Примена активног угља у рекуперацији пара

Деценијама је рекуперација паре угљоводоника неизоставан део операција пуњења горива. Откако је 1990-их почела-инсталација јединица за рекуперацију паре (ВРУ), принципадсорпција активног угља праћена вакуумском регенерацијомсе појавио као најбоља доступна техника за огромну већину апликација. Процењује се да преко 95% новоизграђених ВРУ-ова широм света усваја овај процес. Када су правилно дизајнирани, вакуумски-регенерисани системи са активним угљем пружају високу ефикасност, -економичност, безбедност и изузетну поузданост-чак и уз минималне захтеве за одржавањем.

 

 

Преглед процеса

Пара третирана у ВРУ је мешавина ваздуха и испарљивих органских једињења (ВОЦ), која обично садржи 20-50% ВОЦ по запремини. ВОЦ молекули се састоје од лакших једињења која испаравају током пуњења бензина, сирове нафте или сличних супстанци. Пара пролази кроз слој активног угља, који има огромну површину састављену од милиона пора.Активни угаљ у гранулама за третман ВОЦсе овде широко користи као класичан адсорпциони медијум, где ВОЦ компоненте пријањају на зидове пора преко слабих интермолекуларних сила (тј. Ван дер Валсових сила). Током овог процеса адсорпције не долази до хемијских промена ни на активном угљу ни на молекулима ВОЦ. Захваљујући свом високом капацитету адсорпције, активни угаљ може смањити емисије угљоводоника из ВРУ-а на изузетно ниске нивое.

ВРУ укључује два или више слојева са активним угљем који раде у циклусу адсорпције/регенерације, при чему сваки циклус обично траје 10-15 минута.Активни угаљ у гранулама за третман ВОЦсе обично примењује у таквим-системима са више кревета за поуздане цикличне перформансе. Током фазе регенерације, вакуум пумпа смањује притисак унутар угљеничног слоја на 40–80 мбар. Низак притисак помера равнотежу, разбијајући слабе везе између ВОЦ-а и активног угља. Молекули ВОЦ се затим уклањају из слоја као струја високе{6}}концентрације (95% ВОЦ по запремини, 5% ваздуха по запремини) преко вакуум пумпе. Ова струја тече противструјно кроз апсорпциони торањ, где долази у контакт са апсорбентом (обично свеж бензин), а компоненте ВОЦ се апсорбују у свеж апсорбент. Ваздух који излази из апсорпционог торња, још увек засићен малом количином ВОЦ, рециклира се мешањем са сировим ВОЦ напојним гасом који улази у слој адсорпције. Ово ствара мали унутрашњи рециклаж без емисија.

 

 

Ацтиватед Царбон

Уобичајене сировине сукокосова љуска и угаљ, који дају активни угаљ са одличним капацитетом адсорпције и довољном механичком чврстоћом да би се избегло прекомерно стварање прашине.

Сирови материјали имају одређени степен порозности и специфичну површину од 10–15 м²/г. Међутим, током активације-која се обично изводи на 800–1100 степени у атмосфери оксидирајуће паре-специфична површина се повећава на преко1500 m²/g.

Микропорозна структура активног угља омогућава ефикасну адсорпцију, док мезопоре и макропоре служе као канали протока. Стога је критично да активни угаљ не само да има високо развијену унутрашњу површину, већ и да обезбеди приступ овој површини кроз мрежу пора различитих пречника.

 

Облик: ГрануларАцтиватед Царбонвс.ЕкструдираниАцтиватед Царбон

Активни угаљ је доступан у обаАктивни угаљ у грануламаили екструдирани активни угаљ. Активни угаљ у гранулама је генерално исплативији-али има тенденцију да се таложи и формира густе регионе. Ови региони имају већи пад притиска и стварају мртве зоне са „канализацијом“ високог -протока унутар угљеничног слоја. Неуједначена адсорпција и регенерација преко слоја ће негативно утицати на укупне перформансе ВРУ-а.

Екструдирани активни угаљје широко препознат као супериоран избор за ВРУ јер се опире смештању у густе мртве зоне. У ВРУ-овима, екструдирани активни угаљ обично има пречник од4 мм. Важно је да се мора избегавати мешање угљеника различитих пречника, јер то доводи до гушћег паковања и већег пада притиска у слоју.

