1、前言
在我国的长江、珠江三角洲等地区，大量分布着涂布、胶粘带等行业的生产厂家，这些厂家使用的原料胶中含有大量的甲苯，有些达到80%以上，生产过程中，这些甲苯均以废气的形式直接排向大气，甲苯的排放浓度多在2000～3000mg/m3。据测算，一条普通的涂层布生产线，每天排放的甲苯就达1吨多，有的甚至达到3吨。据调查，象这样的生产线，在长江、珠江三角洲地区就达1000多条。作为致癌物质的甲苯大量排向大气，不仅严重地污染了环境，而且造成了资源的极大浪费。
传统的甲苯回收装置多是采用颗粒活性炭作为吸附剂。由于颗粒活性炭固有的缺点，加之回收装置设计上的问题，使得甲苯的回收成本高(回收1吨甲苯约需1800元左右)，回收率低(最高80%左右)，品质差，大都不能直接作为配胶原料继续使用。针对这些缺点，我们开发了一套工业有机废气自动化回收装置和专门用于从涂布生产废气中回收甲苯的工艺，甲苯的回收率可以达到95%以上。运行成本低，回收1吨甲苯只需1200元左右，而且回收的甲苯品质好，可以直接作为生产原料使用，实现了废物资源化。对于一般的涂层布厂家，安装一套回收装置的投资回收期在一年左右，而装置的设计使用寿命为10年。
2、回收装置及工艺简介
(1) 装置系统
工业有机废气自动化回收装置对传统的有机溶剂吸附回收工艺进行了彻底的改进，在工艺的核心部分——吸附材料的选择上，以性能优越的活性炭纤维代替性能较差的普通颗粒活性炭[1]、[2]，设计上参考了BTP吸附器结构[3]，设计了一种组合式的吸附器。结合实际生产过程，采用连续的吸附-脱附-再生操作程序。在甲苯回收工程中，设计采用了三箱吸附系统。工艺流程如下图所示。
(2)装置运行工艺程序
由工艺流程图可以看出，三个吸附器共用一套管路系统，运行时相互切换。含甲苯的废气经过预处理后依次进入三个吸附器，当吸附器1吸附饱和后，切换到吸附器2吸附，然后吸附器3吸附;脱附-干燥再生工序也是依次进行。运行时，含甲苯的废气由吸附器下部进入，在吸附器内，废气穿过活性炭纤维，其中的甲苯被活性炭纤维吸附下来，净化后的气体由吸附器顶部排出。脱附介质采用水蒸汽。蒸汽由吸附器顶部进入，穿过活性炭纤维，将被吸附浓缩的甲苯脱附出来并带出吸附器进入冷凝器，经过冷凝，甲苯和水蒸汽的混合物被冷凝下来流入分层槽，在分层槽内，甲苯和冷凝水分离而回收，冷凝水排入污水管道。吸附器完成脱附并经干燥再生后，切换过来，继续进行吸附。此种循环连续运行。系统运行过程中所有的动作切换，均由PLC系统自动完成，整个系统运行无人值守。
3、新装置高性能的原因分析
(1)选用高性能的有机废气吸附材料—活性炭纤维
吸附材料的优劣，直接关系到回收率的高低、回收品的品质和运行成本。工业上对吸附材料的要求是[2]，必须有大的比表面积(尤其是有效比表面积)，高的孔隙率，均匀的孔径，而且要求脱附后的残留量尽可能地少。这里将颗粒活性炭和活性炭纤维作一比较[2]：
颗粒活性炭比表面积一般为700~1000m2/g，其当量直径多在几毫米甚至十几毫米，微孔孔道长，而且孔径不均一，除小孔外，还有0.01~0.1μm的中孔和0.5~5μm的大孔。
活性炭纤维比表面积达1000~2500 m2/g。同时，由于其微孔都开在纤维细丝表面，因而孔道极短，与颗粒活性炭比相差2~3个数量级。同时，孔径均一，绝大多数为特别适合气体吸附的0.002μm左右的小孔，因而具有更大的有效比表面积。根据Langmuir吸附理论[2]，吸附剂的吸附容量是和它的比表面积成正比的，据文献介绍，由于活性炭纤维孔道极短，使得活性炭纤维吸附容量大，吸附和脱附速率高。它的吸附容量是普通颗粒活性炭的1～40倍[3]，吸附速率是颗粒活性炭的10～100倍[4]，许多工程实践都证明，活性炭纤维的吸附回收率可达92%～98%，而且使用寿命长，在同等条件下，是普通颗粒活性炭的3～4 倍，大大延长了吸附剂的更换周期，相比之下，使设备的年均投资大为降低。
图2是颗粒活性炭和活性炭纤维的微观结构示意图，从图中就可以看出他们的大致区别。
从活性炭纤维与颗粒活性炭对几种有机物平衡吸附量的比较也可以充分说明这一问题。(见表1)
(2)设计出了合理的吸附工艺和装置
我们研制开发的“工业有机废气自动化回收装置”采用了特殊的组合设计，与普通的颗粒活性炭吸附装置相比，设备体积小，重量轻。尤其是吸附剂的用量，由原来的数吨甚至数十吨，减少到几百公斤，大型的吸附装置也不过1吨多。因此，运行阻力小，基本无温升，而且不需要颗粒活性炭装置的复杂工序(如抽真空等)，使得运行费用大大降低。运行更加可靠。设备运行寿命可高达10年。
4、运行结果和效益
4.1装置运行测试结果
本装置安装在某涂层布生产厂，该厂排放废气量为15000m3/h左右，甲苯浓度2350mg/m3左右。我们对装置的运行情况进行了现场测试，测试结果见表2。
经过半年时间，运行状况一直良好，甲苯回收率一直保持在95%以上。每天的回收量850kg左右，若按每年运行300天计算，一年可回收甲苯255吨。目前市场每吨甲苯售价8000元，则本装置每年可回收204万元。除去运行费用，每年净收益将达160多万元。该工程总造价为150万元，装置运行不到一年即可收回全部投资;而本装置的设计运行寿命是10年。可见，采用工业有机废气自动化回收装置回收废气中的甲苯，不仅具有很好的环境效益，而且还具有显著的经济效益。
原标题：回收涂布生产废气中甲苯的新型装置
