CN106563428A - 固体吸附剂的再生装置及应用该再生装置的吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了固体吸附剂的再生装置及应用该再生装置的吸附装置，所述再生装置包括再生加热器和吸附剂床，所述再生装置布置为再生加热器的加热使得再生装置内部气体能够在再生加热器和吸附剂床之间发生循环流动，再生加热器提供的热量通过该循环气流传递给吸附剂床，使吸附剂被加热再生。本发明的其中一种实施方式中所述再生装置的炉体内部分隔为两个部分，这两个部分的顶端相互连通，这两个部分的底端也相互连通，再生加热器位于其中一个部分。本发明还公开了应用所述再生装置的吸附装置。本发明利用自然对流的循环加热再生固体吸附剂，具有惰性气体消耗量少、没有或极少废气排放、热效率高、设备简单和成本低等优点。

Description

固体吸附剂的再生装置及应用该再生装置的吸附装置

技术领域

本发明涉及吸附技术领域，更具体地涉及固体吸附剂的再生装置及应用该再生装置的吸附装置。

背景技术

吸附是一种气-固或液-固两相界面化学现象，气体或液体与固体表面接触时，气体或液体中一种或几种组分在固体表面处产生积蓄，此种现象称为吸附。被吸附的物质叫吸附质，具有吸附性的固体叫吸附剂。根据吸附剂表面与吸附质之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附。主要由吸附质分子与吸附剂之间范德瓦尔斯力所引起的吸附称为物理吸附。吸附质主要是通过价电子的交换或发生化学键合而结合在吸附剂表面的吸附称为化学吸附。

吸附分离指用固体吸附剂处理流体混合物，将其中所含的一种或几种组分吸附在固体表面上，从而使混合物组分得到分离。吸附分离技术在化工、冶金、石油、医药、食品、轻工、环保等行业得到了广泛的应用。固体吸附剂主要有活性炭、活性焦、硅胶、活性氧化铝、天然沸石、合成沸石分子筛、树脂、金属和非金属化合物吸附剂、金属有机骨架材料吸附剂、高分子聚合物吸附剂、硅藻土、白土、黏土、海泡石、蛭石、其它复合材料吸附剂以及从各种废弃物加工制作的吸附剂。其中最常用的是碳基吸附剂(活性炭、活性焦、活性炭纤维、碳分子筛等)，有粉末状、颗粒状、蜂窝活性炭、活性炭纤维、活性炭布或板等多种形态的产品。

固体吸附剂的吸附容量都是有限的，当吸附进行一段时间后，由于表面吸附质的浓集，使其吸附能力下降而不能满足要求。解吸是吸附的逆过程，即吸附质在一定条件下，离逸吸附剂表面重新进入流体的过程，也称脱附或解析。固体吸附剂的再生是指在不破坏固体吸附剂原有结构的前提下，对已吸附饱和或接近饱和的吸附剂进行处理，去除吸附质，恢复其吸附能力。有时，固体吸附剂再生的主要目的是回收吸附质。

加热再生是固体吸附剂的主要再生方法之一。加热再生是通过外部加热提高吸附质分子的振动能，以改变吸附平衡关系，实现吸附质从吸附剂中去除的方法。加热再生时，吸附质从吸附剂解吸所需要吸收的热量称为解吸热。当负载有吸附质的吸附剂被加热升温后，吸附质可能发生以下四种情况的一种或多种：

(1)解吸：吸附质从吸附剂表面脱附进入流体。例如，用活性炭吸附苯达到饱和后，加热饱和活性炭，吸附态的苯从活性炭脱附进入气相，将苯蒸气冷凝可收集得到苯液体。

(2)分解：吸附质在吸附剂表面发生分解。由于处于吸附态的化合物受到固体吸附剂表面能和/或催化作用的影响，化合物处于吸附态时的热分解温度远低于处于气态或液态时的热分解温度。加热再生时，有些类型的吸附质容易出现部分解吸、部分分解。例如，加热吸附有乙酸乙脂的活性炭时，乙酸乙脂部分分解生成有机酸和醇类物质。

(3)转化：吸附质与其它气态、固态或吸附态物种发生氧化、还原等反应，导致吸附质转化为其它产物。例如，在空气中加热吸附有环已酮的活性炭时，环已酮被氧化。在惰性气氛下加热吸附有二氧化硫的活性炭时，二氧化硫与活性炭发生反应生成二氧化碳和单质硫。

(4)炭化：吸附质发生聚合反应形成固定碳。例如，加热吸附有苯酚的活性炭时，苯酚发生聚合反应生成固定碳，这些固定碳位于活性炭微孔内。

负载有不同吸附质的固体吸附剂的再生情况和产物是不同的。吸附剂类型、吸附质种类和特性、再生条件(温度、压力、时间、惰性、氧化性、还原性气氛等)是再生工艺设计的一些基本考虑因素。

目前一般认为，沸点低于170℃的芳香族化合物和沸点低于220℃的芳香族以外的有机化合物属于易脱附型吸附质，可用热气体吹扫再生饱和吸附剂。负载有其它高沸点难脱附型吸附质的饱和吸附剂的再生则需使用专门的再生炉加热升温至700℃以上，使可挥发成分被释放，部分有机物发生分解反应，部分有机物炭化。然后加入过热水蒸汽，在800℃以上温度下进行气化反应：C+H₂O →CO+H₂，从而去除吸附剂孔隙内炭化物，恢复其吸附性能。

热气体吹扫再生法包括热空气、热氮气、水蒸气吹扫再生法及联用方法等，例如，WO2009098173“A process for regeneration of adsorbent beds”、WO2016054790“Heatexchange process for adsorber regeneration”、CN201010300676“烟气加热与水蒸汽吹扫复合的活性炭材料再生方法”、CN201110090661“吸附冷凝废气处理工艺”、CN201510023971“分子筛高效再生装置及其工艺”、CN201410558341“一种用低压氮气进行分子筛再生节能系统及方法”。其共同的特征是将高温再生气体(空气、氮气、水蒸气、烟气或混合气体)经吸附器一端的入口通入吸附床，高温再生气体流经吸附床时将其显热提供给吸附床，降温后的再生气体然后携带吸附床解吸产生的吸附质蒸气经吸附器另一端的出口从吸附床排出。由于在解吸操作期间吸附床的温度必须维持在再生温度(一般为100℃以上)，因此在解吸操作期间从吸附床排出的再生气体的温度高于100℃。这些100℃以上温度的从吸附床排出的再生气体的显热难以得到利用，通常是作为废热向大气排放，导致热气体吹扫再生法的热能利用效率偏低。例如，在典型的操作条件下通入吸附床的再生气体温度为150℃，吸附床再生温度为100℃，流出吸附床的再生气体温度为105℃。此时，再生气体从150℃至105℃的显热得到了有效利用，再生气体从105℃至25℃的显热是被排放的废热。热效率为：(150-105)/(150-25)x100％＝36％。热效率低为现有技术的热气体吹扫再生法的主要缺陷之一。热空气、热氮气、水蒸气吹扫再生法的其它不足/缺陷简述如下(以再生活性炭为例)：

(1)热空气吹扫再生法：加热后活性炭会被空气氧化，因此每次加热再生都会造成活性炭重量约3％至5％的氧化损失。而且再生加热温度控制不当时，在热空气中活性炭床容易着火燃烧。另外，有机吸附质脱附产生的有机蒸气与再生用热空气混合可能发生爆燃，因此必须使用较大量的再生空气流量来稀释有机蒸气，导致排放较大量的约100℃温度尾气。

(2)热氮气吹扫再生法：需要耗费大量氮气。虽然目前工业氮气源的价格有所降低，但在需要频繁加热再生的场合下热氮气吹扫再生法的费用仍然偏高。

(3)水蒸气吹扫再生法：水蒸气含有的潜热远大于其显热，使用工业锅炉生产水蒸气需要耗费大量热能。但水蒸气吹扫再生法仅仅利用了水蒸气的显热，没有利用其潜热。虽然在再生操作初期吸附床温度低时，部分水蒸气在吸附床内冷凝为冷凝水时释放冷凝潜热，但吸附床完全解吸必须升温到100℃以上，此时冷凝水又吸热蒸发，而且解吸结束后需要用热空气吹干吸附床，因此水蒸气吹扫再生法并没有有效地利用水蒸气潜热。例如，用活性炭吸附-水蒸气吹扫再生法回收有机溶剂时，水蒸气携带从活性炭床解吸产生的有机溶剂蒸气进入冷凝器冷凝为水和有机溶剂液体，水蒸气的潜热大部分散失给冷凝器的冷却水带走，导致活性炭吸附-水蒸气吹扫再生法回收有机溶剂的热能利用效率较低。蒋剑春《活性炭应用理论与技术》，化学工业出版社，2010，p.239给出的水蒸气吹扫再生法解吸11种有机物的水蒸气消耗量的平均值为3.15kg-水蒸气/kg-有机物。以解吸苯为例，苯的解吸热为734kJ/kg-苯，再加上活性炭升温所需的显热，本来解吸1kg苯只需要1050kJ热量，但实际上却耗费了3.15kg水蒸气，每1kg水蒸气的热量为2676kJ，3.15kg水蒸气的热量为8429kJ。解吸操作阶段的热效率为：1050/8429x100％＝12.5％。用燃煤或燃油锅炉生产水蒸气阶段的热效率约为80％。综合热效率为：12.5％x80％＝10％。因此，只有在回收的有机溶剂具有很高的经济价值足以补偿燃煤或燃油锅炉生产水蒸气的燃料费用的场合，活性炭吸附-水蒸气吹扫再生法回收有机溶剂才具有经济可行性。

与上述热气体吹扫再生法不同的另外一种再生加热方式是间壁加热方式。所谓间壁加热方式就是通过吸附器壁面以热传导方式加热吸附床，或者将再生加热器放入吸附床内部，再生加热器发热面与固体吸附剂颗粒直接接触，通过热传导方式将再生加热器的热量传递给吸附床。采用间壁加热方式的固体吸附剂再生技术的一些例子为：CN201620076897“活性焦/炭再生装置”、CN201520938463“一种用于再生气解析的多功能解析塔”、CN201520554064“埋式烟管加热冷却活性炭/焦再生一体塔”、CN201520431526“一种新型的颗粒活性炭吸附和水蒸气间接加热真空脱附再生装置”、CN201420516161“一种高效脱硫活性焦解析塔”、CN201310395413“活性炭的再生设备”、CN201210079753“一种脱硫活性炭再生塔及再生方法”、CN201010554364“有机废气活性炭吸附的干法脱附装置”、CN02112580“活性焦移动解吸装置”。

