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蜂窝活性炭热再生原理、步骤及设备详解

来源:www.pxl8create.com    时间:2018-09-06 11:10    作者:金牟山小编

蜂窝活性炭热再生法是目前应用最多,工业上发展历史最长且最成熟的一种活性炭再生方法。加热再生过程是利用吸附饱和蜂窝活性炭中的吸附质能够在高温下从活性炭孔隙中解吸的特点,使吸附质在高温下解吸,从而使蜂窝炭原来被堵塞的孔隙打开,恢复其吸附性能。施加高温后,分子振动能增加,改变其吸附平衡关系,使吸附质分子脱离蜂窝活性炭表面进入气相。加热再生由于能够分解多种多样的吸附质而具有通用性,而且再生彻底,一直是再生方法的主流。加热再生有再生率高,再生时间短(颗粒炭30-60min,粉状炭几秒钟)等优点,但也有再生损失大(每次损失约3%-10%),运转条件严格,操作费用大等缺点。

蜂窝活性炭热再生原理

热再生法的原理是在加热条件下,使被吸附的有机物以解析、炭化、氧化的形式从蜂窝活性炭基质上消除。一般蜂窝活性炭开始的脱附温度为80-90℃,脱附时间长,随着活性炭的使用,脱附温度逐渐增大,但不能超过130℃,并且进入活性炭层的脱附气体一定要有阻火器。

蜂窝活性炭热再生原理、步骤及设备详解

蜂窝活性炭热再生步骤

1、干燥,干燥温度一般低于100℃,主要是蒸发孔隙水,少量低沸点的有机物也会被气化。该过程需要大量的蒸发潜热,热再生过程约有50%的能耗是在干燥过程中消耗的。

2、在约350℃时加热蜂窝活性炭,使其中的低沸点有机物被分离。

3、高温炭化,即在约800℃加热蜂窝活性炭,使大部分有机物分解、气化,或以固定碳的形态残留下来。

4、活化,即在800℃-1000℃范围内加热蜂窝活性炭,使残留下来的炭,被水蒸气、二氧化碳或氧气等分解。热再生的步骤根据加热炉种类的不同也稍有差别,但差别不大。

活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生法虽然有再生效率高、再生时间短,应用范围广的特点,再生过程中蜂窝活性炭损失率较高,炭表面化学结构发生变化、比表面积小、须外加能源加热,最为严重的是此方法反复在生的活性炭会丧失吸附性能。

蜂窝活性炭热再生设备

20世纪70年代中期,对蜂窝活性炭热再生设备的技术开发取得很大进展,各式各样的再生炉在各个领域中得到了应用。目前国内外使用较多的再生炉型有回转炉、多层炉、移动层炉、流态化炉等。回转炉与多层炉适用于大规模再生,设备结构工艺控制都与颗粒活性炭制造工艺中的活化工艺过程相似,而流态化炉再生设备是近年来出现的。

1、回转炉

回转炉有一段式和两段式,有内热式和外热式。内热式再生蜂窝活性炭损耗大,外热式效率较低。整个再生系统主要由控制系统、特殊耐热不锈钢筒体、炉体、给料出料装置、机械传动部分、保温部分等构成。回转炉再生蜂窝活性炭,炉体在回转过程中发生的机械性故障很少,运转管理工作比较简单。它的特点是:再生与活化两用炉,处理能力大,自动化程度高,连续进出料,再生产品质量均匀稳定,易于操作控制;对物料适应性强,设备故障低。但由于蜂窝活性炭在炉内随着回转上升,到达某一位置后落下来,因此,蜂窝活性炭的粉化损失相当多,且随着再生气体排出炉体外的数量也多。回转炉的再生损失率为7%-9%左右,总能耗约每公斤活性炭33.5MJ。

回转炉

2、多层炉

多层炉又称立式多段再生炉,或称多层耙式炉,于1963年开发成功,并广泛应用于各国活性炭企业。20世纪70年代初,多层炉是日本再生排水处理用活性炭的王牌设备,当时美国活性炭再生装置几乎都是多层炉。多层炉的特征是稳定而连续性的运转,往往能连续的运转一年左右。再生过程中,通过控制回转速度,能够任意的调节物料在炉内的滞留时间,所以,性能可100%的恢复。但是作为工业化应用,再生目的首要是控制性能恢复率在一定范围内,使再生系统的经济性能处于最佳状态。多层炉再生损耗率约3%-5%,蒸汽消耗量每公斤蜂窝活性炭1kg,总能耗约每公斤蜂窝活性炭20.9MJ。

多层炉

3、移动层炉

移动层炉又称立式移动再生炉。蜂窝活性炭通过锥形料斗,加入直立套管之间。套管的内管及外管上都设置了通气孔,充填在内外管之间的蜂窝活性炭,在向下移动的过程中完成再生作业。再生气体从内管经过通气孔与蜂窝活性炭接触,再通过外管的通气孔排入燃烧室内。燃烧室内设有烧嘴,将蜂窝活性炭再生过程中所产生的有机物质进行燃烧。蜂窝活性炭在再生炉中移动速度缓慢,没有像流态化炉及回转炉那样的激烈运动,因此粉化损失不大。这种炉型构造简单、操作方便,再生损耗约5%,总能耗约每公斤活性炭29.3MJ。缺点在于蜂窝活性炭及水分对管材会产生腐蚀及物料的碎屑等会附着在管壁上。我国研制的盘式炉也属于移动层式。

移动层炉

4、流态化炉

流态化再生炉有内燃式和外燃式两种,有一段式或多段式。流态化炉再生蜂窝活性炭时, 运转特点是蜂窝活性炭在炉内呈流动态,热量利用充分,再生效率高,并可以连续的运转。多数是夜里把炉子密封起来,防止温度下降,使第二天点火时温度还能保持在600℃左右。流态化炉有间歇式与连续式两种,连续式炉的热效率更高。由于蜂窝活性炭在高温气体中流动,炭粒之间相互的摩擦使粉化损失很大。通过控制活性炭在流态化炉内的滞留时间,控制再生温度及水蒸气供给能量等,能够控制性能的恢复状况。炭再生损失约7%-10%,总能耗每公斤活性炭13.8-46.0MJ。

液态化炉

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