在医药化工行业，废气处理过程中广泛使用到活性炭吸附装置。尤其在VOCS治理方面，部分公司由于资金有限，RTO蓄热焚烧等处置方式成本过高，活性炭吸附在此时成为一个性价比可观的选择。成本的问题是考虑到了，但是其中的安全风险是否考虑到了呢？
在考虑活性炭吸附装置风险前，我们需要先了解一下活性炭的基本性质和吸附的工艺原理。活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料（果壳、煤、木材等）在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分（此过程称为炭化），然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构 （此过程称为活化）。由于活化的过程是一个微观过程，即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀 ，所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。今天小编为大家简单介绍下活性炭废气处理设备着火原因分析及预防措施。
一、活性炭介绍
一般活性炭分为有粉状和颗粒状两种，粉状的碳颗粒经大约在10-50微米左右，颗粒状的碳颗粒经约为400-2400微米左右。总表面积每克约为500～1000㎡。
活性炭的种类主要有木质活性炭、煤质活性炭、椰壳活性炭、棕榈活性炭。
二、活性炭吸附原理
活性炭在同温同压下,不同吸附剂对一定分子的吸附能力有所不同。活性炭吸附的性能主要取决于其吸附容量和吸附速率。吸附容量大的活性炭吸附有机废气达到饱和状态时吸附的有机物质含量较大，同理，吸附容量小的活性炭吸附的有机物质含量就相对较低，因此，处理同等浓度的有机废气，活性炭吸附容量越大，所用活性炭量越少，效果越好。
三、活性炭吸附放热原理
有机溶剂吸附在活性碳时释放热量称为放热反应，此外某些反应性化合物一旦吸附在活性碳上则在活性碳表面发生化学氧化反应或聚合反应，这种反应也是放热的，而且放热量与普通的吸附放热量相比呈指数递增，当氧化放热反应所释放热量不能迅速散热，温度就可能在床体内升高到活性碳和吸在活性碳上的溶剂起燃的温度。
四、活性炭着火热性分析
Smisek 和Cerry 研究了使用含有再生装置的活性碳吸附床着火情况，当含有酮类，醛类或类似化合物时。发现在吸附设备发生着火的情况大多是由于生产情况安排停机或机械故障关闭后发生。停机一段时间后，吸附系统重新启动时发生着火状况，调查者把这种着火情况归于活性碳自发的氧化反应，当系统没有在完全冷却的状态下停机，或者由于未关闭死的阀门扔渗入少量空气进入活性碳床，这些气流却足以引起氧化反应所需。而且由于氧化产生的热量散发较慢，在活性碳床的某个局部位置可能会引起活性碳的自燃。本段引用自高淑敏等发表的《活性碳吸附床着火情况分析》。
五、活性炭吸附装置几起事故的简单分析
事故（1）：XX年7月XX日下午下班后，某公司2车间楼顶的活性炭吸附罐（废气预处理）发生着火。所幸发现及时，未造成严重的蔓延，消防队前来将大火扑灭。
事故（2）：XX年7月XX日中午11点左右，某公司1车间楼顶活性炭吸附罐（废气预处理）发生着火。因车间人员及时发现火情，火势在初期被扑灭。
通过对这几起类似事故的调查，我发现这几起事故发生时均有以下类似的几点：
事故均发生在夏季高温，事故当日气温较高，太阳直射时间较长。白天平均气温达到了32℃以上。
着火的活性炭吸附罐中的活性炭长时间未更换环，灰分杂质很多。
经过活性炭吸附罐的废气成分比较复杂。含有丙酮、乙酸乙酯、醇类、二氯甲烷、有机胺类以及酸性废气及碱性废气。
事故当天废气的浓度波动较大，均发生在低工况时，废气量减少，部分空气直接进入了废气中。
结合事故发生时的现场调查、生产情况、以往异常情况分析，推测这几起活性炭吸附罐着火和爆炸的直接原因：气温较高的情况下，工况复杂的废气经过活性炭处理（吸附）过程中发热（物理和化学）。由于活性炭长时间未更换，灰分较高，床层散热较差，不利于对流散热。致使热量在床层中积聚，在其中形成局部热点。导致其温度达到活性炭的自燃点或温度达到了混合有机物气体的闪点。同时部分空气进入废气中与可燃物形成爆炸性混合气体，最终导致了事故的发生。（当然静电也可能是一个可能的点燃源）
根据以上内容我们可以得知：由于活性炭吸附是放热过程。有机物的吸附和氧化会释放出大量的热量。对于某些种类成分复杂的化合物（可能会发生不相容的反应而放热），在活性炭表面上的吸附和反应会释放出大量的热量，尤其是如果废气中的化学品浓度很高时。其放热过程能否达到着火点取决于最终的热量平衡，即能否及时的将热量移走。而在吸附过程中，热移出的方式主要靠对流。对流不利（风量较小）的时候，热量累计，碳床中的温度将升高到其着火温度，从而导致活性炭自燃或点燃可燃废气混合物。
六、关于活性炭废气吸附装置的着火预防措施
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；
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。
七、结语
活性炭吸附的废气很多一般为常温排放，正常情况发生火灾的可能性较小，但活性炭为易燃物质（活性炭燃烧需要达到自身着火点，炭材料的着火点一般在300度左右，颗粒状活性炭的着火点大约是170度，但纳米级粉末状的活性炭在20度就会自燃，且燃烧剧烈，如果是在密闭容器中还会发生爆炸）。因此活性炭的选择要选严格按照GB/T12496、1—12496、22—1999及ASTM和AWWA/ANSI进行生产的公司。在活性炭吸附装置设计过程中，应按照《环境保护产品技术要求工业废气吸附净化装置》(HJ/T 386-2007)、《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2026-2013)等规范考虑安全因素，设置温度指示、超温声光报警装置以及应急处理系统，吸附单元应设置压力指示和泄压装置，其性能应符合安全技术要求。另外，为预防可能出现的活性炭吸附效率显著下降导致的非正常排放，企业每天在活性炭吸附装置进出风口进行例行监测，如发现，吸附效率低时，立即暂停产生有机废气的相关作业，并安排检修及活性炭更换，确保吸附装置稳定运行后，方能继续生产。同时，也要定期更换的废活性炭。
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