间壁加热再生方式的不足之处在于：(1)再生加热器发热面的温度必须低于固体吸附剂的耐热温度。但工业上使用的加热器发热面温度较高。例如，将燃气燃烧器产生的高温烟气通入作为再生加热器使用的换热器管程作为加热介质时，烟气进口温度可达600至900℃，超过某些类型的固体吸附剂的耐热温度。(2)再生加热器发热面容易积碳，吸附剂磨损粉化产生的粉末和灰分可导致发热面结垢，而且吸附剂解吸产生的吸附质蒸气与污垢结焦，可严重影响发热面传热性能。(3)固体吸附剂一般是微孔类材料，为热的不良导体，导热系数很小，依靠热传导的加热升温速度缓慢。(4)吸附床温度分布不均匀，与再生加热器发热面接触的那些吸附剂容易储积热量，致使其微孔结构过热损坏，而远离再生加热器发热面的那些吸附剂的温度可能过低而不能得到完全再生。

上述的热气体吹扫再生法、间壁加热再生法属于固体吸附剂的原位再生方法。所谓原位再生是指固体吸附剂进行吸附操作和加热再生操作时是位于同一设备。另外一种方式是委托再生，就是将饱和吸附剂从吸附设备卸出，运输到专门的再生企业用再生炉再生后运输回使用部门，然后将吸附剂装载回吸附设备。活性炭吸附剂再生常由大型活性炭生产厂家兼营，所使用的再生炉是多层耙式炉、回转窑，工艺较为复杂，能耗较大，委托再生费用较贵，且单次加热再生时活性炭的损失率高达5％至15％(包括高温烧损、气流夹带损失、机械磨损、粉化损失、装卸、运输损失)。兼营活性炭再生的活性炭厂家数目较少，从活性炭使用部门运输饱和活性炭到再生企业的路途遥远，运费不菲。

目前正在使用或拟使用活性炭吸附剂的一些典型行业/技术领域的活性炭再生技术应用现状/问题如下：

(1)医药和食品行业：粉末活性炭(简称“粉炭”)普遍应用于医药和食品行业的产品精制工序，其作用是吸附去除产品中的微量杂质、色素、胶体等。医药和食品行业使用的是化学活化法生产的专门为某种类型药品或食物精制订做的高品质木质素活性炭，价格昂贵。但由于粉炭的粒径很小，吸附饱和后不适宜使用热气体吹扫再生，也不适合用多层耙式炉、回转窑再生。制药和食品行业使用的粉炭一般只能一次性使用，吸附饱和的粉炭作为废弃物丢弃。因此需研发适合于粉炭的再生和循环利用技术。

(2)工业VOC废气治理：油漆、涂料、印刷、电子、机电、橡胶、塑料、皮革、家具等行业目前已普遍安装活性炭吸附废气净化装置。但同样普遍的是这些活性炭吸附装置没有配套再生设备。活性炭吸附饱和后只能打开吸附塔，更换新炭。由于操作麻烦且增加经济负担，许多企业往往活性炭已经吸附饱和了也不进行更换，导致VOC废气治理的实际效果不佳。如果使用水蒸气吹扫再生活性炭，首先要有水蒸气锅炉，然后要铺设输送水蒸气的保温管道，水蒸气通入活性炭吸附塔解吸产生的含VOC的水蒸气需要冷凝，因此要安装冷凝器(通入自来水冷却)，含VOC冷凝液要做油水分离，废水要处理，而且再生后还要用热空气吹干活性炭床的水分，所以要增设风机和空气加热器。要增加如此多的辅助设备，企业普遍不愿意使用水蒸气吹扫再生活性炭是客观现实。

(3)烟气脱硫：将燃烧含硫燃料产生的烟气充分降温后通入活性炭吸附塔，烟气中的过量空气剩余氧和作为燃烧产物的二氧化硫和水蒸气被活性炭吸附后容易在活性炭表面发生反应：SO₂+H₂O+0.5O₂→H₂SO₄，该反应生成的硫酸沉积在活性炭微孔内。当烟气温度为70℃时，按SO₂重量计算的饱和吸附量可达活性炭重量的10％至15％。当活性炭饱和后如何去除活性炭微孔内的硫酸和恢复活性炭的吸附性能是活性炭烟气脱硫技术的关键问题。在目前国内外已建成的用于燃煤电厂烟气、锅炉烟气、冶金厂烧结烟气的活性炭吸附脱硫的示范性项目中，主要采用间壁加热再生法、水蒸气吹扫再生法处理饱和活性炭。但由于活性炭吸附塔体积庞大、再生能耗过大、再生时间过长、从活性炭解吸产生的硫酸具有腐蚀性、吸附操作时烟气温度不易控制有可能造成活性炭床局部过热烧结而用水蒸气吹扫再生时活性炭床又较易被水分润湿和局部结块且活性炭微孔易被杂质或水垢堵塞等问题难以得到解决，目前活性炭吸附技术在烟气脱硫方面少有实际应用。

(4)自来水厂：有些自来水厂的工艺步骤为：沉淀、沙滤、生物处理、臭氧、活性炭吸附塔。活性炭吸附可去除其它工艺步骤难以去除的大分子有机物、人工合成有机物、农药残留、异味、余氯等，经活性炭吸附处理后的自来水质较佳。当活性炭吸附塔接近饱和失效时需要开塔卸出活性炭，运往活性炭厂进行再生。与活性炭相关的费用(包括委托再生费、开塔、装卸、运输费及补充部分新炭的费用)约占使用活性炭吸附塔的自来水厂运行费用的40％。偏高的活性炭再生费用是目前活性炭吸附塔没有能够在更多的自来水厂得到普遍应用的主要原因。

(5)工业废水处理：色度深、COD浓度高、难降解是工业废水的一些特点。工业污水经常规生化及物化法处理后难以达标排放时就需作深度处理。活性炭吸附塔是最为简单易用的深度处理技术之一。活性炭号称万能吸附剂。无论是有机杂质，还是无机杂质，无论是COD，还是BOD、含色素、异味、含汞、含磷、含氟、含砷、含氰废水等等，加装活性炭吸附塔后一般能达标排放。问题是活性炭吸附饱和后怎么办，费用是多少。

吸附技术有着十分悠久的历史。固体吸附剂的热空气、热氮气、水蒸气吹扫再生法、间壁加热再生法、多层耙式炉、回转窑再生法早已为本领域技术人员所熟知。但是这些现有技术似乎仍有如上所述的各种不足/缺陷，导致其在上述的多种行业/技术领域的应用仍有相当大的局限性。因此，研发高能效、低排放、简单实用的固体吸附剂再生技术仍然有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的至少一种不足/缺陷，提供一种高能效、低排放、简单实用的固体吸附剂再生装置。本发明进一步的目的是提供一种具有高能效、低排放、简单实用的固体吸附剂再生装置的吸附装置。

本发明的技术方案是：

固体吸附剂再生装置，包括再生装置，所述再生装置包括再生加热器和吸附剂床，所述再生装置布置为再生加热器的加热使得再生装置内部气体能够在再生加热器和吸附剂床之间发生循环流动，再生加热器提供的热量通过该循环气流传递给吸附剂床，使吸附剂被加热再生。

进一步地，所述再生装置的炉体内部分隔为两个部分，这两个部分的顶端相互连通，这两个部分的底端也相互连通，再生加热器位于其中一个部分，或者，所述再生装置的炉体内部分隔为三个部分，这三个部分的顶端相互连通，这三个部分的底端也相互连通，吸附剂床位于其中一个部分，再生加热器位于其余的两个部分。

更进一步地，所述再生装置的炉体由间壁分隔为吸附剂移动床和垂直气流通道，所述吸附剂移动床由透气漏斗支撑，再生加热器设置在透气漏斗的下方，再生装置的炉体顶部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂进料器，再生装置的炉体底部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂出料器，所述透气漏斗的下料管连接所述吸附剂出料器。

再进一步地，所述再生装置依次由干燥段、炭化段、活化段和冷却段构成，干燥段、炭化段和活化段的炉体由间壁分隔为吸附剂移动床和垂直气流通道，冷却段为吸附剂移动床，所述各段吸附剂移动床分别由各段的透气漏斗支撑，干燥段和炭化段的再生加热器设置在透气漏斗的下方，活化段的再生加热器设置在垂直气流通道内部，再生装置的炉体顶部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂进料器，各段之间设有吸附剂出料器，各段的支撑吸附剂移动床的透气漏斗的下料管连接各段的吸附剂出料器，所述再生装置的炉体底部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂出料器，干燥段的炉体上设有水蒸气排出口，炭化段的炉体上设有吸附剂蒸气排出口，活化段的炉体上设有水蒸气进口，冷却段的底端和顶端分别设有冷却气体的进口和出口。

应用上述再生装置的吸附装置，包括以上任一项所述的再生装置。

在上述吸附装置的基础上，进一步地，所述吸附装置包括移动床式吸附塔，所述移动床式吸附塔的底部和顶部分别设有吸附剂出料器和进料器，还包括有饱和吸附剂输送管线和再生吸附剂输送管线，所述移动床式吸附塔的出料器和再生装置的进料器分别连接所述饱和吸附剂输送管线的进料端和出料端，所述移动床式吸附塔的进料器和再生装置的出料器分别连接所述再生吸附剂输送管线的出料端和进料端。

在上述吸附装置的基础上，进一步地，所述吸附装置包括若干个固定床式吸附塔和用作再生加热器的换热器，所述若干个固定床式吸附塔的上端与所述换热器的上端相互连通，所述若干个固定床式吸附塔的下端与所述换热器的下端相互连通，所述若干个固定床式吸附塔与所述换热器的连通管道上设有阀门。

在上述吸附装置的基础上，进一步地，所述吸附装置包括若干个固定床式吸附塔，所述若干个固定床式吸附塔的内部在吸附床下方设有再生加热器。

更进一步地，还包括有第一冷凝器、抽气机和第二冷凝器，所述固定床式吸附塔的顶端、第一冷凝器、抽气机、第二冷凝器和固定床式吸附塔的底端依次通过管道连接成循环回路，所述固定床式吸附塔的顶端与第一冷凝器之间的连接管道上设有阀门，所述第二冷凝器与所述固定床式吸附塔的底端之间的连接管道上设有阀门，所述固定床式吸附塔内部设置n个吸附床和n+1个换热盘管，这些吸附床和换热盘管交替地设置，在所述固定床式吸附塔内部从上往下依次为第一换热盘管、第一吸附床、第二换热盘管、第二吸附床、直至第n个换热盘管、第n个吸附床、第n+1个换热盘管。

