夏季高溫來臨——活性炭吸附裝置處理VOCs的燃爆風險

時間：2023-07-03 10:54

來源：活性炭那些事兒，VOCs減排工作站再編輯

了解活性炭吸附裝置的風險，根據實際情況，采取一些針對性的措施，從源頭設計，工程和管理措施上去發(fā)力，將吸附裝置的風險降到可接受范圍內的。

活性炭是一種經特殊處理的炭，將有機原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非炭成分（此過程稱為炭化），然后與氣體反應，表面被侵蝕，產生微孔發(fā)達的結構（此過程稱為活化）。在考慮活性炭吸附裝置風險前，我們需要先了解一下活性炭的基本性質和吸附的工藝原理。

由于活化的過程是一個微觀過程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕，所以造成了活性炭表面具有無數細小孔隙。活性炭表面的微孔直徑大多在2～50nm之間，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500~1500m2，活性炭的一切應用，幾乎都基于活性炭的這一特點。

而吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程，分子的自由能會降低，因此，吸附過程是放熱過程，所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。

VOC在活性炭中除了有物理吸附現象外，活性炭本身以及吸附的有機物還會與氧氣發(fā)生緩慢氧化，其較大的比表面積會也會加劇這一氧化的過程。此外當廢氣中含有一些不相容的化學物質時，其不相容反應在活性炭的催化下也會加速。這些都是放熱的過程，同樣會引起活性炭的熱積聚風險。

幾起活性炭吸附裝置事故的簡單分析

在小編工作的這些年，以及同行交流過程中均遇到過活性炭吸附裝置燃爆或廢活性炭自燃的事故。下面小編就以曾經接觸過的一些吸附處理裝置事故調查說明活性炭吸附裝置的燃爆風險。

事故①：XX年8月XX日上午，某公司RTO廢氣焚燒爐塑料PP材質廢氣緩沖罐（內有活性炭，未識別到變更風險）發(fā)生爆炸事故。爆炸導致緩沖罐整體被炸碎，RTO前端風管斷裂，部分碎片飛至周邊路面。沖擊波導致RTO冷卻塔塔體剝離脫落、堿洗塔堿液管路泄漏；所幸當時周邊沒有行人通過，未造成人員傷害。

事故照片

事故②：XX年7月XX日下午下班后，某公司2車間樓頂的活性炭吸附罐（廢氣預處理）發(fā)生著火。所幸發(fā)現及時，未造成嚴重的蔓延，消防隊前來將大火撲滅。

事故③：XX年7月XX日中午11點左右，某公司1車間樓頂活性炭吸附罐（廢氣預處理）發(fā)生著火。因車間人員及時發(fā)現火情，火勢在初期被撲滅。

通過對這幾起類似事故的調查，小編發(fā)現這幾起事故發(fā)生時均有以下類似的幾點：

1、事故均發(fā)生在夏季高溫，事故當日氣溫較高，太陽直射時間較長。白天平均氣溫達到了32℃以上。

2、著火的活性炭吸附罐中的活性炭長時間未更換環(huán)，灰分雜質很多。

3、經過活性炭吸附罐的廢氣成分比較復雜。含有丙酮、乙酸乙酯、醇類、二氯甲烷、有機胺類以及酸性廢氣及堿性廢氣。

4、事故當天廢氣的濃度波動較大，均發(fā)生在低工況時，廢氣量減少，部分空氣直接進入了廢氣中。

結合事故發(fā)生時的現場調查、生產情況、以往異常情況分析，推測這幾起活性炭吸附罐著火和爆炸的直接原因：

氣溫較高的情況下，工況復雜的廢氣經過活性炭處理（吸附）過程中發(fā)熱（物理和化學）。由于活性炭長時間未更換，灰分較高，床層散熱較差，不利于對流散熱。致使熱量在床層中積聚，在其中形成局部熱點。導致其溫度達到活性炭的自燃點或溫度達到了混合有機物氣體的閃點。同時部分空氣進入廢氣中與可燃物形成爆炸性混合氣體，最終導致了事故的發(fā)生。（當然靜電也可能是一個可能的點燃源）。

根據以上內容我們可以得知：

由于活性炭吸附是放熱過程。有機物的吸附和氧化會釋放出大量的熱量。對于某些種類成分復雜的化合物（可能會發(fā)生不相容的反應而放熱），在活性炭表面上的吸附和反應會釋放出大量的熱量，尤其是如果廢氣中的化學品濃度很高時。其放熱過程能否達到著火點取決于最終的熱量平衡，即能否及時的將熱量移走。

而在吸附過程中，熱移出的方式主要靠對流。對流不利（風量較?。┑臅r候，熱量累計，碳床中的溫度將升高到其著火溫度，從而導致活性炭自燃或點燃可燃廢氣混合物。

編輯：李丹

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