Toepassing van actieve kool bij dampterugwinning

Al tientallen jaren is het terugwinnen van koolwaterstofdampen een onmisbaar onderdeel van het laden van brandstof. Sinds de grootschalige installatie-van dampterugwinningseenheden (VRU's) in de jaren negentig begon, is het principe vanactieve kooladsorptie gevolgd door vacuümregeneratieis voor de overgrote meerderheid van de toepassingen de best beschikbare techniek gebleken. Er wordt geschat dat meer dan 95% van de nieuw gebouwde VRU's wereldwijd dit proces toepassen. Wanneer ze op de juiste manier zijn ontworpen, leveren vacuüm-geregenereerde actieve koolsystemen een hoog rendement,-kosteneffectiviteit, veiligheid en uitzonderlijke betrouwbaarheid-zelfs met minimale onderhoudsvereisten.

 

 

Procesoverzicht

De damp die in een VRU wordt behandeld, is een mengsel van lucht en vluchtige organische stoffen (VOC's), die doorgaans 20-50% VOC per volume bevatten. VOC-moleculen bestaan ​​uit lichtere verbindingen die verdampen tijdens het laden van benzine, ruwe olie of soortgelijke stoffen. De damp passeert een bed van actieve kool, dat een enorm oppervlak heeft dat uit miljoenen poriën bestaat.Granulaire actieve kool voor de behandeling van VOSwordt hier veel gebruikt als klassiek adsorptiemedium, waarbij VOS-componenten zich via zwakke intermoleculaire krachten (dwz van der Waals-krachten) aan de poriewanden hechten. Tijdens dit adsorptieproces treden er geen chemische veranderingen op aan de actieve kool of de VOC-moleculen. Dankzij het hoge adsorptievermogen kan actieve kool de koolwaterstofemissies van VRU's tot extreem lage niveaus terugbrengen.

Een VRU omvat twee of meer actieve koolbedden die in een adsorptie-/regeneratiecyclus werken, waarbij elke cyclus doorgaans 10 tot 15 minuten duurt.Granulaire actieve kool voor de behandeling van VOSwordt doorgaans gebruikt in dergelijke systemen met meerdere- bedden voor betrouwbare cyclische prestaties. Tijdens de regeneratiefase verlaagt een vacuümpomp de druk in het koolstofbed tot 40–80 mbar. De lage druk verschuift het evenwicht en verbreekt de zwakke bindingen tussen VOS en actieve kool. VOC-moleculen worden vervolgens via de vacuümpomp uit het bed verwijderd als een hoge-stroom (95% VOC per volume, 5% lucht per volume). Deze stroom stroomt in tegenstroom door een absorptietoren, waar hij in contact komt met een absorbens (meestal verse benzine), en de VOC-componenten worden geabsorbeerd in het verse absorbens. De lucht die de absorptietoren verlaat en nog steeds verzadigd is met een kleine hoeveelheid VOS, wordt gerecycled door deze te mengen met het ruwe VOS-voedingsgas dat het adsorptiebed binnenkomt. Hierdoor ontstaat er een kleine interne recycling zonder uitstoot.

 

 

Actieve Kool

Gemeenschappelijke grondstoffen zijnkokosnootschaal en steenkool, die actieve kool opleveren met een uitstekend adsorptievermogen en voldoende mechanische sterkte om overmatige stofontwikkeling te voorkomen.

Grondstoffen hebben van nature een bepaalde mate van porositeit en een specifiek oppervlak van 10–15 m²/g. Tijdens activering-die doorgaans wordt uitgevoerd bij 800-1100 graden in een oxiderende stoomatmosfeer- neemt het specifieke oppervlak echter toe tot meer dan1500 m²/g.

De microporeuze structuur van actieve kool maakt effectieve adsorptie mogelijk, terwijl mesoporiën en macroporiën als stromingskanalen dienen. Het is dus van cruciaal belang dat actieve kool niet alleen een sterk ontwikkeld intern oppervlak heeft, maar ook toegang biedt tot dit oppervlak via een netwerk van poriën met verschillende diameters.

 

Vorm: korreligActieve KoolversusGeëxtrudeerdActieve Kool

Actieve kool is in beide verkrijgbaarGranulaire actieve koolof geëxtrudeerde actieve kool. Granulaire actieve kool is over het algemeen kosteneffectiever-, maar heeft de neiging zich te vestigen en dichte gebieden te vormen. Deze gebieden hebben een hogere drukval en creëren dode zones met hoge-stromingskanalen binnen het koolstofbed. Een ongelijkmatige adsorptie en regeneratie over het hele bed zal een negatieve invloed hebben op de algehele prestaties van de VRU.

Geëxtrudeerde actieve koolwordt algemeen erkend als de superieure keuze voor VRU's omdat het zich verzet tegen het vestigen in dichte dode zones. In VRU's heeft geëxtrudeerde actieve kool doorgaans een diameter van4 mm. Belangrijk is dat het mengen van koolstoffen met verschillende diameters moet worden vermeden, omdat dit leidt tot een dichtere pakking en een grotere drukval in het bed.

 

Adsorptiecapaciteit en resterende adsorptiecapaciteit

Adsorptiecapaciteitverwijst naar de massa extra VOC's die kunnen worden geadsorbeerd per massa-eenheid actieve kool. Verse koolstof heeft doorgaans een capaciteit van30 gew%, wat betekent dat 1 kg koolstof 0,3 kg VOS kan adsorberen voordat volledige verzadiging wordt bereikt. Het herstellen van de koolstof naar zijn oorspronkelijke capaciteit vereist reactivering met stoom van 1000 graden, maar dit proces veroorzaakt een aanzienlijk koolstofverlies-een groot deel van de koolstof gaat verloren als stof. Dit is onpraktisch voor cyclische systemen, dus mildervacuüm regeneratiewordt in plaats daarvan gebruikt. Bij vacuümregeneratie wordt de capaciteit op de lange- termijn (ook welwerkvermogen) actieve kool op basis van mineralen- is doorgaans aanwezig8 gew.%. Het verschil tussen verse capaciteit en werkcapaciteit wordt gedefinieerd alsresterende adsorptiecapaciteit.