可选地，上述任一项所述的再生装置或吸附装置还设有与再生装置内部连通的冷凝器，上述任一项所述的再生装置或吸附装置还设有惰化介质进口。

本发明利用自然对流的循环加热再生固体吸附剂，可取得如下的有益效果：

(1)惰性气体消耗量少：本发明开始再生操作时进行一次性的设备内部惰化，即是用惰性气体置换设备内部的氧气。在一次性惰化之后的再生操作过程中不再需要加入惰性气体或者只需要加入少量的惰性气体。

(2)没有或极少废气排放：在整个再生操作期间设备内部始终是一次性惰化时加入的那些惰性气体为主，这些惰性气体依靠再生加热器加热引起的自然对流在设备内部循环流动，将再生加热器的热量传递给吸附剂床。吸附质从吸附剂解吸产生的吸附质蒸气依靠压力差进入冷凝器冷凝排出。因此，在整个再生操作期间没有向外界排放废气或者只排放少量的废气。

(3)热效率高：本发明再生加热器提供的热量的绝大部分用于吸附剂床升温的物理显热和吸附质脱附的解吸热。在再生操作过程中不向外界排放废气或只排放少量废气，大幅度地减少了废气排放的热损失，因此本发明具有较高的热效率。

(4)设备简单、成本低：本发明利用自然对流的循环加热所使用的设备结构简单，成本较低。

本发明的其它有益效果将在具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种内部分隔为两个部分的再生装置结构示意图。

图2是本发明实施例2的一种内部分隔为三个部分的再生装置结构示意图。

图3是本发明实施例3的一种多段式再生装置及其实施例4的应用该多段式再生装置的吸附装置结构示意图。

图4是本发明实施例5的一种再生加热器外置于吸附塔的吸附装置结构示意图。

图5是本发明实施例6的一种再生加热器内置于吸附塔的吸附装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明中列举的数据仅仅是为了更好地说明本发明的实施例而给出的示例性数据，除非另有说明，不构成对本发明权利要求的任何限制。

本技术领域常用术语如吸附、吸附剂、吸附质、物理吸附、化学吸附、吸附分离、再生、解吸、脱附、解吸热、易脱附型吸附质、难脱附型吸附质、原位再生、委托再生的含义已经在本说明书背景技术部分给出。另外，本技术领域中“固体吸附剂”通常简称为“吸附剂”；“吸附剂床”的用途为吸附操作时简称为“吸附床”；当吸附剂为活性炭时，则称为“活性炭床”。设有吸附床的用于进行吸附操作的设备为“吸附器”或“吸附塔”。吸附剂处于移动状态的吸附剂床称为“吸附剂移动床”，简称为“移动床”；吸附剂处于非移动状态的吸附剂床称为“吸附剂固定床”，简称为“固定床”。“移动床式吸附塔”和“固定床式吸附塔”分别指设有吸附剂移动床和固定床的吸附塔。“再生装置”为用于进行吸附剂的再生操作的设备。“吸附装置”为用于进行吸附操作的设有吸附剂床的包括或者不包括再生装置的成套设备。“再生炉”为专门用于进行吸附剂的再生操作的设备。

以下实施例中将主要以活性炭作为固体吸附剂的代表性例子进行说明。活性炭再生的主要困难在于：

(1)导热性能差：活性炭的导热系数仅为0.14至0.2W/m·K(相当于隔热材料石棉的导热系数)，活性炭颗粒的加热升温是一个较为缓慢的过程。

(2)解吸速度慢：活性炭是微孔类材料，吸附质是储留在这些微孔内部。加热再生时，吸附质必须从微孔经中孔、大孔向外扩散才能进入气相(称为“内扩散”)。微孔口径窄小且深度大，吸附质分子从微孔至中孔至大孔的扩散路径较长，因此吸附质解吸必然是一个较为缓慢的过程。内扩散通常为活性炭再生过程的速率控制步骤。

(3)再生热量需求大；即使是所谓易脱附型吸附质，其解吸热也相当大。例如，苯从活性炭脱附时需要吸收的解吸热约为734kJ/kg-苯。去除高沸点难脱附型吸附质生成的孔隙内炭化物的气化反应亦为吸热反应。因此，再生加热必须提供足够的热量来满足吸附质脱附、炭化及气化反应的吸热需求。

(4)耐热性能差：活性炭不宜急剧地加热，因为其导热系数小，温度不均匀时容易破坏其微孔结构，甚至引起活性炭颗粒破裂粉化。另外，有机化合物处于吸附态时的热解和炭化温度远低于处于气相或液相时的热解和炭化温度。由于吸附质从活性炭解吸时的内扩散速度相当缓慢，如果再生加热时温度过高、升温速率过快，那些本来能够解吸的吸附质可能出现还未解吸就已经在活性炭微孔内部发生分解或炭化反应。

(5)防火防爆要求高：大多数种类的活性炭在空气中的着火温度为250-300℃，用化学活化法生产的活性炭在空气中的着火温度低至110℃。另外，大多数种类的吸附质蒸气与空气混合时可能发生爆燃。例如，苯蒸气在空气中的爆炸下限浓度(LFL)为45.5g/m³。为了避免爆燃，一般要求吸附质蒸气浓度低于其LFL的四分之一。

(6)腐蚀性：有些种类的吸附质或其分解、转化产物一定条件下可引起设备腐蚀问题。例如，加热再生含有较多的氯和无机盐的活性炭可能引起设备腐蚀问题。采用水蒸气吹扫再生法解吸烟气脱硫活性炭时产生的硫酸具有腐蚀性。加热吸附二氯甲烷的活性炭时部分吸附态二氯甲烷分解生成的氯化氢有腐蚀性，另外，在液相操作时，活性炭本身也可能引起设备腐蚀问题。

(7)氧化损失：在加热再生时，活性炭本身也会一定程度上被氧化，出现氧化损失。另外，不同种类的吸附质也有其不同的耐热和耐氧化方面的要求。

(8)机械强度不高：活性炭的机械强度不高。再生操作时活性炭颗粒之间的摩擦及与炉壁的摩擦可引起一定程度的粉化损失。使用多层耙式炉、回转窑再生时的机械摩擦和气流夹带造成的活性炭损失更大。

上述的难点/限制性因素给寻求所述技术问题的解决造成了相当大的困难。本发明提供适当的技术方案来解决所述技术问题。

实施例1

如图1所示，为本发明的一种内部分隔为两个部分的再生装置结构示意图。参见图1，再生装置1具有炉体2，其内部由间壁3分隔为两个部分，其中一个部分为吸附剂床4，另一个部分为垂直气流通道5，吸附剂床4的上部空间和下部空间与垂直气流通道5的上部空间和下部空间分别经上通气口8和下通气口9相通。吸附剂床4下部由透气漏斗6支撑(该透气漏斗6的形状与炉体2相适应，透气漏斗6壁面上开设有许多的小孔，这些小孔的直径小于吸附剂颗粒直径，使得透气漏斗6壁面可让气体通过，而不让吸附剂颗粒通过)。透气漏斗6下方设有再生加热器7(为电加热器或其它类型的加热器，其发热面是垂直走向的，可避免积累粉尘和减少气体流动阻力)。炉体2的顶部和底部分别安装有用于加入待再生的吸附剂的进料器10和排出再生后的吸附剂的出料器11，透气漏斗6的下料管连接出料器11。透气漏斗6与出料器11之间的下料管上设有一个惰化介质进口，炉体2中部设有另外一个惰化介质进口。垂直气流通道5下部设有排气口，该排气口通向冷凝器12。进料器10上方进料管连接吸附剂储仓或者输料设备如皮带输送机、螺旋输送机或气力输送机等(图1中未示出)。该再生装置1的监测仪表包括测量再生装置1内部气体最高温度(即透气漏斗6与再生加热器7之间)和最低温度(即垂直气流通道5底端)的温度计、吸附剂床4二分之一高度位置以及垂直气流通道5下部气体的氧气和有机气体浓度计、以及吸附剂床4的料位高度计(图1中未示出这些监测仪表)。炉体2有保温层。

本实施例再生装置1的操作步骤如下(假定需要再生的饱和吸附剂为颗粒状活性炭，该活性炭吸附有0.25kg-苯/kg-活性炭，活性炭堆积密度为450kg/m³，空隙率为40％。开始操作时再生装置1内部是空的，再生装置1内部原有的气体为常温空气)：

(1)进料：使用进料器10加入待再生的饱和活性炭(图1中粗实线箭头表示再生过程中活性炭的移动方向)，直至活性炭床加满。

(2)惰化：使用炉体2中部的惰化介质进口向装置内部通入惰化介质(如氮气)，同时打开冷凝器12的排气口，排出再生装置1内部原有的常温空气，直至活性炭床4二分之一高度位置以及垂直气流通道5下部气体的氧气浓度低于3％。完成惰化后关闭惰化介质进口和冷凝器12的排气口。

(3)加热：调节再生加热器7达最大加热功率。当再生装置1内部被加热后透气漏斗6与再生加热器7之间位置的气体温度(以下简称为“最高温度”)接近600℃时，则应减小再生加热器7的加热功率，使再生装置1内部气体的最高温度不超过600℃。

(4)升温：再生加热器7加热产生的热气体向上流动，流过透气漏斗6后进入活性炭床4，这些热气体一边加热活性炭床4，一边通过活性炭颗粒之间的空隙向上流动。由于再生加热器7加热的气体和活性炭床4内部气体能够达到较高的温度，而垂直气流通道5内部气体有较低的温度，因此活性炭床4内部气体向上流动(图1装置内的细实线箭头表示较高温度气体的流动路径，以下简称为“热侧”)，而垂直气流通道5内部气体则向下流动(图1装置内的细虚线箭头表示较低温度气体的流动路径，以下简称为“冷侧”)，从而形成再生装置1内部气体的循环流动。该循环气流将再生加热器7的热量传递给活性炭床4，使整个活性炭床4逐渐升温。

(5)解吸：活性炭颗粒受热升温达到约70℃时，苯吸附质开始解吸。随着活性炭床4内的活性炭颗粒向下移动，活性炭颗粒温度越来越高，苯吸附质显著解吸。在加热再生过程中，再生加热器7的加热功率调节为维持再生装置1内部气体的最低温度不低于100℃，同时再生装置1内部气体的最高温度不高于600℃。可以调整再生加热器7的功率，并结合调整活性炭床4的高度(改变进料器10和出料器11的转速可以改变活性炭床4的高度)来调整再生装置1内部和活性炭移动床高度方向的温度分布。

(6)冷凝：在上述步骤期间吸附质解吸产生吸附质蒸气。例如，100kg重量的饱和活性炭含有25kg苯，加热解吸使苯从吸附态转变为气态时苯的体积显著增大，导致再生装置1内部气压增大，促使吸附质蒸气流入冷凝器12。在冷凝器12内部，吸附质蒸气被冷凝为吸附质液体，使冷凝器12内部气压下降。在再生装置1内部与冷凝器12内部气压差的驱动下吸附质蒸气持续流入冷凝器12。吸附质苯蒸气在冷凝器12冷凝为苯液体排出。

