Aplikácia aktívneho uhlia pri regenerácii pár

Rekuperácia uhľovodíkových pár bola po desaťročia nevyhnutnou súčasťou operácií nakladania paliva. Odkedy sa v 90. rokoch začalo vo veľkom{1}}inštalovaní jednotiek na rekuperáciu pár (VRU), princípadsorpcia aktívneho uhlia s následnou vákuovou regeneráciousa ukázal ako najlepšia dostupná technika pre veľkú väčšinu aplikácií. Odhaduje sa, že viac ako 95 % novovybudovaných VRU na celom svete používa tento proces. Ak sú systémy s vákuovým-regenerovaným aktívnym uhlím správne navrhnuté, poskytujú vysokú účinnosť,{4}}hospodárnosť, bezpečnosť a výnimočnú spoľahlivosť-aj pri minimálnych požiadavkách na údržbu.

 

 

Prehľad procesu

Para upravovaná vo VRU je zmes vzduchu a prchavých organických zlúčenín (VOC), zvyčajne obsahujúca 20 – 50 % objemu VOC. Molekuly VOC pozostávajú z ľahších zlúčenín, ktoré sa vyparujú počas nakladania benzínu, ropy alebo podobných látok. Para prechádza cez vrstvu aktívneho uhlia, ktoré má obrovskú plochu zloženú z miliónov pórov.Granulované aktívne uhlie na úpravu VOCsa tu široko používa ako klasické adsorpčné médium, kde VOC zložky priľnú k stenám pórov prostredníctvom slabých medzimolekulových síl (tj van der Waalsových síl). Počas tohto adsorpčného procesu nedochádza k žiadnym chemickým zmenám ani na aktívnom uhlí, ani na molekulách VOC. Vďaka svojej vysokej adsorpčnej kapacite môže aktívne uhlie znížiť emisie uhľovodíkov z VRU na extrémne nízke úrovne.

VRU obsahuje dve alebo viac lôžok s aktívnym uhlím pracujúcich v cykle adsorpcie/regenerácie, pričom každý cyklus zvyčajne trvá 10–15 minút.Granulované aktívne uhlie na úpravu VOCsa bežne používa v takýchto-systémoch pre spoľahlivý cyklický výkon. Počas regeneračnej fázy vákuová pumpa zníži tlak vo vnútri uhlíkového lôžka na 40–80 mbar. Nízky tlak posúva rovnováhu a prerušuje slabé väzby medzi VOC a aktívnym uhlím. Molekuly VOC sa potom odstránia z lôžka ako prúd s vysokou -koncentráciou (95 % objemových VOC, 5 % objemových vzduchu) pomocou vákuového čerpadla. Tento prúd prúdi protiprúdne cez absorpčnú vežu, kde prichádza do kontaktu s absorbentom (zvyčajne čerstvým benzínom) a zložky VOC sú absorbované do čerstvého absorbentu. Vzduch vystupujúci z absorpčnej veže, stále nasýtený malým množstvom VOC, sa recykluje zmiešaním so surovým vstupným plynom VOC vstupujúcim do adsorpčného lôžka. To vytvára malý vnútorný recyklát bez emisií.

 

 

Aktívne uhlie

Bežné suroviny súkokosová škrupina a uhlie, ktoré poskytujú aktívne uhlie s vynikajúcou adsorpčnou kapacitou a dostatočnou mechanickou pevnosťou, aby sa zabránilo nadmernej tvorbe prachu.

Suroviny majú vo svojej podstate určitý stupeň pórovitosti a špecifický povrch 10–15 m²/g. Avšak počas aktivácie-zvyčajne vykonávanej pri 800 – 1100 stupňoch v oxidačnej parnej atmosfére- sa špecifický povrch zväčší na viac ako1500 m²/g.