 

Warmte van adsorptie

Adsorptie is een exotherm proces. Tijdens de normale cyclische werking van het koolstofbed verhoogt de adsorptiewarmte de temperatuur met ongeveer 10-20 graden boven de omgevingstemperatuur. Reactievere koolwaterstoffen zoals ketonen en aldehyden genereren aanzienlijk hogere temperaturen in het bed. Bepaalde actieve koolsoorten (vooral op hout-gebaseerd en op basis van kokosnootschalen-) zijn hier gevoeliger voorthermische vluchtelingofhotspots, wat het uitschakelen van de VRU, het spoelen met inert gas en het koelen onder streng toezicht noodzakelijk maakt. Verse koolstof vertoont een extreem hoge reactiviteit wanneer deze voor het eerst wordt blootgesteld aan damp, waardoor aanzienlijke hitte ontstaat. De bedtemperatuur kan oplopen tot ongeveer 100 graden, dus deinitiële belasting (pre-conditionering)van verse koolstof in een VRU moet worden uitgevoerd door gekwalificeerd personeel.

Een belangrijk punt van zorg dat moet worden vermeden isstof, omdat het drukvalverliezen veroorzaakt, de capaciteit vermindert door de poriën aan het oppervlak te blokkeren, de slijtage van vacuüm- en absorptiepompen versnelt, filters verstopt en zich ophoopt in benzineopslagtanks.

Elke partij actieve kool moet worden getest op parameters die cruciaal zijn voor de werking van de VRU:stofgehalte, vochtgehalte, dichtheid, deeltjesgrootte, hardheid en werkcapaciteit.

 

Behoud van optimale actieve koolprestaties

In een goed ontworpen VRU heeft actieve kool doorgaans een levensduur van10–20 jaar. Een slecht ontwerp dat er niet in slaagt gunstige bedrijfsomstandigheden te handhaven, kan de levensduur echter verkorten tot slechts 4 à 5 jaar.

 

Koolstofbedbeweging

Bij VRU's wisselt de druk minstens vier keer per uur tussen atmosferische druk en hoogvacuüm. Aan het begin van elke cyclus trekt de vacuümpomp krachtig om de druk te verlagen tot de desorptiedrempel. Na regeneratie wordt de druk snel gelijk gemaakt om het bed klaar te maken voor adsorptie. Tenzij ze stevig worden vastgehouden, zorgt dit herhaalde trekken en samendrukken ervoor dat koolstofdeeltjes tegen elkaar schuren en tot stof verslijten. Koolstof met lage- sterkte wordt sneller afgebroken, en actieve kool in korrelvorm nestelt zich gemakkelijker in dichtere klonten. Zelfs geëxtrudeerde actieve kool op basis van mineralen-met hoge sterkte-slijt geleidelijk tot stof. Een goed VRU-ontwerp moet de beweging van koolstof voorkomen en de krachten (vacuüm en egalisatie) die op de koolstof inwerken, beheersen/minimaliseren.

Door stof-geïnduceerd massaverlies is de allerbelangrijkste factor die de levensduur van actieve kool beperkt-en kan vrijwel worden geëlimineerd met een goed VRU-ontwerp.

 

Residuele adsorptiecapaciteit op lange termijn-

Zoals eerder opgemerkt is de resterende adsorptiecapaciteit het deel van de initiële adsorptiecapaciteit dat niet kan worden teruggewonnen via vacuümregeneratie. Het vertegenwoordigt poriën die permanent worden bezet door VOC-moleculen die niet door vacuüm kunnen worden verwijderd. De resterende adsorptiecapaciteit neemt in elk systeem in de loop van de tijd langzaam toe, waardoor de werkcapaciteit geleidelijk afneemt. De koolstofcapaciteit neemt doorgaans jaarlijks met enkele procentpunten af. Goed-goed ontworpen VRU's bevatten een initiële veiligheidsmarge om deze daling te compenseren. Een robuust onderhoudsprogramma omvat regelmatige koolstofbemonstering en analyse om vooraf het optimale vervangingstijdstip te bepalen.

 

Selecteren van de optimale actieve kool voor VRU's

De meest kritische criteria voor het selecteren van de ideale VRU-actieve kool zijn als volgt:

Belangrijkste selectiecriteria voor VRU actieve kool

 

 

Overstromingen van koolstofbedden

Onderdompeling van actieve kool in vloeibaar absorptiemiddel veroorzaakt onomkeerbare schade. Voorkom dit via detectiesystemen op hoog-niveau bij de dampinlaat en absorptietoren.

 

Aërosolmeevoering in koolstofbed

De absorptietoren moet zijn uitgerust met een misteliminator en de stroomsnelheden door de vacuümpomp en de absorptietoren moeten worden gecontroleerd om te voorkomen dat aerosolen in het koolstofbed terechtkomen-dit veroorzaakt onomkeerbare schade aan actieve kool.

 

Als u geïnteresseerd bent in korrelvormige actieve kool of geëxtrudeerde actieve kool en deze wilt gebruiken voor oliedampterugwinning, kunnen wij u op basis van uw vereisten de meest geschikte actieve kool aanbevelen. Neem gerust contact met ons op. Wij zijn vereerd u te mogen helpen!

Neem nu contact op