Virkjað kolefnisforrit í Vapor Recovery

Í áratugi hefur endurheimt kolvetnisgufu verið ómissandi ferli í eldsneytishleðslu. Frá því að uppsetning gufuendurnýtingareininga (VRU) í stórum- skala á tíunda áratug síðustu aldar, hefur tæknin sem byggir á aðsog á virku kolefni fylgt eftir með lofttæmi endurnýjun komið fram þegarbesta fáanlega tækni (BAT)fyrir langflestar umsóknir. Áætlað er að yfir 95% nýsmíðaðra VRUs um allan heim tileinki sér þetta ferli. Þegar það er rétt hannað státar tómarúms-endurnýjað virkjað kolefniskerfið mikilli skilvirkni, -kostnaðarhagkvæmni, öryggi og mikilli áreiðanleika-jafnvel með lágmarks viðhaldsþörf.

 

 

Lýsing á ferli

Gufan sem á að meðhöndla í VRU er blanda af lofti og rokgjörnum lífrænum efnasamböndum (VOC), sem venjulega innihalda20-50% VOCs miðað við rúmmál. VOC sameindir samanstanda af léttari efnasamböndum sem gufa upp við hleðslu á bensíni, hráolíu eða svipuðum vörum. Gufan fer í gegnum rúm af virku kolefni, sem hefur gríðarstórt yfirborð sem samanstendur af milljónum svitahola. Hægt er að sjá virkt kolefni sem a"sameinda svampur", þar sem VOC efnisþættir festast við svitaholaveggina með veikum millisameindakraftum sem kallastvan der Waals sveitir. Engar efnafræðilegar breytingar verða á hvorki virka kolefninu né VOC sameindunum meðan á þessu aðsogsferli stendur. Þökk sé mikilli frásogsgetu virks kolefnis er hægt að draga úr kolvetnislosun frá VRU í mjög lágt magn.

 

VRU samanstendur af tveimur eða fleiri virkum kolefnisrúmum sem starfa íaðsog/endurnýjun hringrásarhamur, þar sem hver lota tekur venjulega 10 til 15 mínútur. Á endurnýjunarstiginu dregur lofttæmisdæla úr þrýstingnum inni í kolefnisrúminu í40-80 millibör. Þessi lági þrýstingur breytir jafnvæginu, truflar veiku kraftana milli VOC og virks kolefnis og gerir VOC sameindum kleift að fara út úr kolefnisbeðinu í gegnum lofttæmisdæluna sem gasstraumur með mikilli-styrk (95% VOC og 5% loft miðað við rúmmál). Gasstraumurinn rennur í mótstraumi í gegnumfrásogsturniþar sem það kemst í snertingu við ísogsefni (venjulega ferskt bensín) og VOC íhlutir frásogast þar með í ferska ísogsefnið. Loftið sem fer út úr frásogsturninum, enn mettað snefilmagni af VOC, er endurunnið með því að blanda við innkomandi VOC-hlaðinn fóðurgas sem fer inn í aðsogskolefnisrúmið. Þetta skapar litla innri lykkju meðnúlllosun.

Virkt kolefni

Algengustu hráefnin eru Yuanli GRP og HEM röð. Slíkt virkt kolefni hefur framúrskarandi aðsogsgetu og tryggja verður vélrænan styrk þess til að forðast of mikla rykmyndun.

 

Hráefni hafa nú þegar ákveðið grop og tiltekið yfirborð sem er 10–15 fermetrar á gramm. Hins vegar, meðan á virkjunarferlinu stendur-sem er venjulega framkvæmt í oxandi gufu við hitastig á bilinu 800 gráður til 1100 gráður -eykst tiltekið yfirborðsflatarmál þeirra í yfir 1500 fermetrar á gramm.

 

Örgjúpa uppbygging virks kolefnis veitir áhrifaríka leið til aðsogs, á meðan mesópórur og stórholur eru mikilvægar fyrir sameindaflutningsrásir. Þess vegna er mikilvægt að virkt kolefni hafi ekki aðeins mjög þróað innra yfirborð heldur einnig net af svitaholum með mismunandi þvermál sem gerir aðgang að þessu yfirborði.

 

Formgerð - kornótt eða kögglaður?

Virkt kolefni er annað hvort fáanlegt í kornformi eða pressuðu köggluformi. Kornformað virkt kolefni er yfirleitt -hagkvæmasti kosturinn, en það hefur tilhneigingu til að pakka saman og mynda þétt svæði. Þessi svæði búa til hærra þrýstingsfall og dauða rými innan kolefnisbotnsins, sem leiðir til rásar þar sem gas flæðir helst í gegnum há-gegndræpisleiðir. Ójöfn aðsog og endurnýjun yfir allt kolefnisrúmið mun hafa neikvæð áhrif á heildarframmistöðu gufuendurheimtareiningarinnar (VRU).

