在醫藥化工行業，廢氣處理過程中廣泛使用到活性炭吸附裝置。尤其在VOCS治理方面，部分公司由于資金有限，RTO蓄熱焚燒等處置方式成本過高，活性炭吸附在此時成為一個性價比可觀的選擇。成本的問題是考慮到了，但是其中的安全風險是否考慮到了呢？
在考慮活性炭吸附裝置風險前，我們需要先了解一下活性炭的基本性質和吸附的工藝原理。活性炭是一種經特殊處理的炭，將有機原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非碳成分（此過程稱為炭化），然后與氣體反應，表面被侵蝕，產生微孔發達的結構 （此過程稱為活化）。由于活化的過程是一個微觀過程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕 ，所以造成了活性炭表面具有無數細小孔隙。今天小編為大家簡單介紹下活性炭廢氣處理設備著火原因分析及預防措施。
一、活性炭介紹
一般活性炭分為有粉狀和顆粒狀兩種，粉狀的碳顆粒經大約在10-50微米左右，顆粒狀的碳顆粒經約為400-2400微米左右。總表面積每克約為500～1000㎡。
活性炭的種類主要有木質活性炭、煤質活性炭、椰殼活性炭、棕櫚活性炭。
二、活性炭吸附原理
活性炭在同溫同壓下,不同吸附劑對一定分子的吸附能力有所不同。活性炭吸附的性能主要取決于其吸附容量和吸附速率。吸附容量大的活性炭吸附有機廢氣達到飽和狀態時吸附的有機物質含量較大，同理，吸附容量小的活性炭吸附的有機物質含量就相對較低，因此，處理同等濃度的有機廢氣，活性炭吸附容量越大，所用活性炭量越少，效果越好。
三、活性炭吸附放熱原理
有機溶劑吸附在活性碳時釋放熱量稱為放熱反應，此外某些反應性化合物一旦吸附在活性碳上則在活性碳表面發生化學氧化反應或聚合反應，這種反應也是放熱的，而且放熱量與普通的吸附放熱量相比呈指數遞增，當氧化放熱反應所釋放熱量不能迅速散熱，溫度就可能在床體內升高到活性碳和吸在活性碳上的溶劑起燃的溫度。
四、活性炭著火熱性分析
Smisek 和Cerry 研究了使用含有再生裝置的活性碳吸附床著火情況，當含有酮類，醛類或類似化合物時。發現在吸附設備發生著火的情況大多是由于生產情況安排停機或機械故障關閉后發生。停機一段時間后，吸附系統重新啟動時發生著火狀況，調查者把這種著火情況歸于活性碳自發的氧化反應，當系統沒有在完全冷卻的狀態下停機，或者由于未關閉死的閥門扔滲入少量空氣進入活性碳床，這些氣流卻足以引起氧化反應所需。而且由于氧化產生的熱量散發較慢，在活性碳床的某個局部位置可能會引起活性碳的自燃。本段引用自高淑敏等發表的《活性碳吸附床著火情況分析》。
五、活性炭吸附裝置幾起事故的簡單分析
事故（1）：XX年7月XX日下午下班后，某公司2車間樓頂的活性炭吸附罐（廢氣預處理）發生著火。所幸發現及時，未造成嚴重的蔓延，消防隊前來將大火撲滅。
事故（2）：XX年7月XX日中午11點左右，某公司1車間樓頂活性炭吸附罐（廢氣預處理）發生著火。因車間人員及時發現火情，火勢在初期被撲滅。
通過對這幾起類似事故的調查，我發現這幾起事故發生時均有以下類似的幾點：
事故均發生在夏季高溫，事故當日氣溫較高，太陽直射時間較長。白天平均氣溫達到了32℃以上。
著火的活性炭吸附罐中的活性炭長時間未更換環，灰分雜質很多。
經過活性炭吸附罐的廢氣成分比較復雜。含有丙酮、乙酸乙酯、醇類、二氯甲烷、有機胺類以及酸性廢氣及堿性廢氣。
