摘 要：国家对工业“三废”的处理要求，越来越严格，笔者工厂的废气排放中含有较高含量的二氯乙烷气体，既污染环境，也浪费资源，该文主要论述的是利用活性碳纤维（ACF）在吸附后的饱和吸附量（单位质量的吸附量）基本不变的特性，根据该厂生产实际情况，考察其他厂家废气处理经验，委托设备厂家制作了特殊的设备，工艺人员根据生产数据开发三塔吸附和再生的工艺流程图，电仪人员利用西门子PLC（S7-200）开发了一套控制程序，在安装后对吸附和再生进行了跟踪分析，完全满足生产和环保要求，活性碳纤维吸附对其他各种有机气体，有机物和重金属染料的环保处理都有参考价值。

关键词：废气 活性碳纤维 吸附 再生 流程 控制

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0078-02

1 工艺简介

笔者工厂某工艺过程中产生的尾气流量约350 Nm3/h，其中约含5%的1.2-二氯乙烷气体（副产品），当尾气中1.2-二氯乙烷的含量<1‰，则尾气可重新回到工艺中重复使用而不影响产品质量。详细的PFD见图1。

2 吸附塔简介

A/B/C三塔内部结构完全一致，设备内的碳纤维（ACF）是一层一层缠绕在蒸汽盘管上，尾气进碳纤维筒中心往外扩散被吸附后从顶部离开吸附塔，后回到隔膜压缩机的进口，重新被压缩后回用到工艺中。

3 阀和仪表介绍

（1）所有阀均为ON/OFF阀，均带阀状态回讯。

（2）阀门功能介绍。

①V101、V201、V301为进气阀。

②V102、V202、V302为吸附后的排气阀。

③V103、V203、V303为再生加热和吹扫时的二氯乙烷气体、氮气的排放阀，排放出来的气体经过深冷，微量的二氯乙烷被冷凝，余气去废气站处理排放。

④V104、V204、V304为进入吸附塔内盘管的蒸汽阀。

⑤V105、V205、V305对碳纤维进行吹扫和冷却用的氮气阀。

⑥V106、V206、V306积存在吸附塔顶部的氮气排放阀。

⑦V107、V207、V307再生加热时凝结水排放阀，关阀时可防止另一塔的热量通过疏水阀进入塔内。

⑧V108、V208、V308再生加热结束后加速塔冷却的阀。

（3）Ti101、Ti201、Ti301再生时加热温度，达到120 ℃可保证碳纤维再生合格。

（4）FI113作流量累积，每次塔吸附开始就自动重新累积，作为DCS操作人员观察吸附量的一个参考指标，PI113的压力变化也作为吸附量的参考，并同时也作为压缩机进气压力的一个参考值。

（5）人机界面上设有吸附塔运行停止按钮、手自动运行按钮、三塔运行选择（可以有ABC、BCA、CAB三种顺序选择）。

①充压时间：从进气阀打开到排放阀打开的时间，可防止排气阀突然打开对上游T103系统的扰动。

②排气时间：时间很短，所起的作用就是把积存在塔顶部的氮气排尽，防止吸附时氮气进入反应回收工艺中。

③热吹时间：吸附塔温度到120℃，蒸汽不停，氮气进吸附层进行吹扫时间。

④冷吹时间：蒸汽停掉后，对吸附塔进行吹扫和冷却的时间。

⑤吸附时间：尾气被吸附处理时间。

⑥加热温度：可保证二氯乙烷完全从碳纤维脱附，保证再生质量。

4 控制系统选型和控制程序说明

4.1 根据控制点数

选择用Siemens的S7-200，CPU-224，带2块EM223扩展模块，EM231RTD一块，扩展模块采用外部电源，PIT113和FIT113进DCS，S7-200和上位机用EM277 PROFIBUS-DP连接。

