禁止采用单级活性炭吸脱附的原因？

2025-04-25

在有机废气（VOCs）治理领域，活性炭吸附技术凭借其高效、经济的特点被广泛应用，但近年来环保法规对单级活性炭吸脱附工艺的应用限制日益严格。本文将从技术原理、运行风险及合规要求三方面，深入解析其被限制的核心原因。

一、单级活性炭吸脱附的技术缺陷

1. 吸附容量受限且易饱和

活性炭的吸附容量受温度、湿度及废气成分影响显著。以甲苯为例（吸附容量约20-30%wt），单级系统在持续高浓度废气冲击下，吸附饱和时间通常不足8小时。若未及时脱附，饱和活性炭会失去吸附能力，导致排放浓度超标。例如，某涂装车间运行单级系统后，监测显示夜间非作业时段排放浓度仍超限值3倍，根本原因即为活性炭长时间处于吸附饱和状态。

2. 热脱附导致再生效率低下

传统水蒸气脱附法要求活性炭床层温度升至100℃以上，但实际运行中，单级系统难以均匀加热深层活性炭，再生率不足70%。部分企业为节省能源，采用低强度脱附，导致残留有机物在炭层累积，形成潜在爆炸隐患。如某电子厂发生活性炭燃爆事故，检测发现炭层含未脱附甲苯浓度高达15%vol。

3. 无协同分解能力

活性炭仅能物理吸附VOCs，未能实现有机物的彻底分解。当吸附的苯系物、酯类等在高温环境下脱附时，可能发生聚合反应生成二次污染物（如多环芳烃）。例如，某化工企业排放尾气中检测出苯并[a]芘，追溯发现源头为脱附废气未经过催化分解直接排放。

二、突出安全隐患与环境影响

1. 极高爆炸风险

活性炭吸附富集的VOCs在脱附阶段形成高浓度有机蒸汽，爆炸极限通常为1%-10%vol。单级系统缺乏防爆设计（如泄爆片、阻火器等），极易引发燃爆事故。权威统计显示，近五年发生的活性炭装置爆炸案例中，80%源于单级系统操作不当。

2. 二噁英潜在生成风险

含氯有机物（如氯仿、二氯甲烷）在活性炭表面高温脱附时，可能发生脱氯反应生成二噁英类物质。若系统无后端深度处理单元，脱附废气直接排放将严重违反《二噁英污染防治技术政策》。

3. 粉尘堵塞与维护难题

喷漆、印刷等行业废气含漆雾、细小颗粒，单级系统无预处理单元时，活性炭更换周期缩短70%，每年增加运维成本约40万元（以2000m³/h处理规模计）。

三、政策驱动下的工艺升级方向

1. 法规要求明确升级路径

《重点行业挥发性有机物综合治理方案》明确要求：“采用吸附+脱附工艺时，必须配套催化燃烧或热力焚烧装置”。上海、江苏等地已禁止新建单级系统，现有设施限期改造。

2. 分级处理技术成为主流

行业实践中，推荐采用“三级处理”组合模式：

前处理层：旋风除尘+冷凝除水（去除颗粒物和水分）

吸附层：两级活性炭塔串联，提高整体吸附容量

深度净化：催化燃烧（CO）或蓄热式焚烧（RTO）分解残余有机物

某化工企业实施改造后，VOCs去除率从68%提升至99.5%，年减少碳排放800吨，同时运营成本降低35%。