事故當天廢氣的濃度波動較大，均發生在低工況時，廢氣量減少，部分空氣直接進入了廢氣中。
結合事故發生時的現場調查、生產情況、以往異常情況分析，推測這幾起活性炭吸附罐著火和爆炸的直接原因：氣溫較高的情況下，工況復雜的廢氣經過活性炭處理（吸附）過程中發熱（物理和化學）。由于活性炭長時間未更換，灰分較高，床層散熱較差，不利于對流散熱。致使熱量在床層中積聚，在其中形成局部熱點。導致其溫度達到活性炭的自燃點或溫度達到了混合有機物氣體的閃點。同時部分空氣進入廢氣中與可燃物形成爆炸性混合氣體，最終導致了事故的發生。（當然靜電也可能是一個可能的點燃源）
根據以上內容我們可以得知：由于活性炭吸附是放熱過程。有機物的吸附和氧化會釋放出大量的熱量。對于某些種類成分復雜的化合物（可能會發生不相容的反應而放熱），在活性炭表面上的吸附和反應會釋放出大量的熱量，尤其是如果廢氣中的化學品濃度很高時。其放熱過程能否達到著火點取決于最終的熱量平衡，即能否及時的將熱量移走。而在吸附過程中，熱移出的方式主要靠對流。對流不利（風量較小）的時候，熱量累計，碳床中的溫度將升高到其著火溫度，從而導致活性炭自燃或點燃可燃廢氣混合物。
六、關于活性炭廢氣吸附裝置的著火預防措施
① 對于會產生高濃度有機廢氣的反應罐、貯罐、過濾器等設備，為避免與氧氣形成爆炸性混合物，最好采用氮封系統保護，并以正壓輸送方式輸送到廢氣總管。
② 確保有機廢氣的冷凝裝置滿足生產負荷，所有的廢氣組分必須經過有效的冷凝處理，降低有機氣體濃度。不相容的廢氣應單獨預處理后再排入吸附罐中吸附處理；
③ 活性炭選材：使用點火溫度高，灰分低的活性炭作為吸附材料；
④ 條件允許的話對吸附裝置進行降溫。
⑤ 定期檢查處理裝置、廢氣管路是否有不完整漏風的情況，要保證管路不漏氣。
⑥ 吸附處理裝置前的廢氣管路安裝管路阻火器（阻爆轟型）；管路上(分段)安裝泄爆片，廢氣緩沖罐上安裝泄爆板，泄爆板要有固定裝置；
⑦ 吸附裝置內安裝噴淋滅火裝置，用來撲滅初期火災（或者直接加裝自來水管路）手動或自動開啟。（也可以用蒸汽）
⑧ 在吸附床層安裝溫度探頭，監測活性炭層的溫度發現異常時及時處置。
⑨ 應急反應與人員培訓。培訓人員發生火災時的應急處置能力，要能及時撲滅吸附處理裝置的火災，防止火災蔓延。
七、結語
活性炭吸附的廢氣很多一般為常溫排放，正常情況發生火災的可能性較小，但活性炭為易燃物質（活性炭燃燒需要達到自身著火點，炭材料的著火點一般在300度左右，顆粒狀活性炭的著火點大約是170度，但納米級粉末狀的活性炭在20度就會自燃，且燃燒劇烈，如果是在密閉容器中還會發生爆炸）。因此活性炭的選擇要選嚴格按照GB/T12496、1—12496、22—1999及ASTM和AWWA/ANSI進行生產的公司。在活性炭吸附裝置設計過程中，應按照《環境保護產品技術要求工業廢氣吸附凈化裝置》(HJ/T 386-2007)、《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ2026-2013)等規范考慮安全因素，設置溫度指示、超溫聲光報警裝置以及應急處理系統，吸附單元應設置壓力指示和泄壓裝置，其性能應符合安全技術要求。另外，為預防可能出現的活性炭吸附效率顯著下降導致的非正常排放，企業每天在活性炭吸附裝置進出風口進行例行監測，如發現，吸附效率低時，立即暫停產生有機廢氣的相關作業，并安排檢修及活性炭更換，確保吸附裝置穩定運行后，方能繼續生產。同時，也要定期更換的廢活性炭。