活性炭固定床处理VOCs设计、运行、管理

　　本书论述活性炭固定床处理VOCs的设计、运行和管理的一部专著。主要讲述活性炭的基本知识和技术性能指标，活性炭的吸附原理及影响其吸附的因素，同时讲述了在工程实践中，如何应用影响气体吸附的因素，指导活性炭固定床吸附器的设计；讲述了活性炭固定床及其吸附系统的设计和运行管理。作者结合自己近30年从事VOCs治理教学、科研工作以及20多年的工程实践，在对以上问题在加深理解的基础上，提出了自己的见解。对于这些见解，正如著名的环境工程专家郝吉明院士在本书序中评价的那样：“作者提出的这些见解是难能可贵的，为我们在吸附理论与技术方面提出了诸多研究课题”。因此，本书不仅有一定的理论深度，而且具有丰富的实践经验的总结，是一本理论与实践紧密结合的好书。 本书既可作为高等院校相关专业的教材，也可供从事相关科研、管理、工程设计的人员及VOCs治理一线的工程技术人员参考。

　　李守信，华北电力大学环境科学与工程学院教授，注册环保工程师，中国环境保护产业协会专家，国家环境保护标准编制组成员，《化工环保》杂志特约审稿专家。主要从事大气污染控制工程的教学、科研及工程实践。1997年至今，先后担任冶金部地球物理勘察院环境工程研究中心技术顾问，河北中环环保设备有限公司、大拇指环保科技集团（福建）有限公司（国家高新技术企业、新加坡上市公司）、江苏万德环保科技有限公司（国家高新技术企业）技术总监；从事挥发性有机物治理、火电厂脱硫脱硝、SCR脱硝催化剂研发与生产。近年发表的与VOCs治理有关的主要论文（13篇）。包括：二甲基二硫醚生产废气治理，二氯甲烷、二氯乙烷、苯类、氯乙烯、重芳烃回收的技术及研究论文，其中，“挥发性有机化合物处理技术的研究进展”为《化工环保》编辑部特约稿，化工环保 2008No1.参与完成的VOCs治理主要工程项目（包括工艺设计、安装调试）（约17项）。包括：二甲基二硫生产废气治理，二氯甲烷、二氯乙烷、环己烷、DMF、苯类、氯乙烯、重芳烃回收等项目。

绪论1

第一章活性炭的分类、结构及技术性能指标4
第一节活性炭的分类4
一、按照原料分类4
二、按照制造方法分类5
三、按照外观形状分类5
四、按照用途分类5
第二节活性炭的结构及化学组成5
一、碳的结构5
二、活性炭的化学组成9
第三节活性炭的技术性能指标12
一、为什么要了解活性炭的技术性能指标12
二、活性炭的技术性能指标12
第四节VOCs治理工程中吸附剂的选择19
一、根据活性炭的技术性能指标选择吸附剂19
二、活性炭用于治理VOCs的选用规则19
第五节活性炭在治理VOCs方面的优势21
一、VOCs处理工程中常用的三类吸附剂21
二、三类吸附剂的性能比较23
第六节活性炭纤维24
一、活性炭纤维制备工艺概述24
二、活性炭纤维的类型27
三、活性炭纤维的吸附模型28
四、活性炭纤维对有机蒸气的吸附性能30
五、黏胶基活性炭纤维用于处理VOCs的优势31
六、活性炭纤维的10大优势31
第七节废旧活性炭的处理和处置32
一、废旧活性炭的定义32
二、国家对废旧活性炭的法律规定32
三、废旧活性炭的处理和处置方法33

第二章活性炭的吸附理论35
第一节活性炭的吸附特性35
一、吸附原理35
二、吸附的分类36
三、应特别重视化学吸附现象37
第二节吸附平衡40
一、吸附过程是一个动态过程40
二、平衡关系的表示41
三、吸附等温线41
四、吸附等温线方程43
第三节气体在活性炭表面的吸附46
一、气体在活性炭表面的吸附过程46
二、吸附速率方程47
三、吸附剂的脱附与劣化现象48
第四节影响气体吸附的因素及活性炭的表面改性50
一、影响气体吸附的因素50
二、吸附剂浸渍与改性53
第五节利用影响气体吸附的因素指导吸附设计55
一、与活性炭固定床吸附的设计直接相关的因素55
二、有机废气的吸附热58

第三章活性炭固定床吸附器设计59
第一节固定床吸附器吸附过程的描述59
一、活性炭固定床吸附器的吸附过程59
二、与吸附过程相关的概念59
第二节活性炭固定床吸附器的设计计算及选型62
一、废气吸附净化设计中的假设条件62
二、活性炭固定床吸附剂的选择63
三、活性炭固定床吸附装置的选型64
四、吸附效率的计算及选择69
五、吸附剂用量的计算70
六、吸附器本体设计80
第三节转轮吸附器简介83
一、转轮的内部结构83
二、转轮技术处理VOCs的工艺流程及其复活处理84
三、转轮技术应用于VOCs处理的优势及不足85
四、关于转轮技术的几点改进意见85

第四章活性炭固定床吸附系统的设计87
第一节挥发性有机物的处理工艺87
一、挥发性有机物处理工艺是一个系统工程87
二、严格按程序进行吸附系统的设计88
第二节活性炭固定床吸附系统配置99
一、一般固定床吸附系统的组成99
二、废气收集系统的设计100
三、废气预处理系统的设计及设备选型103
四、吸附系统的设计及设备选型105
五、自动控制系统与在线监测系统106
六、附属系统的设计及设备选型107
第三节风机选型及使用108
一、风机选型108
二、风机的使用116
第四节活性炭固定床层温升及脱附系统的热交换计算123
一、吸附床层的温升123
二、脱附时水蒸气、空气及热量的消耗计算126

第五章活性炭固定床吸附系统的运行管理130
第一节活性炭固定床吸附系统运行管理的主要内容130
一、运行管理的主要内容130
二、目前在活性炭固定床系统管理中应改进的主要问题130
第二节必须重视国家颁布的各种标准、规范131
一、标准规范对工程项目的指导作用131
二、要重视工程技术规范132
第三节《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》出台的背景132
一、《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》编制的目的132
二、《吸附法规范》制定的背景132
三、《吸附法规范》制定的原则136
四、《吸附法规范》编制的法律依据136
第四节对《吸附法规范》中设计和运行管理的主要内容的说明和补充137
一、《吸附法规范》中规定的有关设计和运行管理方面的主要内容137
二、对《吸附法规范》中规定的固定床设计方面部分内容的说明和补充139
三、对运行管理方面有关规定内容的说明和补充144
第五节活性炭固定床运行管理中需要探讨的几个问题144
一、气流通过固定床吸附层的速度144
二、脱附温度的选择145
三、活性炭固定床采用水蒸气脱附后是否都需要干燥148
第六节活性炭固定床运行中常见问题及解决方法149
一、如何处理回收后的有机溶剂混合物才更经济149
二、如何延长活性炭吸附剂的寿命149
三、如何做到废气处理后达标149
四、不具备脱附条件的企业如何采用吸附法治理VOCs152
五、关于VOCs的单一治理与联合治理技术152
六、治理VOCs的方向154

第六章活性炭固定床处理VOCs应用案例156
典型案例一喷涂行业VOCs治理工程156
典型案例二化工行业VOCs治理工程167
典型案例三制药行业VOCs治理工程178
典型案例四医药企业污水站排放VOCs治理工程184

附录193
附录一《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2026—2013)193
附录二几篇关于处理VOCs的论文204
附录三常见挥发性有机物的分类和性质232
附录四气相型蜂窝活性炭技术指标240

参考文献241