 

Капацитет адсорпције и преостали капацитет адсорпције

Капацитет адсорпцијеодноси се на масу додатних ВОЦ-а који се могу адсорбовати по јединици масе активног угља. Свеж угљеник обично има капацитет од30 теж.%, што значи да 1 кг угљеника може да адсорбује 0,3 кг ВОЦ пре него што достигне потпуну засићеност. Враћање угљеника у првобитни капацитет захтева реактивацију са паром на 1000 степени, али овај процес изазива значајан губитак угљеника-већи део угљеника се губи у облику прашине. Ово је непрактично за цикличне системе, тако блажевакуумска регенерацијауместо тога се користи. Уз вакуумску регенерацију, дугорочни-капацитет (такође тзврадни капацитет) активног угља на бази минерала- обично постоји8 теж.%. Разлика између свежег капацитета и радног капацитета дефинисана је каорезидуални капацитет адсорпције.

 

Топлота адсорпције

Адсорпција је егзотермни процес. Током нормалног цикличног рада угљеничног слоја, топлота адсорпције подиже температуру за приближно 10-20 степени изнад амбијенталне. Реактивнији угљоводоници као што су кетони и алдехиди стварају знатно више температуре у слоју. Одређени активни угаљ (нарочито на бази дрвета-и на бази кокосове љуске-) су склонијитермички бегилижаришта, што захтева гашење ВРУ-а, прочишћавање инертним гасом и хлађење под строгим надзором. Свеж угљеник показује изузетно високу реактивност када је први пут изложен пари, стварајући значајну топлоту. Температура кревета може порасти на око 100 степени, тако дапочетно учитавање (пре-кондиционирање)свежег угљеника у ВРУ мора извршити квалификовано особље.

Кључна брига коју треба избегавати јепрашина, јер узрокује пад притиска, смањује капацитет блокирањем површинских пора, убрзава хабање вакуумских и апсорпционих пумпи, зачепљује филтере и акумулира се у резервоарима за складиштење бензина.

Свака серија активног угља треба да се тестира на параметре критичне за рад ВРУ:садржај прашине, садржај влаге, густина, величина честица, тврдоћа и радни капацитет.

 

Одржавање оптималних перформанси активног угља

У правилно дизајнираном ВРУ-у, активни угаљ обично има животни век од10–20 година. Међутим, лош дизајн који не одржава повољне услове рада може скратити животни век на само 4-5 година.

 

Покрет карбонског кревета

У ВРУ, притисак се мења између атмосферског притиска и високог вакуума најмање четири пута на сат. На почетку сваког циклуса, вакуум пумпа снажно вуче да смањи притисак до прага десорпције. Након регенерације, притисак се брзо изједначава да би се слој припремио за адсорпцију. Осим ако није безбедно заустављен, ово поновљено повлачење и сабијање узрокује да се честице угљеника трљају једна о другу, трошећи се у прашину. Угљен-угљеник мале чврстоће се брже разграђује, а гранулирани активни угљен се лакше таложи у гушће грудве. Чак и екструдирани активни угљен на бази минерала-високе чврстоће- постепено се троши у прашину. Одговарајући ВРУ дизајн мора спречити кретање угљеника и контролисати/минимизирати силе (вакуум и изједначавање) које делују на угљеник.

Губитак масе{0}}индукован прашином је најважнији фактор који ограничава животни век активног угља-и може се скоро елиминисати правилним ВРУ дизајном.

 

Дуготрајни{0}}капацитет преостале адсорпције

Као што је раније поменуто, резидуални капацитет адсорпције је део почетног капацитета адсорпције који се не може повратити вакуумском регенерацијом. Представља поре које су трајно заузете ВОЦ молекулима који се не могу уклонити вакуумом. Преостали капацитет адсорпције се полако повећава током времена у било ком систему, постепено смањујући радни капацитет. Капацитет угљеника обично опада за неколико процентних поена годишње. Добро-дизајнирани ВРУ-ови укључују почетну сигурносну маргину да компензују овај пад. Робусни програм одржавања укључује редовно узорковање угљеника и анализу како би се унапред одредило оптимално време замене.

 

Избор оптималног активног угља за ВРУ

Најкритичнији критеријуми за одабир идеалног ВРУ активног угља су следећи:

Кључни критеријуми избора за ВРУ активни угаљ

 

 

Поплава угљеничног слоја

Потапање активног угља у течни апсорбент изазива неповратна оштећења. Спречите ово преко-система за детекцију високог нивоа на улазу паре и апсорпционом торњу.

 

Уношење аеросола у угљенични слој

Апсорпциони торањ мора да буде опремљен елиминатором магле, а брзине протока кроз вакуум пумпу и апсорпциони торањ морају да се контролишу како би се избегло увлачење аеросола у слој угљеника-што узрокује неповратно оштећење активног угља.

 

Ако сте заинтересовани за гранулирани активни угаљ или екструдирани активни угљен и желите да их користите за рекуперацију уљне паре, можемо вам препоручити најпогоднији активни угаљ на основу ваших захтева. Слободно нас контактирајте у било ком тренутку. Част нам је што можемо да вам помогнемо!

Контактирајте сада