(7)出料：完成再生的活性炭连续地经出料器11排出。

(8)连续再生操作状态：使用进料器10连续进料，活性炭颗粒在重力作用下持续向下移动形成活性炭移动床，再生加热器7持续加热再生活性炭，完成再生的活性炭连续地经出料器11排出。

上述的步骤(2)惰化的作用是：(a)防止苯蒸气爆燃：苯蒸气在空气中的爆炸下限浓度(LFL)为45.5g/m³，其发生爆燃的最低氧浓度(MOC)为9％。惰化使再生装置1内部的氧气浓度低于MOC的三分之一，此时即使苯蒸气在再生装置1内部的浓度高于LFL，也不会发生爆燃；(b)防止吸附剂粉尘爆燃：炭粉发生爆燃的MOC为10％，惰化可避免粉尘爆燃；(c)防止活性炭着火燃烧：大多数种类的活性炭在空气中的着火温度为250-300℃(但化学活化法生产的活性炭在空气中的着火温度低至110℃)。惰化可防止活性炭着火燃烧，并且减少在加热再生过程中活性炭的氧化损失。经步骤(2)惰化后，由于再生装置1内部为惰化状态，在随后的步骤(3)加热操作中再生装置1内部气体温度达到600℃也不会出现安全性问题。

需要说明的是，本实施例只是在再生装置1启动时进行一次惰化操作使再生装置1内部氧气浓度低于吸附剂粉尘MOC的三分之一、并且低于吸附质蒸气MOC的三分之一即可。由于炉体2是密封的，在随后的装置连续运转期间，仅有少量的外界氧气经进料器10和出料器11泄漏进入再生装置1内部(包括活性炭颗粒之间空隙的空气和活性炭表面吸附的氧气)。这些泄漏进入再生装置1内部的氧气能够与活性炭发生氧化反应，生成一氧化碳和二氧化碳。也就是说，在再生装置1正常的连续运转期间，从外界泄漏进入再生装置1内部的少量氧气能够与活性炭发生氧化反应而被消耗掉，从而保持再生装置1内部的低氧状态(简称为“自惰化”作用)。本实施例在再生装置1正常的连续运转时不需要持续加入惰化介质，但仍然需要连续监测装置内部氧气浓度。如果出现异常泄漏使氧气浓度增加时则需要加入惰化介质，使氧气浓度低于3％(解吸操作步骤中可使用透气漏斗9与出料器11之间下料管的惰化介质进口来补充惰化介质，同时起到冷却活性炭和回收活性炭显热的作用)。惰化操作可使用氮气、二氧化碳、水蒸气、低氧烟道气或其它惰性气体作为惰化介质。

在上述的步骤(3)至(5)加热-升温-解吸过程中，由于苯的凝点为80.1℃，且在气相中苯蒸气的热裂解(炭化)温度约为700℃，因此再生加热器7的加热功率应该调节为维持再生装置1内部的最低温度不低于100℃以避免苯蒸气在再生装置1内部的较低温度处出现冷凝。同时，再生加热器7的加热功率应该调节为维持再生装置1内部的最高温度不高于600℃以避免苯蒸气出现热裂解后在再生加热器7的发热面产生积碳(再生加热器7发热面的表面温度高于气体最高温度约50℃)，影响再生加热器7的性能。

在加热-升温-解吸过程中，再生装置1内部气体循环流动的驱动力为热气体的浮升力。该浮升力的计算式为：浮升力(Pa)＝热气柱的高度(m)x重力加速度(m/s²)x{冷侧的气体密度(kg/m³)-热侧的气体密度(kg/m³)}。可见，该浮升力的大小与再生装置1内部热侧与冷侧的温度差、再生装置1的高度和内部气体的密度成正比。具体来说，再生加热器7的加热使热侧的气体温度升高、密度减小，热侧内部的气体对于下通气口9处的压力降低；而冷侧的气体温度较低、密度较大，冷侧内部的气体对于下通气口9处的压力大于热侧内部的气体对于下通气口9处的压力，所述压力的不平衡(压力差)使得气体经下通气口9从冷侧流向热侧。本实施例再生装置1内部气体循环流动实质上是由冷、热气体温度差带来的密度差导致的压力差引起的自然对流。本实施例再生装置1的设计原理就是利用自然对流的气体循环流动将再生加热器7的热量传递给活性炭床4。

图1所示再生装置1中，再生加热器7加热产生的热气体向上流动的阻力主要是透气漏斗6的局部阻力和活性炭床4的阻力。现有技术资料中，关于气体流经活性炭床和多孔板的流动阻力(压力降)的计算式表明流动阻力与活性炭床层高度成正比，且与气体流速的平方成正比。就是说，随着气体流速的增加，流动阻力急剧增加；随着气体流速的减少，流动阻力大幅度地降低。本实施例再生装置1内气体自然对流的流速较低，在低气体流速时活性炭床4的压力降很小。只要图1中再生加热器7加热产生的热气体达到较高的温度，这些热气体就一定能够在其浮升力推动下向上流动进入活性炭床4内部。再生装置1适当地设计为炉体2具有较大的高度/直径比并使再生加热器7达到600℃以上的加热温度且通过调节活性炭进料和出料速度来控制活性炭床4床层高度能够取得较好的再生装置1内部气体循环流动和传热效果。

本实施例再生装置1内部的循环气流含有吸附剂解吸产生的吸附质蒸气。但再生装置1内部循环气流中吸附质蒸气浓度远低于吸附-解吸的平衡浓度。例如，根据波拉尼(Polanyi)平衡吸附容量曲线可得到常压下苯-活性炭的吸附-解吸平衡状态为：200℃温度下苯的气相分压为0.1时平衡吸附量为0.112kg-苯/kg-活性炭，250℃温度下苯的气相分压为0.15时平衡吸附量为0.099kg-苯/kg-活性炭。温度越高，吸附质的气相分压越大，平衡吸附量越小。600℃的高温时，平衡吸附量很小。在本实施例加热温度达600℃的情况下，即使循环气流含有苯蒸气，苯也可以从活性炭完全解吸。因此，本实施例利用再生加热器7加热产生的600℃温度气流可以使活性炭床4彻底再生。

在整个再生操作过程中，活性炭床4内活性炭颗粒是依靠其自身重量向下移动的。随着活性炭床4内的活性炭颗粒向下移动，活性炭颗粒逐渐被加热至接近600℃温度。在这种加热条件下，负载有苯吸附质的活性炭颗粒在活性炭移动床的平均停留时间约一小时可完成再生。改变进料器10和出料器11的转速可方便地调节活性炭的停留时间。

本发明再生装置的操作条件是要根据吸附质的特性来选取的，更多的例子如下：

(1)吸附有苯、甲苯和二甲苯混合物的活性炭再生：甲苯的沸点为110.6℃，二甲苯的沸点为138.4至和144.4℃，它们的解吸需要较长的时间。本实施例再生装置1处理吸附有苯、甲苯和二甲苯混合物的活性炭时，活性炭颗粒在再生装置1内的平均停留时间应调节为大约2小时。在加热再生过程中，再生加热器7的加热功率调节应维持再生装置1内部的最低温度不低于200℃，同时装置内部的最高温度不高于550℃。其它条件同上。

(2)除汞活性炭的再生：用于净化含汞废气的活性炭一般为氯添载型活性炭(用HCl、CuCl₂或Cl₂处理使活性炭负载氯)。净化含汞废气时，在氯添载型活性炭微孔内生成HgCl₂。使用本实施例再生装置1处理含HgCl₂活性炭时，活性炭颗粒在再生装置1内的停留时间应调节为大约2小时，再生加热器7的加热功率调节应维持再生装置1内部的最低温度不低于350℃，同时装置内部的最高温度不高于700℃。其它条件同上。HgCl₂解吸产生的HgCl₂蒸气在冷凝器12内冷凝为HgCl₂晶体，定期喷水冲洗得到HgCl₂溶液。

(3)燃气脱硫活性炭的再生：燃气(如天然气、煤气)含有硫化氢时可引起燃气设备腐蚀。在供应燃气给用户前，燃气企业一般将燃气通入活性炭吸附塔脱硫。在活性炭表面发生的脱硫反应是：2H₂S+O₂→2S+2H₂O，所生成的单质硫沉积在活性炭微孔内。使用本实施例再生装置1处理燃气脱硫饱和活性炭时，活性炭颗粒在再生装置1内的停留时间应调节为大约1小时，再生加热器7的加热功率调节应维持再生装置1内部的最低温度不低于500℃，同时装置内部的最高温度不高于900℃。其它条件同上。从活性炭解吸产生的单质硫蒸气在冷凝器12内冷凝形成液硫排出。

(4)工业废气脱硫活性炭的再生：硫酸厂、有色金属冶炼厂排放的废气用活性炭吸附脱硫时，二氧化硫在活性炭表面氧化产生的硫酸沉积在活性炭微孔内。使用本实施例再生装置1处理烟气脱硫饱和活性炭时，在惰化条件下加热活性炭使硫酸还原，所产生的单质硫从活性炭解吸。活性炭颗粒在本实施例再生装置1内的停留时间应调节为大约1小时，再生加热器7的加热功率调节应维持再生装置1内部的最低温度不低于500℃，同时装置内部的最高温度不高于900℃。其它条件同上。从活性炭解吸产生的单质硫蒸气在冷凝器12冷凝形成液硫排出。

本实施例的有益效果包括：

(1)活性炭是在一小时至若干小时内被逐渐加热达到500℃以上高温，其加热历程较为合理，且加热温度较高(500℃的温度远高于现有技术热气体吹扫再生法达到的温度)，较高的温度有利于加快吸附质脱附速度和使活性炭得到彻底再生。

(2)本实施例布置方式使得再生加热器7可以具有较高的发热面温度。由于再生加热器7的发热面没有与活性炭颗粒直接接触，因此再生加热器7的发热面温度可以超过活性炭及所负载的吸附质的耐热温度。再生加热器7的较高的发热面温度有利于将大量的热量提供给活性炭床4，使活性炭床4得到迅速和均匀的加热。本实施例利用惰性气体的自然对流循环加热活性炭移动床的温度分布较为均匀，既不会出现部分区域过热烧结，也不会出现部分区域温度过低得不到再生。本实施例布置方式还使得再生加热器7的发热面较少受到积碳、结焦、污垢和灰尘的影响，且较容易进行清理和维护。