 

Kögglasett virkt kolefni er framleitt með því að blanda virku kolefnisdufti með bindiefni og pressa blönduna í sívalur form. Það er almennt litið á sem yfirburða val fyrir VRUs vegna þess að það er minna viðkvæmt fyrir því að pakka og mynda dauða svæði. Í VRU forritum hefur pillað virkt kolefni venjulega 4 millimetra þvermál. Mikilvægt er að ekki ætti að blanda virku koli af mismunandi þvermáli, þar sem það mun leiða til þéttari pökkunar og hærra þrýstingsfalls yfir kolefnisrúmið.

 

Afkastageta og afgangsaðsog

Aðsogsgeta vísar til massa rokgjarnra lífrænna efna (VOC) sem hægt er að aðsogast til viðbótar á hverja massaeiningu virks kolefnis. Ferskt virkt kolefni hefur venjulega afkastagetu upp á 30% miðað við þyngd, sem þýðir að 1 kíló af kolefni getur aðsogað 0,3 kíló af VOC áður en það nær fullri mettun. Til að endurheimta kolefnið að fullu í upprunalega getu er nauðsynlegt að endurvirkja með gufu við 1000 gráður. Hins vegar veldur þetta ferli umtalsvert kolefnisrof, þar sem verulegur hluti kolefnisins tapast sem ryk. Í ljósi þess að það er óframkvæmanlegt í hringlaga kerfum er mildari lofttæmisendurnýjunaraðferð notuð í staðinn. Með lofttæmi endurnýjun er langtíma-geta (einnig þekkt sem „vinnslugeta“) steinefna-undirstaða virks kolefnis venjulega um 8% miðað við þyngd. Mismunurinn á ferskum afkastagetu og vinnugetu er nefndur "afgangsaðsog".

 

Aðsogshiti

Aðsogsferlið er útverma. Við venjulega hringrás kolefnisrúmsins hækkar hitinn sem losnar um það bil 10–20 gráður yfir umhverfishita. Sum kolvetni, eins og ketón og aldehýð, eru hvarfgjarnari og geta valdið meiri hitahækkunum innan kolefnisrúmsins. Ákveðnar tegundir virks kolefnis-sérstaklega þær sem eru unnar úr viðar- og kókoshnetuskeljum-eru næmari fyrir „hitaflugi“ eða „heitum blettum“ sem krefjast þess að slökkva á VRU, hreinsa það með óvirku gasi og kæla það undir nánu eftirliti. Þegar ferskt virkt kolefni verður fyrst fyrir gufum sýnir það mikla hvarfvirkni og myndar verulegan hita. Hitastigið inni í kolefnisrúminu getur farið upp í um 100 gráður, þannig að gangsetning á fersku kolefni í VRUs (einnig þekkt sem "forhleðsla") verður að vera framkvæmd af þjálfuðum fagmönnum.

 

Lykilatriði: Forðast ryk

Ryk er mikilvægt mál sem ber að forðast, þar sem það leiðir til þrýstingsfallstaps, dregur úr aðsogsgetu með því að stífla yfirborðsholur, veldur of miklu sliti á lofttæmisdælum og frásogsdælum, blokkar síur og safnast fyrir í bensíngeymum.

Nauðsynlegt er að hver lota af virku kolefni gangist undir prófun á breytum sem eru mikilvægar fyrir notkun VRU, þar á meðal rykinnihald, þurrk, þéttleika, kornastærð, hörku og vinnslugetu.

 

Að tryggja bestu rekstrarskilyrði fyrir virkt kolefni

Í rétt hönnuðum VRU er endingartími virks kolefnis venjulega á bilinu 10 til 20 ár. Hins vegar, ef VRU hönnunin nær ekki að tryggja hagstæð rekstrarskilyrði fyrir kolefnið, getur endingartími þess styttst niður í allt að 4 til 5 ár.