4.2 以下是选择A塔开始（自动）运行的程序编制说明

（1）选择A塔开始吸附，V101打开对A塔进行充压，充压时间T1A根据压力平衡情况设定，时间到打开V106进行排氮气，排氮气时间T2A到后关V106，在V106关后开V102，程序进入吸附步骤，T103过来的尾气进碳纤维吸附筒进行吸附，吸附后的干净尾气重新进入隔膜压缩机压缩，压缩后的气体重回工艺参与反应。

（2）从V102打开计时开始，经过T5A的吸附时间，B塔的进气阀V201打开对B塔充压，充压时间T1B到后开V206进行排气，排气时间T2B到关V206，在V206关后开V202，V202的开信号到后才能关V101和V102，（防止T103系统升压），到这一步说明A塔已退出吸附将进入再生程序，而V201和V202打开则说明现在是B塔在吸附中。

（3）在V101和V102关闭后，蒸汽加热阀V104、凝结水排放阀V107、排放阀V103打开，当Ti101达到120 ℃后氮气阀V105打开，氮气进A塔进行热吹扫，热吹时间T3A到后关V104、关V107、开V108，继续冷吹T4A时间对吸附塔进行降温，T4A时间到关氮气阀V105（该时间以Ti101作参考进行调整），V105关闭后关V103，V103的关闭表示A塔的再生结束，等待下一个轮回的吸附。

（4）从V202打开计时开始，经过T5B的吸附时间，C塔的进气阀V301打开对C塔充压，充压时间T1C到后开V306进行排气，排气时间T2C到关V306，在V306关后开V302，V302的开信号到后才能关V201和V202，（防止T103系统升压），到这一步说明B塔已退出吸附将进入再生程序，而V301和V302打开则说明现在是C塔在吸附中。

（5）在V201和V202关闭后，蒸汽加热阀V204、热水排放阀V207、排放阀V203打开，当Ti201达到120℃后氮气阀V205打开，氮气进B塔进行热吹扫，热吹时间T3B到后关V204、关V207、开V208，继续冷吹T4B时间对吸附塔进行降温，T4B时间到关氮气阀V205（该时间以Ti201作参考进行调整），V205关闭后关V203，V203的关闭表示B塔的再生结束，等待下一个轮回的吸附。

（6）从V302打开计时开始，经过T5C的吸附时间，A塔的进气阀V101打开对A塔充压，充压时间T1A到后开V106进行排气，排气时间T2A到关V106，在V106关后开V102，V102的开信号到后才能关V301和V302，（防止T103系统升压），到这一步说明C塔已退出吸附将进入再生程序，而V101和V102打开则说明现在是A塔在吸附中。

（7）在V301和V302关闭后，蒸汽加热阀V304、热水排放阀V307、排放阀V303打开，当Ti301达到120 ℃后氮气阀V305打开，氮气进C塔进行热吹扫，热吹时间T3C到后关V304、关V307、开V308，继续冷吹T4C时间对吸附塔进行降温，T4C时间到关氮气阀V305（该时间以Ti301作参考进行调整），V305关闭后关V303，V303的关闭表示C塔的再生结束，等待下一个轮回的吸附。

（8）到第七步止，3个塔的运行全部经历了吸附和再生的程序，A塔又进入第二个轮回，所有的程序循环进行。每一个塔的最佳吸附时间和再生时间都是在理论基础上，再进行多次的尾气取样分析后得出，各塔间的设定时间量稍有偏差。

5 结语

缠绕的碳纤维厚度增加，吸附时间同步增加，但饱和吸附量不变，考虑再生成本，ACF的填充量需要和工艺操作结合起来，ACF吸附技术在环保工程中值得推广。

参考文献

[1]李宝瑛，顾有伟，李玉珍.用活性碳纤维（ACF）回收1.2-二氯乙烷废气的研究[J].新型碳材料，1996，12（4）：40-43.

[2]西门子公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册[Z].2002.

[3]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社，2003.