Anvendelse af aktivt kul i dampgenvinding

I årtier har genvinding af kulbrintedampe været en uundværlig del af brændstofpåfyldningsoperationer. Siden den store-installation af dampgenvindingsenheder (VRU'er) begyndte i 1990'erne, har princippet omadsorption af aktivt kul efterfulgt af vakuumregenereringhar vist sig som den bedste tilgængelige teknik til langt de fleste applikationer. Det anslås, at over 95 % af nybyggede VRU'er på verdensplan anvender denne proces. Når de er korrekt designet, leverer vakuum-regenererede aktivt kulsystemer høj effektivitet, omkostningseffektivitet,-effektivitet, sikkerhed og enestående pålidelighed-selv med minimale vedligeholdelseskrav.

 

 

Procesoversigt

Dampen, der behandles i en VRU, er en blanding af luft og flygtige organiske forbindelser (VOC'er), typisk indeholdende 20-50% VOC efter volumen. VOC-molekyler består af lettere forbindelser, der fordamper under påfyldning af benzin, råolie eller lignende stoffer. Dampen passerer gennem et leje af aktivt kul, som har et enormt overfladeareal bestående af millioner af porer.Granulært aktivt kul til VOC-behandlinganvendes her i vid udstrækning som et klassisk adsorptionsmedium, hvor VOC-komponenter klæber til porevæggene via svage intermolekylære kræfter (dvs. van der Waals-kræfter). Der sker ingen kemiske ændringer af hverken det aktive kul eller VOC-molekylerne under denne adsorptionsproces. På grund af sin høje adsorptionskapacitet kan aktivt kul reducere kulbrinteemissioner fra VRU'er til ekstremt lave niveauer.

En VRU inkorporerer to eller flere lejer af aktivt kul, der opererer i en adsorptions-/regenereringscyklus, hvor hver cyklus typisk varer 10-15 minutter.Granulært aktivt kul til VOC-behandlinger almindeligvis implementeret i sådanne multi-sengesystemer til pålidelig cyklisk ydeevne. Under regenereringsfasen reducerer en vakuumpumpe trykket inde i kulstoflejet til 40-80 mbar. Det lave tryk forskyder ligevægten og bryder de svage bindinger mellem VOC'er og aktivt kul. VOC-molekyler fjernes derefter fra lejet som en høj-koncentrationsstrøm (95 % VOC efter volumen, 5 % luft efter volumen) via vakuumpumpen. Denne strøm strømmer i modstrøm gennem et absorptionstårn, hvor den kommer i kontakt med en absorbent (normalt frisk benzin), og VOC-komponenterne absorberes i den friske absorbent. Luften, der kommer ud af absorptionstårnet, som stadig er mættet med en lille mængde VOC'er, genbruges ved at blande den med den rå VOC-fødegas, der kommer ind i adsorptionslejet. Dette skaber en lille intern genbrug uden emissioner.

 

 

Aktivt kul

Fælles råvarer erkokosskal og kul, som giver aktivt kul med fremragende adsorptionskapacitet og tilstrækkelig mekanisk styrke til at undgå overdreven støvdannelse.

Råmaterialer har i sagens natur en vis grad af porøsitet og et specifikt overfladeareal på 10-15 m²/g. Men under aktivering-som typisk udføres ved 800-1100 grader i en oxiderende dampatmosfære-forøges det specifikke overfladeareal til over1500 m²/g.

Den mikroporøse struktur af aktivt kul muliggør effektiv adsorption, mens mesoporer og makroporer fungerer som strømningskanaler. Det er således afgørende for aktivt kul ikke blot at have et højt udviklet indre overfladeareal, men også at give adgang til denne overflade gennem et netværk af porer med varierende diametre.

 

Form: GranulærAktivt kulvs.EkstruderetAktivt kul

Aktivt kul er tilgængelig i begge deleGranulært aktivt kuleller ekstruderet aktivt kul. Granulært aktivt kul er generelt mere omkostningseffektivt-men har en tendens til at sætte sig og danne tætte områder. Disse områder har højere trykfald og skaber døde zoner med høj-flow-"kanalisering" i kulstoflejet. Ujævn adsorption og regenerering på tværs af sengen vil negativt påvirke VRU'ens overordnede ydeevne.

Ekstruderet aktivt kuler bredt anerkendt som det overlegne valg for VRU'er, fordi det modstår at slå sig ned i tætte døde zoner. I VRU'er har ekstruderet aktivt kul typisk en diameter på4 mm. Vigtigt er det, at blanding af kulstof med forskellige diametre skal undgås, da dette fører til tættere pakning og højere lejetrykfald.

