某廠活性碳纖維吸附裝置著火原因分析

周秋月 趙 燕 常德政

（河南省冶金研究所有限責任公司 河南鄭州 450000）

引言

活性碳纖維是一種多功能、高效的新型吸附材料，除微孔豐富外還具有大比表面積、吸附性能好、再生能力強等特點，近來來被廣泛應用于有機廢氣治理中。它不僅可以處理高濃度有機廢氣，對低濃度有機廢氣也有很好的吸附效果。

某廠主要產(chǎn)品為十二碳醇酯和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯（簡稱TXIB），該廠工藝廢氣主要為各精餾塔冷凝不凝氣，主要成分為異丁醛、異丁酸、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯（簡稱 TXIB）、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁酸酯（簡稱十二碳醇酯 CS-12）、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇（TMPD）等。不凝氣經(jīng)一級冷凝后送至活性碳纖維吸附裝置處理。2016年5月，工人在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)活性碳纖維吸附裝置外殼輕微變形，殼體溫度高，立刻啟動應急預案進行處理，未造成設(shè)備和人員的傷害。該裝置是環(huán)保設(shè)施確保廢氣達標排放，為此某廠立即停車并查找著火原因，并制訂了預防措施，確保了生產(chǎn)和設(shè)備的安全。

1 活性碳纖維吸附裝置簡介

某廠活性碳纖維吸附裝置一般由三個吸附器共同組成一處管路系統(tǒng)，運行時互相切換。一個吸附，第二個解附，第三個再生?；钚蕴祭w維吸附塔運行的工藝流程見圖1。

圖1 活性碳纖維吸附裝置運行工藝流程示意圖

2 活性碳纖維吸附裝置著火及處理經(jīng)過

2016年5月，白班工人在正常巡檢過程中發(fā)現(xiàn)活性碳纖維吸附裝置外殼輕微變形，殼體溫度高，懷疑活性炭纖維著火，立刻通知主控人員采取尾氣吸附裝置緊急停車，和通蒸汽滅火降溫措施、通氮氣窒息滅火措施，順利消除事故隱患，未造成人員和設(shè)備的損害。停車拆除后確認活性炭纖維出現(xiàn)局部燒毀的現(xiàn)象。

3 著火原因分析

（1）副反應產(chǎn)生異丁酸

CS-12采用直接合成法，在弱堿性條件下，由異丁醛自身進行羥醛縮合反應生成2，2，4-三甲基-3-羥基戊醛，所得產(chǎn)物在堿性條件下與異丁醛進一步反應得到粗產(chǎn)品，該粗產(chǎn)品再經(jīng)分離提純得到高純度符合標準的產(chǎn)品。該方法工藝簡單，原料易得，但反應過程中存在較多副反應。主要的副產(chǎn)物有2，2，4-三甲基-3-羥基戊醛，TMPD、異丁酸、異丁酸鈉、TXIB。在這幾種物質(zhì)中，異丁酸最易燃，閃點55.6℃。筆者認為可能是副反應產(chǎn)生較多的異丁酸，而反應初始投入的催化劑不足，未能中和多余的異丁酸，異丁酸進入不凝氣并在吸附裝置中不斷累積從而引起著火。

（2）異丁醛濃度累積過高

CS-12反應中異丁醛是過量的，反應過后粗品進入脫醛塔分離出異丁醛回用?；钚蕴祭w維吸附飽和后會再生，再生過程中會用干燥空氣吹干活性碳纖維，而異丁醛遇空氣易氧化為異丁酸。當工藝尾氣中異丁醛含量較高，而恰好切換再生后吸附時就有可能引起著火。

（3）活性官能團

活性碳纖維前驅(qū)體主要包括瀝青、聚丙烯腈、粘膠及酚醛樹脂等。碳元素為各類活性碳纖維核心成分，是類石墨微晶結(jié)構(gòu)，在其表面覆蓋儲多官能團，主要有羧基、酚烴基、內(nèi)脂基、醌基等含氧官能團，還有含S、N、鹵素等官能團[1,2]，這些官能團部分呈現(xiàn)為堿性、部分呈現(xiàn)為酸性，有些還具有一定程度的氧化還原性，使得活性碳纖維擁有氧化還原性。不凝氣中某些組分與活性碳纖維表面的某些活性官能團發(fā)生氧化反應，亦可引起著火。

結(jié)語

某廠活性碳纖維吸附裝置處理有機不凝氣出現(xiàn)著火現(xiàn)象，可能與副反應中產(chǎn)生過量異丁酸、不凝氣中有較多異丁醛及碳纖維表面的活性官能團有關(guān)，因反應機理復雜難以控制，具體原因需進一步探究。結(jié)合某廠生產(chǎn)情況，筆者建議在活性碳纖維吸附裝置前再增加一級冷凝裝置或?qū)⒒钚蕴祭w維吸附裝置更換為燃燒裝置。