(3)本实施例再生装置1正常运转时不需要连续通入大量的惰性气体，只需要在装置启动时进行一次性的惰化操作，因此大幅度地降低了惰性气体消耗量，节省了运行费用。

(4)本实施例的废气排放量较低，减少了废气排放引起的热损失。再生装置1正常运行时不需要连续补充惰性气体，冷凝器12的排气口关闭，没有废气需要向外排放。只是在再生装置1出现异常泄漏时需要补充惰性气体，这时冷凝器12的排气口才需要向外排放少量的惰性气体和不凝性气体如活性炭氧化产生的一氧化碳和二氧化碳。

(5)本实施例中再生加热器7提供的热量的绝大部分用于活性炭床4的加热再生，可取得较高的热效率(仅有炉体2壁面的少量散热损失)。在再生过程中，再生加热器7提供的热量的大部分被吸附质吸收成为吸附质蒸气的能量，然后吸附质蒸气在冷凝器12冷凝时释放这些能量给冷却介质带走。就是说，再生加热器7提供热量的绝大部分被用于本再生装置的目的，即吸附质的解吸；未被用于本再生装置的目的的那部分热量只有炉体2壁面的散热损失。因此本实施例有较高的热效率。

(6)本实施例再生装置1内部没有运动部件，没有其它复杂的机械动力设备。与现有技术的多层耙式炉、回转窑相比较，本实施例再生装置1结构大为简化。本实施例既可以是大型的活性炭再生炉，也方便制作为小型的活性炭再生设备。

(7)由于本实施例再生装置1内部没有运动部件，所处理的活性炭的机械磨损较低，再生回收率高。本实施例是在惰性气氛中加热再生活性炭，因此活性炭氧化损失少、含水量低，没有水垢、杂质。本实施例再生活性炭的品质优于热空气吹扫再生法、水蒸气吹扫再生法的品质。

(8)由于本实施例再生装置1内部主要为惰性气体，进入冷凝器12的是惰性气体与吸附质蒸气的混合物，冷凝器12排出的冷凝液一般只含吸附质液体，所以容易回收吸附质液体，且其品质较高。

(9)本实施例再生装置1可用于粉末活性炭的再生。因为装置内部气流速度较低，且没有运动部件，所处理的粉末活性炭被气流夹带或机械磨损引起的损失极低。

(10)当本实施例再生装置1用于处理脱硫活性炭时，由于是在惰性气氛中加热，且本实施例再生装置1的热损失较低，活性炭移动床的活性炭向下移动时容易被加热达到约700至900℃温度，获得的脱硫产物为单质硫，避免了现有技术水蒸气吹扫再生法产生硫酸的腐蚀性问题。

如上所述，本发明用于再生固体吸附剂时，当解吸的吸附质有回收利用价值时，可使用冷凝器12冷凝回收吸附质。当解吸的吸附质没有回收利用价值时，图1中的冷凝器12可用其它设备替代。例如，可采用热力燃烧器或催化燃烧器焚烧分解从再生装置1排出的吸附质蒸气。

本实施例图1中冷凝器12的设置方式使得再生加热器7与活性炭床4之间的循环气流并不流经冷凝器12，其好处是降低了热损失。另外一种方式是将冷凝排管设置在垂直气流通道5内，对垂直气流通道5内的气体进行冷凝，并在垂直气流通道5底部设置冷凝液排出口。这种设置方式的好处是利用冷凝排管降低垂直气流通道5内气体温度，加大再生装置1内热侧与冷侧的温度差，增强再生装置1内部气体的循环流动。

透气漏斗的作用是让气体通过，而不让吸附剂颗粒通过。透气漏斗的壁面可为多孔板、金属丝网或者更复杂的多层叠套式、百叶窗式等形式。

采用气密性能优良的进料器10和出料器11有利于保持再生装置1内部的低氧状态。例如，用两级星型进料器或者螺旋进料器串联，两级星型进料器或者螺旋进料器之间充入微量氮气流，可避免外界氧气泄漏进入再生装置1内部并避免再生装置1内部的吸附质蒸气向外界泄漏。

再生加热器7最好选用方便控制发热面温度的加热器类型。有些种类的有机吸附质蒸气在400℃温度时开始发生热裂解，这种情况下能够精确地控制加热器发热面温度可以避免出现积碳。

为了节约能源，再生加热器7可利用任何方便的热源或废热源，再生条件可根据该实际可用热源的温度做相应的调整。例如，某工厂内某设备排放废气的温度仅为150℃。则本实施例再生加热器7可采用换热盘管，将该150℃的废气通入所述换热盘管内，利用此废气的热量来再生上述吸附有苯的颗粒状活性炭。此时，再生加热器7温度只有150℃，活性炭床4只能达到约100℃的温度，苯吸附质仍然可以从活性炭解吸，但需要更长的时间，所以在这种情况下活性炭在再生装置1内的停留时间应延长为二至三小时。

当本实施例再生装置1用于粉末活性炭再生时，透气漏斗6可采用高目数钢丝网制作，或者采用其它的透气漏斗结构；图1中再生加热器7可以改为设置在垂直气流通道5内部，以避免从透气漏斗6泄漏下的粉末活性炭影响再生加热器7传热性能；炉体2底部对应于透气漏斗6的位置可增设从透气漏斗6泄漏的粉末活性炭收集和排出的机械装置。

图1仅为本实施例装置的示意图。实际布置时，炉体2与冷凝器12相互紧靠，炉体2与冷凝器12之间的连通管道为短距离、大直径，可减少气体流动阻力。

本实施例并没有限定炉体2的形状，也没有限定间壁3和垂直气流通道5的具体形式，各种形状的炉体2和各种形式的间壁3所形成的垂直气流通道5有着类似的效果。例如，在吸附剂床4内部放置一个垂直走向的管道有着类似的效果(管道最上端的开口高于吸附剂床4，最下端的开口低于吸附剂床4，该管道的管壁相当于间壁3，该管道的内部相当于垂直气流通道5)。

以下进一步说明本实施例与现有技术的区别之处。在本技术领域的公知文献中已经记载了许多不同形式的活性炭再生炉。蒋剑春《活性炭应用理论与技术》，化学工业出版社，2010，第六章“活性炭的再生技术和设备”列出了回转炉、多层炉、移动层炉和流态化炉。其中的移动层炉是在炉子顶部加入活性炭，然后活性炭借助重力向下移动经过炉子内部的高温再生区，完成再生的活性炭从炉子底部排出。张广林的CN201520960979“一种粉末状活性炭再生装置”专利技术的物料移动方式同样采用活性炭依靠自身重量向下运动的移动床，其加热方式为电阻加热。韩树笑的CN200920011186“高性能中频活性炭再生设备”亦为活性炭依靠自身重量向下运动的移动床，其加热方式为电感加热。翁元声的CN01210957“活性炭调频放电脉动再生装置”亦为活性炭依靠自身重量向下运动的移动床，其加热方式为电导加热。另外，活性炭移动床还常用机械动力设备来驱动。例如，湖北君集水处理有限公司的CN201610268911“一种用于粉末活性炭再生的转炉”和CN201520980700“一种用于粉末活性炭再生的装置”的物料移动方式为螺旋机驱动的活性炭移动床，加热方式为电阻丝加热器通过壁面加热。张广林的CN 201520961119“一种颗粒状活性炭再生装置”为螺旋机驱动的活性炭移动床，加热方式是使用通风机将热风通入活性炭移动床。大连理工大学的CN03134195“一种载金活性炭的再生方法”中活性炭由传送带输送，其加热方式为微波加热。回转窑和多层炉亦可以认为是移动床的特殊形式。近期使用回转窑的活性炭再生装置有：青岛科技大学的CN201210006255“一种粉状活性炭的再生方法”、长春黄金研究院的CN200720093194“燃气式颗粒活性炭再生回转窑”、福建元力环境工程有限公司的CN201610248587“一种清洁环保高效的活性炭再生装置”、山西黎城蓝天燃气开发有限公司的CN201510638386“饱和活性炭就地再生活化炉、系统及方法”、山西新华化工有限责任公司的CN201520897649“活性炭再生活化炉”、无锡市杰家化工装备有限公司的201420650169“一种内热式活性炭再生炉”。沈善明的CN 201110134766“废粉末活性炭热再生炉”为多层炉。

与以上以及本说明书背景技术部分所说明的公知技术相比较，本实施例的再生装置在技术特征上有着如下的区别：

区别一：本实施例的再生装置布置为再生加热器的加热使得再生装置内部气体能够在再生加热器和吸附剂床之间发生循环流动，再生加热器提供的热量通过该循环气流传递给吸附剂床，使吸附剂被加热再生。

区别二：本实施例的再生装置连接有冷凝器，再生加热器和吸附剂床之间的循环动气体含有的吸附质蒸气可以借助吸附质从吸附剂解吸过程中由吸附态转变为气态时体积膨胀产生的压力从而流入冷凝器，冷凝产生的吸附质液体再从冷凝器排出并被回收。这种冷凝排出吸附质的方式有助于本实施例的再生装置减少向外界排放废气和废热。

区别三：本实施例的再生装置设有惰化介质进口和使用惰化操作步骤。

区别四：本实施例的再生装置是设计用于负载有易脱附吸附质的活性炭再生。

其中区别一的技术作用最为重要，为本发明的核心技术特征。该核心技术特征带来了本发明惰性气体消耗量少、没有或极少废气排放、热效率高、设备简单和成本低等有益效果。

本实施例只是用于说明本发明原理的一个例子。本实施例的图1所示装置的物料移动方式为依靠活性炭自身重量向下运动的移动床形式，该移动床技术特征的技术作用是使活性炭运动经过炉子内部的高温再生区。显而易见的是，其它的任何能够起到相同技术作用的使活性炭运动经过炉子内部高温再生区的床型(如输送床、旋转床、流化床、载流床和利用其它类型机械动力驱动的移动床等)均可以成为本实施例重力移动床技术特征的替换形式。因此，本发明核心技术特征与各种类型物料移动方式组合的实施方式均属于本发明权利要求的保护范围。

实施例2

如图2所示，为本发明的一种内部分隔为三个部分的再生装置结构示意图。参见图2，再生装置1具有炉体2，其内部分隔为三个部分，其中一个部分设置吸附剂床4，另外二个部分设置一系列的再生加热器7。吸附剂床4所在的部分为冷侧，再生加热器7所在的部分为热侧。再生加热器7的加热使热侧的气体向上流动，冷侧的气体则向下流动，形成再生装置1内部气体的循环流动，将再生加热器7的热量传递给吸附剂床4，使吸附剂被加热再生。图2装置内粗实线箭头表示再生过程中活性炭的移动方向，细实线箭头表示较高温度气体的流动路径，细虚线箭头表示较低温度气体的流动路径。本实施例的原理、操作步骤和有益效果与实施例1类似。本实施例的特点是：(1)便于安排更大的传热面积，适用于再生加热器7需要有较大传热面积的场合。例如，再生加热器7 为换热器，使用温度约150℃的工业余热或废热作为再生加热器7的热源。(2)再生加热器7较少受到吸附剂粉尘的影响。(3)尤其适合于粉末活性炭的再生。