Mikroporézna štruktúra aktívneho uhlia umožňuje efektívnu adsorpciu, zatiaľ čo mezopóry a makropóry slúžia ako prietokové kanály. Preto je dôležité, aby aktívne uhlie malo nielen vysoko rozvinutý vnútorný povrch, ale aby tiež poskytovalo prístup k tomuto povrchu cez sieť pórov rôznych priemerov.

 

Forma: granulovanáAktívne uhlievs.ExtrudovanéAktívne uhlie

Aktívne uhlie je dostupné v obochGranulované aktívne uhliealebo Extruded Activated Carbon. Granulované aktívne uhlie je vo všeobecnosti nákladovo{1}}efektívnejšie, ale má tendenciu sa usadzovať a vytvárať husté oblasti. Tieto oblasti majú vyšší pokles tlaku a vytvárajú mŕtve zóny s „kanálovaním“ vysokého-toku v uhlíkovom lôžku. Nerovnomerná adsorpcia a regenerácia naprieč lôžkom negatívne ovplyvní celkový výkon VRU.

Extrudované aktívne uhlieje všeobecne uznávaná ako najlepšia voľba pre VRU, pretože odoláva usadzovaniu v hustých mŕtvych zónach. Vo VRU má extrudovaný aktívny uhlík zvyčajne priemer4 mm. Dôležité je, že sa treba vyhnúť miešaniu uhlíkov rôznych priemerov, pretože to vedie k hustejšiemu naplneniu a vyššiemu poklesu tlaku v lôžku.

 

Adsorpčná kapacita a zvyšková adsorpčná kapacita

Adsorpčná kapacitasa vzťahuje na hmotnosť ďalších VOC, ktoré môžu byť adsorbované na jednotku hmotnosti aktívneho uhlia. Čerstvý uhlík má zvyčajne kapacitu30 % hmotn., čo znamená, že 1 kg uhlíka môže adsorbovať 0,3 kg VOC pred dosiahnutím úplného nasýtenia. Obnova uhlíka na jeho pôvodnú kapacitu si vyžaduje opätovnú aktiváciu parou s teplotou 1 000 stupňov , ale tento proces spôsobuje značné straty uhlíka-veľká časť uhlíka sa stratí vo forme prachu. To je nepraktické pre cyklické systémy, takže miernejšievákuová regeneráciasa používa namiesto toho. Vďaka vákuovej regenerácii sa dlhodobá-kapacita (nazývaná ajpracovná kapacita) minerálneho aktívneho uhlia-je zvyčajne okolo8 % hmotn.. Rozdiel medzi čerstvou kapacitou a pracovnou kapacitou je definovaný akozvyšková adsorpčná kapacita.

 

Adsorpčné teplo

Adsorpcia je exotermický proces. Počas normálnej cyklickej prevádzky uhlíkového lôžka zvyšuje adsorpčné teplo teplotu približne o 10–20 stupňov nad okolitú teplotu. Reaktívnejšie uhľovodíky, ako sú ketóny a aldehydy, vytvárajú podstatne vyššie teploty v lôžku. Niektoré aktívne uhlie (najmä na báze dreva-a kokosových škrupín-) sú náchylnejšie natepelný útekalebohorúce miesta, čo si vyžaduje vypnutie VRU, prečistenie inertným plynom a chladenie pod prísnym dohľadom. Čerstvý uhlík vykazuje extrémne vysokú reaktivitu, keď je prvýkrát vystavený výparom, pričom vytvára značné teplo. Teplota lôžka môže stúpnuť na približne 100 stupňov, takžepočiatočné načítanie (pred{0}}kondicionovanie)čerstvého uhlíka vo VRU musí vykonať kvalifikovaný personál.

Hlavnou obavou, ktorej sa treba vyhnúť, jeprach, pretože spôsobuje straty poklesom tlaku, znižuje kapacitu blokovaním povrchových pórov, urýchľuje opotrebovanie vákuových a absorpčných čerpadiel, upcháva filtre a hromadí sa v nádržiach na benzín.

