活性炭吸附饱和后,出口浓度会突然升高
活性炭床吸附饱和后,传质段移出床层,出口浓度会由很低突然升到接近进口,这和沟流提前穿透、进口浓度突然波动的时间特征不同。

活性炭床靠孔隙把气流或液流里的组分留住。进口端先饱和,未饱和的区域逐步往出口移动,这段正在工作的区域称为传质段。传质段还在床内时,出口浓度可以很低。传质段移出床层,整个床都已饱和,出口浓度会在较短时间里升到接近进口,这就是穿透。升得突然,是因为床在穿透之前一直把组分拦住,不是出口在整个周期里慢慢变脏。
饱和穿透是突然抬上去的
正常吸附曲线前段平坦,出口维持在很低的浓度,持续时间与床的装填量、进口浓度和流量相对应。到了穿透点,曲线变陡,出口浓度迅速上升。这一跳出现在预期的使用时间附近,进口浓度并没有同时跳。床的进口端已经完全饱和,卸出来的炭几乎不再有余量。这是用完了,不是局部短路。
穿透之后若继续使用,出口会逐渐接近进口,炭不再有保护作用。更换或再生活性炭以后,出口重新压低,又能维持一个完整的周期。周期长度和上一轮接近,说明炭的能力还在设计范围内,只是到了该更换的时候。周期一次比一次短,才要怀疑炭中毒、孔隙被堵塞,而不是正常的饱和。
温度升高会把已经吸附的组分驱出来,出口浓度暂时升高,温度回落后若炭尚未饱和,出口又能降回去。饱和穿透不会因为温度回落而重新变低,因为孔隙里已经没有空位。出口升高的同时床层温度并无异常,或者温度恢复后浓度仍高,就按饱和处理。浓度随温度来回,则是解吸,不是床已经用完。
进口浓度突然升高时,出口也会升高,但时间上紧跟进口,中间只有床内停留那一点延迟,而不是在用了整整一个周期之后才跳。对照进口分析,进口没变、出口到点才跳,是饱和。进口先跳、出口马上跟,是来料波动,换炭也挡不住这一下。两个曲线要放在一起看。
提前升高多半还没饱和
沟流或床层短路时,一部分流体没接触炭就到了出口,浓度会很早升高,远不到预期周期。此时床的大部分仍然有余量,卸出的炭并不均匀,有的已经很脏,有的还接近新炭。饱和则是整床用完,出口跳升的时间靠后。早早穿透而且炭还很新,要查装填不满、顶部分布损坏或床层开裂,而不是按周期到了去更换。
压降异常低,常常和沟流同时出现,说明气体走了大缝。饱和的床压降仍在正常范围,只是出口浓度到点升高。看到浓度高就换炭,沟流还在,新炭一样会提前穿透。压降低要先处理床层的均匀性。压降正常、时间也到了,才是饱和后的正常更换。
取样点在混合处,另一股未处理的气体漏进出口管,出口浓度也会突然变高,炭床本身的出口其实仍是低的。在炭罐出口法兰处取样,浓度仍低,就不是饱和,是下游混入。罐出口已经高,而且到了预期时间,才是穿透。取样位置不对,会把一台还没饱和的床换掉。
液流吸附和气流吸附的穿透道理相同,都是传质段走出床层。液体流速突然加大,停留时间变短,穿透会提前,看起来像饱和变快。核对流量有没有偏离原来的值。流量正常、时间也到了,是炭的容量用完。流量加大导致提前,把流量恢复以后,若炭还有余量,出口还能降下来,这说明还没真正饱和。
活性炭吸附饱和的标志,是出口浓度在预期时间附近由很低突然升向进口,进口浓度当时没有跳,温度回落也降不回去,整床炭已经没有余量。很早升高、炭还新、压降偏低,是沟流。紧跟进口跳动,是来料波动。跟温度来回,是解吸。四种升高不要都当成饱和。
串联的两台床,前台穿透时后台出口仍可合格,前台出口浓度升高是正常的切换信号,不等于整套失效。只监视系统出口,会把前台已经饱和忽略掉,等到后台也穿透,出口才突然升高,留给更换的时间就短了。饱和要看每一台的出口,而不只看总出口那一次突然升高。