本实施例并没有限定炉体2的形状，其横截面可以是圆形、方形、长方形或其它形状。

本实施例未提及的部分与实施例1类似，在此不再赘述。

实施例3

本实施例为多段式再生装置，主要用于液相吸附活性炭(如自来水厂活性炭)的再生。参见图3，再生装置1由四段构成：活性炭移动床4A为干燥段，4B为炭化段，4C为活化段，4D为冷却段。7A、7B、7C分别为干燥段、炭化段、活化段的加热器。各段的结构与实施例1所描述的再生装置1的结构相同(有一个不同之处是：在活化段，加热器7C是设置在垂直气流通道5内的)。

该装置在正常的连续运转时，饱和吸附剂从再生装置1顶部加入，经过各段移动床后，完成再生的吸附剂从再生装置1底部排出。以下假定需要再生的吸附剂为自来水厂深度净化吸附塔的颗粒状活性炭，该活性炭吸附有难降解大分子有机物如人工合成有机物、天然有机物(在本实施例再生装置1处理之前，已经用机械脱水机如离心式脱水机将这些活性炭脱水至含水率为30％)，各段工序说明如下：

(1)干燥：调节加热器7A的加热功率使该段内部气体的最低和最高温度分别为110和150℃，活性炭含有的水分蒸发成为水蒸气。活性炭在干燥段的停留时间大约为1.5小时。加热器7A的加热作用使得该段活性炭床4A内部的水蒸气向上流动，垂直气流通道内的水蒸气向下流动，所形成的循环气流将加热器7A的热量传递给活性炭床4A。部分水蒸气经垂直气流通道5下部的排气口向外排出(垂直气流通道5底端还设有冷凝水排放口，用于排放垂直气流通道5内形成的冷凝水)。该段温度较低，且干燥自来水厂活性炭没有爆燃风险，启动装置时该段进行惰化或者不进行惰化均可。该段活性炭在1.5小时内升温达到150℃的加热历程可去除其大部分水分。

(2)炭化：调节加热器7B的加热功率使该段内部的最低和最高温度分别为300和750℃，活性炭含有的大分子有机物被部分分解、部分解吸、部分炭化。活性炭在炭化段的停留时间大约为半小时。装置内部的循环气流将加热器7B的热量传递给活性炭床4B。吸附质蒸气经垂直气流通道5下部的排气口向外排出。该段在启动装置时需要进行一次性惰化，正常运行时不需要补充惰性气体(其上段为干燥段，下段为活化段，极少量外界氧气泄漏进入炭化段，而且炭化段具有实施例1中提及的自惰化效应)。

(3)活化：活性炭在活化段的停留时间大约为20分钟。由于加热器7C是设置在垂直气流通道5内，垂直气流通道5为热侧，活性炭床4C为冷侧。垂直气流通道内的较热气体向上流动，活性炭床4C内的较冷气体向下流动，所形成的循环气流将加热器7C的热量传递给活性炭床4C。调节再生加热器7C的加热功率使该段内部的最低和最高温度分别为800和950℃，活性炭含有的炭化物与加入的水蒸气发生气化反应，生成一氧化碳和氢气。该段内部的循环气流有助于提高水蒸气的利用率，使气化反应进行至接近化学平衡(气化反应接近化学平衡时，从活化段排出的一氧化碳、氢气和水蒸气混合气中水蒸气浓度很低)。

(4)冷却：在冷却段活性炭移动床与冷却气流以逆流方式直接接触，活性炭被冷却后排出。

以上操作过程中调整各段的进料器和出料器的转速，可以改变各段的活性炭移动床的高度，从而调整活性炭在各段的停留时间。

其它未在图3画出的的辅助设备和余热利用部分包括：(1)完成再生的活性炭显热的回收部分：将冷氮气通入冷却段下端来回收活性炭显热，产生的热氮气从冷却段上端排出后通入干燥段的加热器7A来提供干燥所需的热量；降温后的氮气从加热器7A流出后用循环风机通入冷却段下端，形成氮气流的循环回路，其作用是回收那些完成再生的活性炭的显热用作干燥所需的热量。(2)炭化段和活化段排出气体的化学能利用部分：炭化段排出的吸附质蒸气和活化段排出的一氧化碳、氢气和水蒸气混合气通入用于生产活化段使用的水蒸气的锅炉燃烧器，其作用是回收吸附质蒸气、一氧化碳和氢气的化学能用作生产水蒸气的热能。(3)干燥段排出水蒸气的冷凝潜热的回收利用部分：干燥段排出的水蒸气在冷凝器内冷凝释放冷凝潜热，该冷凝器的冷却介质为空气，这些空气被水蒸气释放的冷凝潜热加热所形成的热空气用作锅炉燃烧器的助燃空气，其作用是回收水蒸气冷凝潜热用于生产水蒸气。

本实施例可用于各种液相吸附用途的活性炭或其它吸附剂的再生，例如自来水净化用活性炭、废水处理用活性炭、食品和药品脱色精制用粉炭、石油产品精制用吸附剂、材料提纯用吸附剂等。冶金工业中从含金矿砂提取黄金一般采用炭浆提金法：将含金矿砂粉碎至300目，加水制成矿浆后加入氰化钾溶液消解，得到低浓度含金液，再加入颗粒状活性炭吸附氰金络离子，吸附氰金络离子饱和活性炭用湿法脱附，得到高浓度含金液，电解得到黄金。使用若干次后颗粒状活性炭因吸附有机和无机杂质的积累而失效。失效的提金活性炭经酸洗去除无机杂质后每公斤总重大约含有0.5kg水分、0.1kg有机吸附质、0.02kg无机吸附质。本实施例再生装置可用于再生失效的提金活性炭，去除有机吸附质，恢复其对氰金络离子的吸附性能。

本发明再生装置的段数和各段的操作参数应该根据吸附剂和吸附质的特性来设计(最好是根据需要再生的吸附剂的实际样品TGA曲线来设计)。例如，在制药企业，粉炭常用于产品的精制，目的是去除杂质，使产品有更高的品质和储存稳定性。处理液体药剂产品后的粉炭每公斤总重大约含有0.2kg水分、0.1kg药剂、0.03kg色素、0.05kg胶体。用于再生上述特性的饱和粉炭时，本发明再生装置应包括5段：干燥、解吸、炭化、活化、冷却。其中解吸段用于解吸并回收粉炭上的药剂，解吸段温度约为200至300℃；其它的色素和胶体在炭化段被炭化，然后在活化段被气化。其余同上。

本实施例同样具有如实施例1所述的自然对流的循环加热的核心技术特征，并且该核心技术特征在本实施例中起到了类似的技术作用。

本实施例未提及的部分与实施例1类似，在此不再赘述。

实施例4

本实施例为应用多段式再生装置的吸附装置。参见图3，本实施例应用多段式再生装置的吸附装置由再生装置1、吸附塔13及其饱和吸附剂输送管线14和再生吸附剂输送管线15构成。以使用活性炭吸附剂为例：待处理流体进入移动床式活性炭吸附塔13的底部，然后向上流经活性炭床，被净化的流体由吸附塔13的顶部排出。颗粒状活性炭由吸附塔13顶部加入，这些活性炭在重力作用下向下移动过程中吸附净化待处理流体。吸附饱和的活性炭由吸附塔13底部排出后用饱和活性炭输送管线14输送到再生装置1顶部，然后被加入再生装置1进行再生。再生后的活性炭从再生装置1底部排出后用再生活性炭输送管线15输送到吸附塔13顶部，然后被加入吸附塔13用于吸附操作。饱和活性炭输送管线14和再生活性炭输送管线15可以是机械输送式、气力输送式或液力输送式。待处理流体可为气体或液体。当待处理流体为水时，饱和活性炭输送管线14最好增设机械脱水设备。

本发明的各种形式的再生装置都可以图3所示方式与吸附塔联合使用，形成固体吸附剂连续吸附且连续再生的成套装置，即为应用本发明再生装置的吸附装置。

本实施例未提及的部分与以上实施例类似，在此不再赘述。

实施例5

如图4所示，为本发明的一种再生加热器外置于吸附塔的吸附装置结构示意图。参见图4，本实施例包括两个固定床式吸附塔A和B和一个用作再生加热器的换热器7，A塔和B塔的上端与换热器7的上端连通，且A塔和B塔的下端与换热器7的下端连通，所述A塔和B塔与换热器7的连通管道上设有阀门。A塔和B塔交替地进行吸附和再生操作。吸附时，待处理气流进入吸附塔底部后向上流经吸附床4，净化气流从吸附塔顶部排出。再生操作步骤如下(以A塔为例)：

(1)惰化：关闭A塔的待处理气流进气阀门，打开A塔的惰化介质进气阀门和净化气流排气阀门，向A塔通入惰化介质，A塔内原先存在的气体向上排出后与另一塔的净化气流混合排走。继续加入惰化介质直至A塔内部气体的氧气浓度低于吸附剂粉尘MOC的三分之一、并且低于吸附质蒸气MOC的三分之一。

(2)加热-升温-解吸：完成上述惰化步骤后，关闭A塔的惰化介质进气阀门和净化气流排气阀门，打开A塔与换热器7之间连通管道的阀门，使A塔的顶端和底端分别与换热器7壳程的顶端和底端连通。将温度例如为500至600℃的加热介质通入换热器7的管程，换热器7的壳程内部气体被加热升温达到例如为300至400℃温度。由于换热器7壳程内部气体与A塔内部气体有数百度的温度差，换热器7壳程内部的热气体向上流动，A塔内部的冷气体向下流动，形成气体的循环流动，将换热器7的热量传递给A塔的吸附床4，使吸附质受热解吸。换热器7继续加热，直至吸附床4完全解吸。在加热过程中，A塔通向冷凝器12的阀门应打开，冷凝器12应处于冷凝操作状态。当加热升温使A塔内部气体体积膨胀时，部分膨胀气体可流入冷凝器12后冷却降温，体积减小，其作用是使A塔内部气压保持接近常压。

(3)冷凝：在上述步骤期间吸附质解吸产生吸附质蒸气。例如，活性炭吸附苯饱和时可达0.25kg-苯/kg-活性炭，典型的100kg活性炭重量的吸附床含有25kg苯。加热解吸使苯从吸附态转变为气态时苯的体积显著增大，导致吸附塔A内部气压增大，促使吸附质蒸气流入冷凝器12。在冷凝器12内部，吸附质蒸气被冷凝为吸附质液体，使冷凝器12内部气压下降。在A塔与冷凝器12内部压力差的驱动下吸附质蒸气持续流入冷凝器12，其冷凝产生的吸附质液体储留在冷凝器12壳程内的底部。