 

Hreyfing inni í kolefnisrúminu

Í VRUs fer þrýstingurinn á milli loftþrýstings og djúps lofttæmis að minnsta kosti fjórum sinnum á klukkustund. Í upphafi hverrar endurnýjunarlotu starfar lofttæmisdælan á fullri afköstum til að draga úr þrýstingi niður í afsogsþröskuldinn. Eftir að endurnýjun er lokið verður að jafna þrýstinginn hratt til að koma kolefnisbeði aftur í það ástand sem er tilbúið fyrir næstu aðsogslotu. Nema kolefnisbeðið sé tryggilega fest, mun þessi stöðugi tog- og þrýstikraftur valda því að kolefnisagnir nuddast hver að annarri og slitna niður í ryk. Ljóst er að lág-styrkur kolefni mun hraðar slitna og kornótt kolefni mun þéttast saman í kekki. Jafnvel hart, steinefnabundið-kögglakolefni mun smám saman slitna niður og mynda ryk með tímanum. Fyrir utan að koma í veg fyrir hreyfingu kolefnis, ætti vel-hönnuð VRU einnig að stjórna og lágmarka kraftana (tæmi og þrýstingsjöfnun) sem verkar á kolefnisrúmið.

Venjulega er massatap á kolefni vegna rykmyndunar einn mikilvægasti þátturinn sem hefur áhrif á endingartíma virks kolefnis-og það er nánast hægt að forðast það með réttri VRU hönnun.

 

Langtímaleifauppsog.-

Eins og áður hefur komið fram vísar leifar frásogs til hluta upphaflegrar aðsogsgetu sem ekki er hægt að endurheimta með lofttæmi endurnýjun. Það er hægt að sjá fyrir sér sem svitaholur sem eru varanlega uppteknar af VOC sameindum sem ekki er hægt að fjarlægja með lofttæmi. Í hvaða kerfi sem er eykst leifar frásogs hægt með tímanum, sem leiðir til hægfara minnkunar á vinnugetu. Gera ætti ráð fyrir árlegri afkastagetu minnkun um nokkur prósentustig. Vel-hönnuð VRU eru með upphaflegu öryggisbili til að vega upp á móti þessari lækkun. Sem hluti af traustri VRU viðhaldsáætlun, ætti einnig að draga kolefnissýni reglulega út og greina til að ákvarða ákjósanlegan kolefnisskiptatíma með góðum fyrirvara.

 

Parameter	Markmiðskröfur	Ákjósanlegt úrval
Kolefnisrúmflæðisdreifing	Samræmd flæðidreifing skilar lengsta endingartíma, lægsta þrýstingsfalli og hámarks heildargetu VRU.	Kögglalagt kolefni með 4 mm þvermál
Ryk	Lítið rykmagn í upphafi	Kolefni sem hefur gengist undir djúphreinsun og tíðar lotusýnisprófanir
Vélrænn styrkur	Stíft,-harka kolefni þolir sundrun í ryk og niðurbrot, sem tryggir langan endingartíma	Steinefna-undirstaða, hágæða-kolefni með skilgreindum hörku/slitavísitölu
Vinnugeta	Nægilega mikil til að tryggja góða-langtíma skilvirkni VRU, en ekki of mikil (þar sem þetta eykur hættuna á hitauppstreymi)	Steinefna-undirstaða kolefnis með fullkomnar langtíma-vinnugetuskrár
Þéttleiki	Kolefnismagn er alltaf tilgreint eftir þyngd, en umtalsverð þéttleikabreyting gerir þetta að lykilatriði þegar stærð kolefnishylkis er reiknuð út	Vinnugeta verður að vera í tengslum við þéttleika; Staðfesta þarf þurrmagnsþéttleika hverrar lotu
Lágt þrýstingsfall	Kolefni sem ekki pakkast auðveldlega í þétta kekki	Kögglalagt kolefni með 4 mm þvermál
Öryggi/sjálfkveikjuhitastig	Hærra sjálfkveikjuhitastig veitir meiri öryggismörk gegn hitauppstreymi í kolefnisrúminu.	Mineral-based carbon with documented autoignition temperature >450 gráður
	Þéttir kekkir eru líklegri til að mynda heita bletti	Kögglað kolefni er æskilegt fram yfir kornótt kolefni

 

Velja ákjósanlega virkt kolefni fyrir gufuendurheimtaeiningar

Þegar valið er ákjósanlegt virkt kolefni fyrir Vapor Recovery Units (VRUs), eru mikilvægustu viðmiðin:

Kolefnisrúm flóð

Að kafa virku kolefni í vökvagleypni veldur óafturkræfum skemmdum. Koma ætti í veg fyrir þetta með því að setja upp viðeigandi-hástigsskynjunartæki við gufuinntakið og frásogsturninn.

Aerosol Entrainment í kolefnisrúmið

Það er mikilvægt að frásogsturninn sé búinn móðuúthreinsibúnaði og að flæðishraðanum í gegnum lofttæmisdæluna og frásogsturninn sé stjórnað til að forðast að úðabrúsa hleyptist inn í kolefnisbeðið-þetta mun valda óafturkræfum skemmdum á virka kolefninu.