活性炭吸附处理VOCs废气是VOCs处理行业中最常见的做法。目前在组合工艺中，VOCs活性炭吸附系统基本上是必不可少的，或者说紧急疏散系统末端的VOCs处理措施都是活性炭箱，是目前VOCs处理市场上应用最广泛的活性炭吸附工艺。其实很少有人能完全把握系统的安全性。下面我们来整理一下：

　　活性炭处理废气的安全问题

　　活性炭吸附装置已广泛应用于制药和化工行业的废气处理。特别是在VOCs的处理上，由于部分公司资金有限，RTO蓄热焚烧等处置方式成本较高，因此活性炭吸附成为此时的一种性价比较高的选择。考虑了成本，但是否考虑了安全风险？

　　活性炭的制备及其特性

　　活性炭是一种经过特殊处理的碳。有机原料(果壳、煤、木材等。)在隔绝空气的条件下加热，还原非碳成分(这个过程称为碳化)，然后与特定气体反应，表面被侵蚀，形成微孔发达的结构(这个过程称为活化)。因为活化过程是一个微观过程，即大量分子碳化物的表面侵蚀是点状侵蚀，活性炭表面有无数细小的孔隙。

　　活性炭表面的微孔大多直径在2 ~ 50 nm。即使少量的活性炭也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为500~1500 m2。活性炭几乎所有的应用都是基于活性炭的这一特性。

　　基于此，将颗粒活性炭用于有机废气的处理，使气流通过活性炭层被吸附，进而降低有机废气的浓度。吸附过程是污染物分子吸附在固体表面的过程，分子自由能会降低。因此，吸附过程是一个放热过程，释放的热量称为污染物在固体表面的吸附热。

　　活性炭除了物理吸附VOCs外，活性炭本身和吸附的有机物也会随着氧气缓慢氧化，其较大的比表面积也会加剧这一氧化过程。此外，当废气中含有一些不相容的化学物质时，不相容反应会在活性炭的催化下加速。这些都是放热过程，也会造成活性炭的蓄热风险。

　　活性炭设备事故原因及分析

　　参考以往活性炭罐和储罐的事故现场，大多具有以下特点：

　　1.大多数事故发生在夏天的高温下。事故当天温度高，阳光直射时间长，白天平均温度达到32以上。

　　2.燃烧活性炭吸附罐中的活性炭很长时间没有更换，灰分杂质多。

　　3.通过活性炭吸附罐的废气成分复杂。它含有丙酮、乙酸乙酯、醇类、二氯甲烷、有机胺、酸性废气和碱性废气。

　　4.事故当天废气浓度波动较大，均发生在低工况，废气量减少，部分空气直接进入废气。

　　结合事故发生时的现场调查、生产情况和以往的异常情况分析，推测这些活性炭吸附罐火灾爆炸的直接原因是：高温下复杂工况废气处理(吸附)过程中的热量(物理和化学)。由于长期未更换活性炭，灰分高，床层散热差，不利于对流散热。热量在床内积聚，并在其中形成局部热点。结果，其温度达到活性炭的自燃点或混合有机气体的闪点。同时，部分空气进入废气，与可燃物质形成爆炸性混合气体，最终导致事故发生。(当然静电也可能是可能的点火源)

　　活性炭吸附是一个放热过程，有机物的吸附和氧化会释放出大量的热量。对于一些成分复杂的化合物(可能会产生不相容的反应并放出热量)，活性炭表面的吸附和反应会释放出大量的热量，尤其是废气中的化学物质浓度较高的情况下。放热过程能否达到燃点，取决于最终的热平衡，即热量能否及时转移走。在吸附过程中，除热的方式主要依靠对流。对流不利时(风量小)，热量积聚，炭床内温度会上升到其着火温度，导致可燃废气混合物着火或活性炭自燃。

　　针对活性炭使用的建议

　　① 对于会产生高浓度有机废气的反应罐、贮罐、过滤器等设备，为避免与氧气形成爆炸性混合物，最好采用氮封系统保护，并以正压输送方式输送到废气总管。

　　② 确保有机废气的冷凝装置满足生产负荷，所有的废气组分必须经过有效的冷凝处理，降低有机气体浓度。不相容的废气应单独预处理后再排入吸附罐中吸附处理。

　　③ 活性炭选材：使用点火温度高，灰分低的活性炭作为吸附材料，并且及时更换。

　　④ 条件允许的话对吸附装置进行降温。

　　⑤ 定期检查处理装置、废气管路是否有不完整漏风的情况，要保证管路不漏气。

　　⑥ 吸附处理装置前的废气管路安装管路阻火器（阻爆轰型）；管路上(分段)安装泄爆片，废气缓冲罐上安装泄爆板，泄爆板要有固定装置。

　　⑦ 吸附装置内安装喷淋灭火装置，用来扑灭初期火灾（或者直接加装自来水管路）手动或自动开启。（也可以用蒸汽）

　　⑧ 在吸附床层安装温度探头，监测活性炭层的温度发现异常时及时处置。

　　⑨ 应急反应与人员培训。培训人员发生火灾时的应急处置能力，要能及时扑灭吸附处理装置的火灾，防止火灾蔓延。

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