(4)冷却：完成上述步骤后将冷却介质通入换热器7管程，换热器7壳程内部气体被冷却降温。当换热器7壳程内部气体温度低于A塔内部气体温度时，换热器7壳程内部气体向下流动，A塔内部气体向上流动，形成气体的循环流动，将A塔内部的吸附床4的热量传递给冷却介质，吸附床4降温至常温后结束再生操作，将冷凝器12壳程内的吸附质液体排空。

在整个吸附-再生操作期间，换热器7壳程和冷凝器12壳程内部气体始终是以惰化操作时加入的那些惰性气体为主。在A、B塔吸附、再生操作切换时，换热器7壳程和冷凝器12壳程内部惰性气体被保留(无需向外排放)。冷凝器12 内部惰性气体长时间被管程的冷却介质所冷却降温。当来自于吸附塔A或B的吸附质蒸气流入冷凝器12并与冷凝器12内部的低温惰性气体混合时，吸附质蒸气可被迅速冷凝。因此冷凝器12有较好的冷凝效果。本发明用于再生固体吸附剂当吸附质蒸气有回收利用价值时，可使用冷凝器12回收吸附质。但是，即使解吸的吸附质蒸气没有回收利用价值，本发明较佳的实施方式仍然是使用冷凝器12将吸附质蒸气冷凝排出，主要是因为这样可以避免向外界排出再生装置内部的惰性气体，有利于维持再生装置内部的惰化气氛。

上述通入换热器7管程的加热介质可为热空气、热烟气、高温水蒸气、导热油、发动机尾气、工业余热或其它热流体；冷却介质可为冷空气、冷水或其它冷流体。

图4仅为本实施例装置的示意图。实际布置时，吸附塔A、B与换热器7和冷凝器12相互紧靠，吸附塔A、B与换热器7和冷凝器12之间的连通管道为短距离、大直径，调节阀门采用插板阀，可减少循环气体流动阻力。

本实施例以上说明的是当待处理流体为含有易脱附型吸附质的气体时的操作步骤。当待处理流体为含有难脱附型吸附质的污水时，A塔和B塔底部须增设排水口，冷凝器12须增设不凝性气体排气口。再生操作步骤简述如下(以A塔为例)：

(1)排水：排干A塔内部的污水。

(2)干燥：用换热器7通过自然对流的循环加热使活性炭床4升温达到约120℃，吸附水蒸发产生的水蒸气进入冷凝器12冷凝排出。

(3)惰化：将惰化介质通入A塔。

(4)炭化：用换热器7通过自然对流的循环加热使活性炭床4升温达到约700℃，吸附质被炭化。

(5)活化：通过惰化介质进口将过热水蒸气通入A塔，用换热器7通过自然对流的循环加热使活性炭床4升温达到约900℃，炭化物气化产生的不凝性气体由冷凝器12排气口排出后可被回收利用。

(6)冷却：用换热器7通过自然对流的循环气流使活性炭床4冷却降温。

本实施例图4中，吸附塔A或B及内部的活性炭床4、用作再生加热器的换热器7及其连接管道和切换阀门共同构成一套再生装置；图4所示成套装置(包括或不包括冷凝器12及其连接管道和切换阀门)为应用该再生装置的吸附装置。本实施例同样具有如实施例1所述的自然对流的循环加热的核心技术特征，并且该核心技术特征在本实施例中起到了类似的技术作用。

本实施例未提及的部分与以上实施例类似，在此不再赘述。

实施例6

如图5所示，为本发明的一种再生加热器内置于吸附塔的吸附装置结构示意图。参见图5，固定床式吸附塔A和B内部设有吸附床4，并且在吸附床4下方设有再生加热器7。A塔和B塔交替地进行吸附和再生操作。吸附时，待处理气流从吸附塔顶部进入后向下流经吸附床4，净化气流从吸附塔底部排出。再生操作步骤如下(以A塔为例)，首先说明不包括图5中虚线连接设备的情形(简称为“正压加热解吸”)：

(1)惰化：关闭A塔的待处理气流进气阀门，打开A塔的惰化介质进气阀门和净化气流排气阀门，向A塔通入惰化介质，A塔内原先存在的气体向下排出后与另一塔的净化气流混合排走。继续加入惰化介质直至A塔内部气体的氧气浓度低于吸附剂粉尘MOC的三分之一、并且低于吸附质蒸气MOC的三分之一。

(2)加热-升温-解吸：完成上述惰化步骤后，关闭A塔的惰化介质进气阀门和净化气流排气阀门，使用内置于A塔的再生加热器7加热A塔内部的气体，再生加热器7加热产生的热气体向上流动，吸附床4内的冷气体向下流动，形成气体的循环流动，将再生加热器7的热量传递给吸附床4，使吸附质受热解吸。再生加热器7继续加热，直至吸附床4完全解吸。

(3)冷凝：在上述步骤期间吸附质解吸形成的吸附质蒸气引起A塔内部气压增大，使吸附质蒸气流入冷凝器12，冷凝产生的吸附质液体排入储罐16。

(4)冷却：完成上述步骤后让吸附床4自然冷却和/或者利用惰化介质进口将冷却介质通入A塔，该冷却介质流经吸附床4，吸热升温后的冷却介质由净化气流出口排出。吸附床4降温至常温后结束再生操作，将储罐16内的吸附质液体排空。

以下说明包括图5中虚线连接设备的情形(简称为“负压加热解吸”)。有些类型的吸附质在气相和液相下具有良好的高温稳定性，但在吸附态时却容易发生热分解(主要是由于吸附剂表面催化作用或者表面能的影响)。这些易分解吸附质例如有酯类溶剂(如乙酸乙脂、乙酸丙脂)和酮类溶剂(如甲基乙基甲酮、环己酮)。现有技术中这些易分解溶剂被活性炭吸附回收后常含有热分解产物带来的杂质，导致溶剂品质下降，有些热分解产物还引起设备腐蚀损坏。本实施例包括图5中虚线连接设备可解决这些问题，其再生操作步骤说明如下：

(1)惰化：关闭A塔的待处理气流进气阀门，打开A塔的惰化介质进气阀门和净化气流排气阀门，向A塔通入惰化介质，A塔内原先存在的气体向下排出后与另一塔的净化气流混合排走。继续加入惰化介质直至A塔内部气体的氧气浓度低于吸附剂MOC的三分之一、并且低于吸附质蒸气MOC的三分之一。

(2)降压：完成上述惰化步骤后关闭A塔的惰化介质进气阀门和净化气流排气阀门，打开A塔通向冷凝器12和冷凝器18管道上的阀门。使用抽气机17将A塔内部的气体抽进冷凝器18壳程内部(此时冷凝器18下部与A塔下部之间的连通管道上的阀门关闭)。抽气使A塔内气压下降，冷凝器18壳程内气压上升。A塔内部气压下降引起吸附质开始解吸，所产生的吸附质蒸气部分在冷凝器12壳程内部冷凝、部分在冷凝器18壳程内部冷凝。继续抽气直至A塔内气压下降至约0.5个大气压(绝对压力)。

(3)加热-升温-解吸：完成上述降压步骤后使用内置于A塔的再生加热器7加热A塔内部的气体，再生加热器7加热产生的热气体向上流动，吸附床4内的冷气体向下流动，形成气体的循环流动，将再生加热器7的热量传递给吸附床4，使吸附质受热解吸。在加热-升温-解吸期间，调节抽气机17的转速从而保持A塔内气压约0.5个大气压。再生加热器7继续加热，直至吸附床4完全解吸。

(4)冷凝：在上述步骤期间吸附质解吸形成的吸附质蒸气被抽气机17抽出后部分在冷凝器12壳程内部冷凝、部分在冷凝器18壳程内部冷凝，冷凝液分别排入储罐16和19。

(5)冷却：完成上述步骤后打开冷凝器18下部与A塔下部的连通管道上的阀门，使A塔上部、冷凝器12、抽气机17、冷凝器18至A塔下部经连通管道形成循环回路。保持抽气机17连续运转使气体在循环回路中循环流动。吸附床4的热量被循环流动气体传递给冷凝器12和18管程中的冷却介质带走。吸附床4降温至常温后结束再生操作，将储罐16和19内的吸附质液体排空。

上述的负压加热解吸操作的具体压力、温度、时间等参数取决于吸附质种类。在负压时吸附质的解吸温度低于在常压时的解吸温度。本实施例装置包括虚线连接设备适用于易分解吸附质的解吸。例如，二氯甲烷在0.5个大气压时的解吸温度仅为80℃，此条件下的负压加热解吸可避免二氯甲烷分解产生腐蚀性的氯化氢。

上述的抽气机17可选用干式真空泵、气体压缩机或者高压头风机。在抽气机17前设置冷凝器12的作用是冷凝去除大部分的吸附质蒸气及液滴和粉尘，减少抽气机17受到吸附质蒸气及液滴和粉尘的影响。优选地，可在抽气机17前增设过滤器，以减少液滴和粉尘对抽气机17的影响。如果选用的抽气机17的机械构造能够承受吸附质蒸气及液滴和粉尘的影响，则可以取消冷凝器12，只使用冷凝器18。

本实施例装置在整个吸附和再生操作及其切换过程中，冷凝器12和18内部及抽气机17内部始终以惰性气体为主，并安装有氧气浓度检测仪表。如果出现设备异常导致氧气浓度高于吸附质蒸气MOC的三分之一，则需补充惰性气体，以防发生爆燃。

本实施例进一步的改进是在同一个吸附塔内部设置n个吸附床和n+1个换热盘管(当换热盘管内通入加热介质时，可用作再生加热器；当换热盘管内通入冷却介质时，可用作冷却器)。这些吸附床和换热盘管交替地设置，即是：吸附塔内部从上往下依次为：第一换热盘管、第一吸附床、第二换热盘管、第二吸附床、……第n个换热盘管、第n个吸附床、第n+1个换热盘管。所述吸附塔进行吸附操作时，所有换热盘管内通入冷却介质，用于移除吸附热，降低吸附床温度，提高吸附分离效率。所述吸附塔进行再生操作时，所有换热盘管内通入加热介质，其再生操作步骤与本实施例以上的说明相同(再生后冷却吸附床时可在所有换热盘管内通入冷却介质)。