Každá šarža aktívneho uhlia by mala byť testovaná na parametre kritické pre prevádzku VRU:obsah prachu, vlhkosť, hustota, veľkosť častíc, tvrdosť a pracovná kapacita.

 

Udržiavanie optimálneho výkonu s aktívnym uhlím

V správne navrhnutom VRU má aktívne uhlie zvyčajne životnosť10-20 rokov. Avšak zlý dizajn, ktorý nedokáže udržať priaznivé prevádzkové podmienky, môže skrátiť životnosť až na 4–5 rokov.

 

Pohyb uhlíkového lôžka

Vo VRU sa tlakové cykly medzi atmosférickým tlakom a vysokým vákuom menia najmenej štyrikrát za hodinu. Na začiatku každého cyklu vákuová pumpa silne zatiahne, aby znížila tlak na desorpčný prah. Po regenerácii sa tlak rýchlo vyrovná, aby sa lôžko pripravilo na adsorpciu. Pokiaľ nie sú bezpečne uchytené, toto opakované ťahanie a stláčanie spôsobí, že sa uhlíkové častice o seba trú a opotrebúvajú sa na prach. Nízko{4}}uhlík sa rozkladá rýchlejšie a granulované aktívne uhlie sa ľahšie usadzuje do hustejších zhlukov. Dokonca aj extrudované aktívne uhlie na báze -minerálneho-aktívneho uhlíka sa postupne opotrebováva na prach. Správna konštrukcia VRU musí zabrániť pohybu uhlíka a kontrolovať/minimalizovať sily (vákuum a vyrovnávanie) pôsobiace na uhlík.

Strata hmoty- spôsobená prachom je najdôležitejším faktorom obmedzujúcim životnosť aktívneho uhlia-a dá sa takmer eliminovať správnym dizajnom VRU.

 

Dlhodobá-zostatková adsorpčná kapacita

Ako bolo uvedené vyššie, zvyšková adsorpčná kapacita je časť počiatočnej adsorpčnej kapacity, ktorú nemožno obnoviť vákuovou regeneráciou. Predstavuje póry trvalo obsadené molekulami VOC, ktoré nie je možné odstrániť vákuom. Zvyšková adsorpčná kapacita sa časom pomaly zvyšuje v akomkoľvek systéme, čím sa postupne znižuje pracovná kapacita. Kapacita uhlíka zvyčajne klesá o niekoľko percentuálnych bodov ročne. Dobre-navrhnuté VRU obsahujú počiatočnú bezpečnostnú rezervu na kompenzáciu tohto poklesu. Robustný program údržby zahŕňa pravidelné odbery vzoriek uhlíka a analýzu, aby sa vopred určil optimálny čas výmeny.

 

Výber optimálneho aktívneho uhlia pre VRU

Najkritickejšie kritériá pre výber ideálneho aktívneho uhlia VRU sú nasledovné:

Kľúčové kritériá výberu pre VRU s aktívnym uhlím

 

 

Zaplavenie uhlíkovým lôžkom

Ponorenie aktívneho uhlia do tekutého absorbentu spôsobuje nezvratné poškodenie. Zabráňte tomu pomocou systémov detekcie vysokej{1}}úrovne na vstupe pár a absorpčnej veži.

 

Strhávanie aerosólu do uhlíkového lôžka

Absorpčná veža musí byť vybavená odstraňovačom hmly a prietoky cez vákuovú pumpu a absorpčnú vežu musia byť kontrolované, aby sa zabránilo strhávaniu aerosólu do uhlíkového lôžka-, čo spôsobuje nezvratné poškodenie aktívneho uhlia.

 

Ak máte záujem o Granulované aktívne uhlie alebo Extrudované aktívne uhlie a chcete ich použiť na rekuperáciu olejových pár, vieme vám odporučiť najvhodnejšie aktívne uhlie na základe vašich požiadaviek. Neváhajte nás kedykoľvek kontaktovať. Je nám cťou, že vám môžeme pomôcť!

Kontaktujte teraz