吸附法脱除R22的研究

张汇霞，刘一静，杨 宁，黄 野(. 四川天一科技股份有限公司，成都 605； . 中国石油 四川石化有限责任公司，成都 6930)

吸附法脱除R22的研究

张汇霞1，刘一静1，杨 宁1，黄 野2
(1. 四川天一科技股份有限公司，成都 610225； 2. 中国石油 四川石化有限责任公司，成都 611930)

通过吸附模拟实验，评价研究多种吸附剂对不同浓度二氟一氯甲烷(CHClF2，简称R22)的吸附特性，并测试当要求R22净化精度小于4%体积分数时不同吸附剂的吸附容量，确定吸附法净化脱除R22的可行性及工艺条件。

R22；吸附；净化；脱除

1 前 言

R22是氟利昂家族的一员，属于氢氯氟烃类。氟里昂是饱和烃类(碳氢化合物)卤族衍生物总称，是上世纪30年代随着化学工业的发展而出现的一类制冷剂，它的出现解决了制冷空调界对制冷剂的寻求。40年代开始应用于裂解制备四氟乙烯单体。主要生产厂商有：杜邦、霍尼韦尔、阿托菲纳、日本大金等。

氟里昂能够破坏臭氧层是因为制冷剂中有氯元素的存在，而且随着氯原子数量的增加，对臭氧层破坏能力增加，随着氢元素含量的增加对臭氧层破坏能力降低；造成温室效应主要是因为制冷剂在缓慢氧化分解过程中，生成大量的温室气体，如二氧化碳等。

R22是消耗臭氧层物质的过渡性产品，其对臭氧层的破坏作用较小，根据《蒙特利尔协定》的规定，近年内发达国家将逐步替代R22的使用(原料用途除外)，而发展中国家仍可生产和使用较长时期。

R22为低毒物质，工作中接触此物质的基本途径是皮肤接触与呼吸接触。如同大多数液化气体一样，接触到迅速挥发的气体或寒冷气体会冻伤组织。根据动物单次接触试验，一般吸入此物质无毒。然而，高浓度气体会影响神经系统，并产生快速麻醉效果。稠密的气体会减少可供呼吸的氧气，引起头痛、头晕、困倦、发绀及肌肉失控直至衰退等症状。长期处于缺氧环境下可能致命。吸入此物质可能增加心脏对肾上腺素的敏感性，从而导致心律不齐和心脏功能衰退。因此较高的R22含量仍然会造成人员窒息等伤害。高浓度接触时可佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)，为了保证在有R22散放情况下的人员安全，需开发一种高效可靠的脱除R22的方法。本课题通过变压吸附法实验研究了多种吸附剂对不同浓度R22的吸附特性，确定了一种吸附法脱除R22的方法。

2 实验装置及流程

2.1 实验装置流程示意图

图1 实验装置流程图

2.2 流程简述

原料气在吸附压力0.02 MPa，温度≤40℃的条件下进入吸附分离系统。原料气中的R22组分被选择性吸附，净化气从吸附器顶部流出。分析监测净化气中R22含量变化, 并对净化气进行收集计量。

3 吸附实验条件

1. 吸附剂：编号No.1、编号No.2、编号No.3 、编号No.4。2. 原料气：配制了四种含量的原料气，其浓度如表1所示。

表1 四种不同原料气浓度组成

4 实验结果

首先比较四种吸附剂在原料气R22含量10.38%时，所有操作条件相同时的吸附效果。结果如图2所示。从图2中可以看到，编号No.4的吸附剂在净化气量70 L以后R22才开始穿出，编号No.3的吸附剂在吸附气量30 L时R22即已穿出，综合四种吸附剂比较，吸附剂编号No.4吸附效果最佳。

图2 四种吸附剂在相同操作条件下的吸附效果

通过实验发现，四种吸附剂中吸附剂编号No.4吸附分离效果最好，确定为此次实验用吸附剂。并测试了编号No.4在四种不同原料气浓度下的吸附流出曲线，实验结果如图3所示。

将不同原料气R22含量净化气流出曲线中结果通过计算得出吸附的纯R22的量，全部汇总进行统计计算后，计算出吸附塔内随着净化气中R22含量变化时吸附的R22的容量变化趋势图。可以看出，吸附剂对R22的吸附容量较大且吸附效率较高。如图4所示。

图3 不同原料气浓度下吸附流出曲线图

图4 吸附塔内R22随净化气含量增加时吸附容量的变化趋势图

5 结 论

1. 比较四种吸附剂在相同原料气条件下进行吸附，No.4型吸附剂对R22的吸附容量最大，净化效果最佳，吸附容量几乎达到最低的No.3型吸附剂的两倍，因此选为此次实验用吸附剂。

2. 从不同原料气浓度下吸附流出曲线可以看出，吸附法对R22的脱除精度很高，可以很容易把R22脱除到0.02%以下。

3. 实验结果表明，四种不同原料气浓度在保证R22净化精度4%以下时，吸附容量都大于8 mL/g，最大的吸附容量可达到9.4 mL/g。

4. 用No.4型吸附剂考察四种不同原料气浓度下的吸附效果，实验结果表明，即使R22浓度最高(即原料气中R22含量为10.38%)时，R22也可以被完全吸附，净化气体积达到60 L时才有R22穿出；可见吸附剂对R22的吸附容量较大且吸附效率较高，因此采用吸附法可以净化脱除R22。

5. 采用吸附法可以按不同的净化精度要求脱除R22，从而确保工作人员的安全。

[1] 周德信，饶荣水，周泽，等. 采用R22、R134a两种制冷剂的毛细管特性对比研究[J]. 制冷与空调，2004(1): 27-30.

[2] 贾晶，施敏琪. 制冷空调用制冷剂的选择[J]. 空调暖通技术，2013(3): 7-11.

[3] GB/T 7778—2001 制冷剂编号方法和安全性分类[S].

张汇霞，四川天一科技股份有限公司高级工程师，主要从事气体分离技术研究工作。

Adsorption Removal of R22

ZHANG Huixia1, LIU Yijing1, YANG Ning1, HUANG Ye2

(1. Sichuang Tiangyi Science & Technology Co., Ltd., Chengdu 610225, China; 2. PetroChina Sichuan Petrochemical Co., Ltd., Chengdu 611930, China)

By adsorption simulation, evaluation studies a variety of adsorbent adsorption properties of R22 in different concentration. And test for R22 purification precision is less than 4% (volume fraction) when the adsorption capacity of different adsorbent. To determine the adsorption purification removal feasibility of R22 and process conditions.

R22; adsorption; purification; removal

2016-06-14

X511

A

1007-7804(2016)06-0008-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.06.003