活性炭吸附裝置事故原因及分析

 

用活性炭處理有機(jī)廢氣是企業(yè)控制揮發(fā)性有機(jī)化合物的常用方法。目前，活性炭吸附裝置基本上用于電子廠廢氣處理和化工行業(yè)廢氣處理的組合工藝中?；蚓o急疏散系統(tǒng)末端的VOCs處理，將使用活性炭吸附箱。因此，作為一種廣泛應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)化合物處理市場(chǎng)的活性炭吸附工藝，很少有人能完全掌握其廢氣處理系統(tǒng)的安全性。針對(duì)企業(yè)使用活性炭處理有機(jī)廢氣的安全問(wèn)題，結(jié)合企業(yè)廢氣處理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

 

一、活性炭的制備及***性

 

活性炭是一種經(jīng)過(guò)***殊處理的碳。有機(jī)原料(果殼、煤、木材等。)在隔***空氣的條件下加熱，還原非碳成分(這個(gè)過(guò)程稱為碳化)，然后與***定氣體反應(yīng)，表面被侵蝕，形成微孔發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu)(這個(gè)過(guò)程稱為活化)。因?yàn)榛罨^(guò)程是一個(gè)微觀過(guò)程，即***量分子碳化物的表面侵蝕是點(diǎn)狀侵蝕，活性炭表面有無(wú)數(shù)細(xì)小的孔隙。

 

活性炭表面的微孔***多直徑在2 ~ 50 nm。即使少量的活性炭也有巨***的表面積，每克活性炭的表面積為500 ~ 1500 m2?；钚蕴繋缀跛械膽?yīng)用都是基于活性炭的這一***性。

 

基于此，將顆?；钚蕴坑糜谟袡C(jī)廢氣的處理，使氣流通過(guò)活性炭層被吸附，進(jìn)而降低有機(jī)廢氣的濃度。吸附過(guò)程是污染物分子吸附在固體表面的過(guò)程，分子自由能會(huì)降低。因此，吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程，釋放的熱量稱為污染物在固體表面的吸附熱。

 

活性炭除了物理吸附VOCs外，活性炭本身和吸附的有機(jī)物也會(huì)隨著氧氣緩慢氧化，其較***的比表面積也會(huì)加劇這一氧化過(guò)程。此外，當(dāng)廢氣中含有一些不相容的化學(xué)物質(zhì)時(shí)，不相容反應(yīng)會(huì)在活性炭的催化下加速。這些都是放熱過(guò)程，也會(huì)造成活性炭的蓄熱風(fēng)險(xiǎn)。

 

二、活性炭吸附裝置事故原因及分析

 

參考以往活性炭罐和儲(chǔ)罐的事故現(xiàn)場(chǎng)，***多具有以下***點(diǎn):

 

***多數(shù)事故發(fā)生在夏季高溫季節(jié)，事故當(dāng)天溫度高，陽(yáng)光直射時(shí)間長(zhǎng)，白天平均溫度在32℃以上。

 

燃燒活性炭吸附罐中的活性炭很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有更換，灰分雜質(zhì)多。

 

通過(guò)活性炭吸附箱的廢氣成分復(fù)雜。它含有丙酮、乙酸乙酯、醇類、二氯甲烷、有機(jī)胺、酸性廢氣和堿性廢氣。

 

事故當(dāng)天廢氣濃度波動(dòng)較***，均發(fā)生在低工況，廢氣量減少，部分空氣直接進(jìn)入廢氣。

 

結(jié)合事故發(fā)生時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、生產(chǎn)情況和以往的異常情況分析，推測(cè)這些活性炭吸附罐火災(zāi)爆炸的直接原因是:高溫下活性炭處理(吸附)工況復(fù)雜的廢氣過(guò)程中的熱量(物理和化學(xué))。由于長(zhǎng)期未更換活性炭，灰分高，床層散熱差，不利于對(duì)流散熱。熱量在床內(nèi)積聚，并在其中形成局部熱點(diǎn)。結(jié)果，其溫度達(dá)到活性炭的自燃點(diǎn)或混合有機(jī)氣體的閃點(diǎn)。同時(shí)，部分空氣進(jìn)入廢氣，與可燃物質(zhì)形成爆炸性混合氣體，***終導(dǎo)致事故發(fā)生。(當(dāng)然靜電也可能是可能的點(diǎn)火源)

 

活性炭吸附是一個(gè)放熱過(guò)程，有機(jī)物的吸附和氧化會(huì)釋放出***量的熱量。對(duì)于一些成分復(fù)雜的化合物(可能會(huì)產(chǎn)生不相容的反應(yīng)并放出熱量)，活性炭表面的吸附和反應(yīng)會(huì)釋放出***量的熱量，尤其是廢氣中的化學(xué)物質(zhì)濃度較高的情況下。放熱過(guò)程能否達(dá)到燃點(diǎn)，取決于***終的熱平衡，即熱量能否及時(shí)轉(zhuǎn)移走。在吸附過(guò)程中，除熱的方式主要依靠對(duì)流。對(duì)流不利時(shí)(風(fēng)量小)，熱量積聚，炭床內(nèi)溫度會(huì)上升到其著火溫度，導(dǎo)致可燃廢氣混合物著火或活性炭自燃。