 

Adsorptionskapacitet og resterende adsorptionskapacitet

Adsorptionskapacitetrefererer til massen af ​​yderligere VOC'er, der kan adsorberes pr. masseenhed aktivt kul. Frisk kulstof har typisk en kapacitet på30 vægt%, hvilket betyder, at 1 kg kulstof kan adsorbere 0,3 kg VOC'er, før den når fuld mætning. Gendannelse af kulstoffet til dets oprindelige kapacitet kræver reaktivering med damp ved 1000 grader, men denne proces forårsager betydeligt kulstoftab-meget af kulstoffet går tabt som støv. Dette er upraktisk for cykliske systemer, så milderevakuum regenereringbruges i stedet. Med vakuumregenerering, den langsigtede-kapacitet (også kaldetarbejdsevne) af mineralsk-baseret aktivt kul er typisk omkring8 vægt%. Forskellen mellem frisk kapacitet og arbejdsevne er defineret somresterende adsorptionskapacitet.

 

Adsorptionsvarme

Adsorption er en eksoterm proces. Under normal cyklisk drift af kulstoflejet hæver adsorptionsvarmen temperaturen med ca. 10-20 grader over omgivelserne. Mere reaktive kulbrinter som ketoner og aldehyder genererer væsentligt højere temperaturer i lejet. Visse aktiverede kulstoffer (især træ-baserede og kokosnøddeskal-baserede) er mere tilbøjelige til attermisk flugtellerhot spots, hvilket nødvendiggør nedlukning af VRU'en, udrensning med inert gas og afkøling under nøje overvågning. Frisk kulstof udviser ekstrem høj reaktivitet, når det først udsættes for damp, hvilket genererer betydelig varme. Sengetemperaturerne kan stige til omkring 100 grader, så denindledende indlæsning (for-konditionering)af frisk kulstof i en VRU skal udføres af kvalificeret personale.

En vigtig bekymring at undgå erstøv, da det forårsager trykfaldstab, reducerer kapaciteten ved at blokere overfladeporer, fremskynder slid på vakuum- og absorptionspumper, tilstopper filtre og akkumuleres i benzintanke.

Hver batch af aktivt kul bør testes for parametre, der er kritiske for VRU-drift:støvindhold, fugtindhold, densitet, partikelstørrelse, hårdhed og arbejdsevne.

 

Opretholdelse af den optimale ydeevne af aktivt kul

I en korrekt designet VRU har aktivt kul typisk en levetid på10-20 år. Men dårligt design, der ikke opretholder gunstige driftsforhold, kan forkorte levetiden til så lidt som 4-5 år.

 

Carbon Bed Movement

I VRU'er veksler trykket mellem atmosfærisk tryk og højvakuum mindst fire gange i timen. Ved starten af ​​hver cyklus trækker vakuumpumpen kraftigt for at reducere trykket til desorptionstærsklen. Efter regenerering udlignes trykket hurtigt for at gøre lejet klar til adsorption. Medmindre den er sikkert fastholdt, får denne gentagne træk og komprimering kulstofpartikler til at gnide mod hinanden og slides ned til støv. Kul med lav-styrke nedbrydes hurtigere, og granulært aktivt kul sætter sig lettere i tættere klumper. Selv høj-mineralbaseret-baseret ekstruderet aktivt kul slides gradvist til støv. Korrekt VRU-design skal forhindre kulstofbevægelse og kontrollere/minimere kræfter (vakuum og udligning), der virker på kulstoffet.

Støv-induceret massetab er den vigtigste enkeltfaktor, der begrænser levetiden for aktivt kul-og det kan næsten elimineres med korrekt VRU-design.

 

Langvarig-restadsorptionskapacitet

Som tidligere nævnt er resterende adsorptionskapacitet den del af den indledende adsorptionskapacitet, der ikke kan genvindes via vakuumregenerering. Det repræsenterer porer permanent optaget af VOC-molekyler, som ikke kan fjernes ved vakuum. Den resterende adsorptionskapacitet øges langsomt over tid i ethvert system, hvilket gradvist reducerer arbejdskapaciteten. Kulstofkapaciteten falder typisk med nogle få procentpoint årligt. Godt-designede VRU'er inkorporerer en indledende sikkerhedsmargin for at kompensere for dette fald. Et robust vedligeholdelsesprogram inkluderer regelmæssig kulstofprøvetagning og analyse for at bestemme den optimale udskiftningstid på forhånd.

 

Valg af det optimale aktivt kul til VRU'er

De mest kritiske kriterier for at vælge ideel VRU-aktiveret kul er som følger:

Nøglevalgskriterier for VRU Activated Carbon

 

 

Carbon Bed Oversvømmelse

Nedsænkning af aktivt kul i væskeabsorbent forårsager uoprettelig skade. Forebyg dette via høj-detektionssystemer ved dampindtaget og absorptionstårnet.

 

Aerosol-indføring i kulstofbed

Absorptionstårnet skal være udstyret med en tågeeliminator, og strømningshastigheder gennem vakuumpumpen og absorptionstårnet skal kontrolleres for at undgå, at aerosol trænger ind i kulstoflaget,-dette forårsager irreversibel skade på aktivt kul.

 

Hvis du er interesseret i granulært aktivt kul eller ekstruderet aktivt kul og ønsker at bruge dem til oliedampgenvinding, kan vi anbefale det bedst egnede aktivt kul til dig baseret på dine krav. Du er velkommen til at kontakte os til enhver tid. Vi er beærede over at kunne hjælpe dig!

Kontakt nu