活性炭吸附裝置事故原因及分析

使用活性炭處理有機(jī)廢氣，是企業(yè)VOCs治理普遍通用的做法。目前，在電子廠廢氣處理、化工行業(yè)廢氣處理等組合工藝中，基本上都會用到活性炭吸附裝置?；蛘哒f在應(yīng)急排空系統(tǒng)末端的VOCs處理，都會使用活性炭吸附箱。那么作為VOCs治理市場應(yīng)用如此廣泛的活性炭吸附工藝，其廢氣處理系統(tǒng)的安全性，其實是很少有人能*掌握的。圍繞企業(yè)使用活性炭處理有機(jī)廢氣的安全問題，吉豐科技結(jié)合企業(yè)廢氣處理現(xiàn)場設(shè)備維保的技術(shù)經(jīng)驗，主要以下方面為你做詳細(xì)講解。

一、活性炭制備及特性
活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，將有機(jī)原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非碳成分（該過程稱為炭化），然后與特定氣體反應(yīng)，表面被侵蝕，產(chǎn)生微孔發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu)（此過程稱為活化）。由于活化的過程是一個微觀過程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕，所以造成了活性炭表面具有無數(shù)細(xì)小孔隙。

活性炭表面的微孔直徑大多在2～50nm之間，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500～1500m2，活性炭的一切應(yīng)用，幾乎都基于活性炭的這一特點。

正是基于這一點，故在有機(jī)廢氣處理時使用顆?；钚蕴浚寶饬魍ㄟ^活性炭層進(jìn)行吸附，進(jìn)而降低有機(jī)廢氣的濃度。而吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程，分子的自由能會降低，因此，吸附過程是放熱過程，所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。

VOCs在活性炭中，除了有物理吸附現(xiàn)象外，活性炭本身以及吸附的有機(jī)物還會與氧氣發(fā)生緩慢氧化，其較大的比表面積會也會加劇這一氧化的過程。此外當(dāng)廢氣中含有一些不相容的化學(xué)物質(zhì)時，其不相容反應(yīng)在活性炭的催化下也會加速。這些都是放熱的過程，同樣會引起活性炭的熱積聚風(fēng)險。

二、活性炭吸附裝置事故原因及分析
參照以往發(fā)生過的活性炭箱、罐事故場景，多具備以下特征：

事故多發(fā)生在夏季高溫，事故當(dāng)日氣溫較高，太陽直射時間較長，白天平均氣溫達(dá)到了32℃以上。
著火的活性炭吸附罐中的活性炭長時間未更換環(huán)，灰分雜質(zhì)很多。
經(jīng)過活性炭吸附箱的廢氣成分比較復(fù)雜。含有丙酮、乙酸乙酯、醇類、二氯甲烷、有機(jī)胺類以及酸性廢氣及堿性廢氣。
事故當(dāng)天廢氣的濃度波動較大，均發(fā)生在低工況時，廢氣量減少，部分空氣直接進(jìn)入了廢氣中。
結(jié)合事故發(fā)生時的現(xiàn)場調(diào)查、生產(chǎn)情況、以往異常情況分析，推測這幾起活性炭吸附罐著火和爆炸的直接原因：氣溫較高的情況下，工況復(fù)雜的廢氣經(jīng)過活性炭處理（吸附）過程中發(fā)熱（物理和化學(xué)）。由于活性炭長時間未更換，灰分較高，床層散熱較差，不利于對流散熱。致使熱量在床層中積聚，在其中形成局部熱點。導(dǎo)致其溫度達(dá)到活性炭的自燃點或溫度達(dá)到了混合有機(jī)物氣體的閃點。同時部分空氣進(jìn)入廢氣中與可燃物形成爆炸性混合氣體，*終導(dǎo)致了事故的發(fā)生。（當(dāng)然靜電也可能是一個可能的點燃源）



活性炭吸附是放熱過程，有機(jī)物的吸附和氧化會釋放出大量熱量。對于一些成分復(fù)雜的化合物（可能會發(fā)生不相容的反應(yīng)而放熱），在活性炭表面上的吸附和反應(yīng)會釋放出大量的熱量，尤其是如果廢氣中的化學(xué)品濃度很高時。其放熱過程能否達(dá)到著火點取決于最終的熱量平衡，即能否及時的將熱量轉(zhuǎn)移走。而在吸附過程中，熱移出的方式主要靠對流。對流不利（風(fēng)量較?。┑臅r候，熱量累計，碳床中的溫度將升高到其著火溫度，從而導(dǎo)致可燃廢氣混合物被點燃或活性炭自燃。