглецю в VRU повинен виконуватися кваліфікованим персоналом.

Основна проблема, якої слід уникатипил, оскільки він спричиняє втрати тиску, зменшує пропускну здатність, блокуючи поверхневі пори, прискорює знос вакуумних і абсорбційних насосів, засмічує фільтри та накопичується в резервуарах для зберігання бензину.

Кожна партія активованого вугілля повинна бути перевірена на параметри, критичні для роботи VRU:запиленість, вологість, щільність, розмір частинок, твердість і працездатність.

 

Підтримка оптимальної ефективності активованого вугілля

У правильно спроектованому VRU термін служби активованого вугілля зазвичай становить10–20 років. Однак погана конструкція, яка не підтримує сприятливі умови експлуатації, може скоротити термін служби всього до 4–5 років.

 

Карбоновий рух

У VRU тиск змінюється між атмосферним тиском і високим вакуумом щонайменше чотири рази на годину. На початку кожного циклу вакуумний насос сильно тягне, щоб знизити тиск до порогу десорбції. Після регенерації тиск швидко вирівнюється, щоб підготувати шар до адсорбції. Якщо це повторне витягування та ущільнення не зафіксовано надійно, частки вуглецю тертимуться одна об одну, перетворюючись на пил. Низько{4}}вуглець розкладається швидше, а гранульоване активоване вугілля легше осідає в більш щільні грудки. Навіть екструдоване активоване вугілля-на мінеральній-високій міцності поступово перетворюється на пил. Належна конструкція VRU має запобігати руху вуглецю та контролювати/мінімізувати сили (вакуум і вирівнювання), що діють на вуглець.

Втрата маси-, спричинена пилом, є найважливішим фактором, що обмежує термін служби активованого вугілля-, і її можна майже усунути за допомогою належної конструкції VRU.

 

Довгострокова-залишкова адсорбційна здатність

Як зазначалося раніше, залишкова адсорбційна здатність - це частина початкової адсорбційної здатності, яку не можна відновити за допомогою регенерації під вакуумом. Він являє собою пори, постійно зайняті молекулами VOC, які неможливо видалити за допомогою вакууму. Залишкова адсорбційна здатність повільно зростає з часом у будь-якій системі, поступово знижуючи працездатність. Вуглецевий потенціал зазвичай зменшується на кілька процентних пунктів щорічно. Добре-розроблені VRU мають початковий запас безпеки, щоб компенсувати це зниження. Надійна програма технічного обслуговування включає регулярний відбір проб вуглецю та аналіз, щоб заздалегідь визначити оптимальний час заміни.

 

Вибір оптимального активованого вугілля для VRU

Найважливіші критерії вибору ідеального активованого вугілля VRU наступні:

Основні критерії вибору активованого вугілля VRU

 

 

Затоплення вуглецевого шару

Занурення активованого вугілля в рідкий абсорбент викликає незворотні пошкодження. Запобігайте цьому за допомогою-систем виявлення високого рівня на вході пари та абсорбційній вежі.

 

Попадання аерозолю в шар вуглецю

Абсорбційна вежа має бути оснащена туманоуловлювачем, а швидкість потоку через вакуумний насос і абсорбційну вежу має контролюватися, щоб уникнути потрапляння аерозолю в шар вуглецю-це спричиняє незворотне пошкодження активованого вугілля.

 

Якщо ви зацікавлені в гранульованому активованому вугіллі або екструдованому активованому вугіллі та бажаєте використовувати їх для відновлення парів нафти, ми можемо порекомендувати вам найбільш підходящий активоване вугілля відповідно до ваших вимог. Будь ласка, не соромтеся звертатися до нас у будь-який час. Для нас велика честь, що ми можемо вам допомогти!

Зв'язатися зараз