当待处理流体为含有难脱附型吸附质的污水时，再生操作需增加炭化和气化步骤。

本实施例图5中，吸附塔A或B及内部的吸附床4和再生加热器7共同构成一套再生装置；图5所示成套装置(包括或不包括虚线连接的设备、冷凝器12及连接管道和切换阀门)为应用该再生装置的吸附装置。与以上的实施例1至5相同，本实施例再生装置布置为再生加热器的加热使得再生装置内部气体能够在再生加热器和吸附床之间发生循环流动，再生加热器提供的热量通过该循环气流传递给吸附床，使吸附剂被加热再生。该核心技术特征同样带来了惰性气体消耗量少、没有废气排放、热效率高、设备简单和成本低等有益效果。

本实施例未提及的部分与以上实施例类似，在此不再赘述。

以上给出了本发明的6个实施例。这些实施例有着相同的核心技术特征，就是“所述再生装置布置为再生加热器的加热使得再生装置内部气体能够在再生加热器和吸附剂床之间发生循环流动，再生加热器提供的热量通过该循环气流传递给吸附剂床，使吸附剂被加热再生”。因此，本发明实施例1至6合案申请符合专利申请的单一性原则。

实施例1中，再生装置炉体内部分隔为吸附剂移动床和垂直气流通道，再生加热器位于吸附剂移动床的下方，再生加热器的加热作用使得吸附剂移动床内部气体向上流动，垂直气流通道内气体向下流动，形成气体的循环流动。

实施例2中，再生装置炉体内部分隔为吸附剂移动床和两个垂直气流通道，一系列的再生加热器位于垂直气流通道内，再生加热器的加热作用使得垂直气流通道内气体向上流动，吸附剂床4内部气体向下流动，形成气体的循环流动。

实施例3中，再生装置活化段炉体内部分隔为吸附剂移动床和垂直气流通道，再生加热器位于垂直气流通道内，再生加热器的加热作用使得垂直气流通道内气体向上流动，吸附剂床内部气体向下流动，形成气体的循环流动。

实施例5中，固定床式吸附塔的顶端和底端分别与换热器壳程的顶端和底端连通，换热器管程加热介质的加热作用使得换热器壳程内部气体向上流动，吸附塔内部气体向下流动，形成气体的循环流动。

实施例6中，固定床式吸附塔内部有吸附床和位于吸附床下方的再生加热器，再生加热器加热产生的热气体向上流动，吸附床内的较冷气体向下流动，形成气体的循环流动。

在这些不同布置方式的实施例中，采用自然对流的循环加热这一共同的核心技术特征带来了以下有益效果：

(1)惰性气体消耗量少。

本发明只是开始再生操作时进行一次性的设备内部惰化，即是用惰性气体置换设备内部的氧气。然后，实施例5和6中，由于吸附塔和换热器是密闭的，外界氧气不会进入设备内部，且再生操作是依靠惰性气体在设备内部自然对流的循环加热将再生加热器的热量传递给吸附床，因此一次性惰化之后的再生操作过程中不再需要向设备内部加入惰性气体。实施例1至3中，在启动再生装置时进行一次性惰化操作之后的连续运转期间主要是依靠惰性气体在设备内部自然对流的循环加热将再生加热器的热量传递给吸附床。但少量外界氧气可能经进料器和出料器泄漏进入设备内部。由于活性炭与氧气发生氧化反应生成一氧化碳和二氧化碳的“自惰化”作用有助于保持设备内部的低氧状态，因此一次性惰化操作之后的连续再生操作期间一般不需要加入惰性气体或者只需要加入少量的惰性气体。

(2)没有或极少废气排放。

实施例5和6中，在整个再生操作期间设备内部始终是一次性惰化操作时加入的惰性气体为主，这些惰性气体在再生加热器的加热作用下发生自然对流在设备内部循环流动，将再生加热器的热量传递给吸附剂床。吸附质解吸产生的吸附质蒸气依靠压力差进入冷凝器冷凝排出。因此，实施例5和6在整个再生操作期间无需向外界排放任何的废气。实施例1至3中，设备内部也同样是一次性惰化操作时加入的那些惰性气体为主，这些惰性气体同样是在再生加热器的加热作用下产生自然对流在设备内部循环流动，将再生加热器的热量传递给吸附剂床。但少量外界氧气可经进料器和出料器泄漏进入设备内部，有时需要向设备内部补充少量的惰性气体。补充惰性气体时再生装置要向外界排放少量的废气。

(3)热效率高。

实施例6利用自然对流的循环加热使整个再生操作期间没有向外界排放任何废气，因此没有废气排放带来的热损失。其唯一的热损失是设备外表面散热损失。在实施例6采用较高操作温度的情况下，设备外表面散热损失大约占再生加热器提供总热量的5％。再生加热器提供总热量的其余部分用于本再生装置的目的，即是供给吸附剂床升温所需的物理显热和吸附质脱附所需的解吸热。这种情况下实施例6的热效率约为95％。实施例5同样利用自然对流的循环加热使整个再生操作期间没有向外界排放任何废气，因此没有废气排放带来的热损失。但实施例5中吸附塔和换热器有各自的设备外壳，吸附塔与换热器之间有连接管道，且吸附塔和换热器具有较大的高度/直径比，设备外表面散热损失大约占再生加热器提供总热量的10％。热效率约为90％。实施例1至3同样利用自然对流的循环加热使再生操作期间极少向外界排放废气，减少了废气排放带来的热损失。除了设备外表面散热损失之外，实施例1至3的再生装置将完成再生的活性炭排出时会有活性炭的显热损失。当活性炭显热能够用热交换设备回收利用时，实施例1至3的热效率约为85％；当活性炭显热未能被回收利用时，实施例1至3的热效率约为65％。

(4)设备简单、成本低。

本发明利用自然对流的循环加热所使用的设备结构十分简单。例如，与水蒸气吹扫再生法相比较，本发明不需要水蒸气锅炉供给水蒸气；本发明冷凝器的冷凝液只含吸附质液体、不含冷凝水，无需做油水分离和处理废水，易于回收吸附质；且本发明再生后不需使用热风机吹干活性炭床的水分。本发明所需设备比水蒸气吹扫再生法大为简化。需要强调的是，本发明提出：对于活性炭床的加热再生，采用自然对流循环优于采用强制对流循环。例如，假如实施例1的垂直气流通道5内增设一台防爆型电动循环风机，该风机驱动再生装置1内部气体按照图1中细实线箭头和细虚线箭头所示路径循环流动，就成为强制对流循环。但这样设置的防爆型电动循环风机要承受数百度以上的高温、细微吸附剂粉尘、吸附质蒸气凝结和腐蚀对于风机结构、电气绝缘和防爆性能的影响，且高速旋转的风机叶片、摩擦或电火花将成为再生装置1内部的粉尘或有机蒸气爆燃的潜在点火源，因此在再生装置1内设置防爆型电动循环风机来实现强制对流循环是十分困难和成本昂贵的。又如，假如实施例3活化段内增设一台文丘里引射器，利用向活化段喷入的水蒸气的引射作用来产生循环气流，也同样可以成为强制对流循环，但需要增加相应的设备成本。本发明利用自然对流的循环加热，在再生装置内部无需设置循环风机、文丘里引射器或其它的机械动力部件，设备结构大为简化，设备成本和运行费用都大幅度下降，且防火防爆安全性能得到了显著提高。

实施例1至6只是用于说明本发明原理的一些实施方式。本发明还有其它许多的具有实用价值的具体实施方式。例如：(1)图2中的炉体2和间壁3可以为圆筒状，炉体2和间壁3之间的环状空隙形成垂直气流通道5，有利于在垂直气流通道5内布置换热盘管，取得更大的换热面积(这种布置方式应该认为是再生装置1内部分隔为两个部分)。(2)图4的一种替换形式是将换热器7设置在低于吸附塔A和B的位置，换热器7与吸附塔A之间只设置一个较大直径的连接管道(及切换阀门)，换热器7与吸附塔B之间只设置一个较大直径的连接管道(及切换阀门)。这种布置方式中，换热器7与吸附塔A或B之间的热、冷气体同样可以发生自然对流交换。(3)图5中吸附剂床4下方的再生加热器7可以安排为只占据吸附剂床4下方空间的一半(就是说吸附剂床4下方空间的一半有再生加热器7，另一半空间是空的)，则再生加热器7的加热使得再生加热器7上方对应的那一半吸附剂床4的气体向上流动，另外一半吸附剂床4内的气体向下流动，形成气体的循环流动。由实施例1至6以及以上的三个例子可见，本发明各实施例都有着众多的等同替换形式和变型布置方式。不管采用何种的自然对流布置方式和何种的物料移动方式和何种的再生加热器等等，所有包含有本发明核心技术特征的实施方式均应属于本发明权利要求的保护范围之内。

本说明书具体实施方式的开始部分列出了活性炭再生的难点。以下说明本发明以适当的方式应对或克服或部分克服了这些难点：

(1)“导热性能差”的应对：活性炭颗粒内部的微孔、中孔和大孔的体积占到活性炭颗粒外形体积的一半左右，这些微孔、中孔和大孔内充满了导热性能极差的气体，因此活性炭的导热系数很小。本发明采用循环气流加热活性炭时，热气体能够从每个活性炭颗粒外部渗透进入其内部的大孔、中孔、微孔，因此一定程度上提高了传热速率。

(2)“解吸速度慢”的应对：本发明采用了较高的再生温度，可以较高的温度传递给吸附质更多的能量，吸附质获得更高的振动能量后就可以一定程度上加快其从微孔经中孔、大孔向外扩散进入气相的内扩散速率。例如，现有技术在120℃的再生温度下，负载苯的活性炭再生约需二至三小时。本发明实施例1中，活性炭被逐渐加热达到600℃高温的情况下，再生时间缩短为一小时以内。

(3)“再生热量需求大”的应对；再生加热提供的热量只应该用来满足吸附质脱附、炭化及气化反应的吸热需求，而不应该向外界排放废气和废热，造成热量的浪费。本发明采用自然对流的循环加热，所耗费的热量只是吸附质脱附、炭化及气化反应的必需吸热以及设备外表面散热。除此之外，本发明没有或极少向外界排出废气和废热，因此降低了再生过程的热能消耗量，一定程度上克服了活性炭“再生热量需求大”的难点。

(4)“耐热性能差”的应对：虽然本发明再生加热器表面温度高达650℃以上，但再生加热器首先加热循环气流，然后循环气流加热活性炭，因此不会造成活性炭被急剧加热损坏或者具回收价值的吸附质被分解、炭化。在实施例1中，活性炭颗粒首先与移动床上部的较低温度气体接触，随后活性炭颗粒在被热气体加热的同时向下移动，再与移动床下部高达600℃温度的热气体接触。该加热历程合理，既可避免活性炭的过热损耗和吸附质的分解或炭化，又可以使活性炭得到较为快速的、均匀的和彻底的再生。本发明较好地克服了活性炭“耐热性能差”的难点。

(5)“防火防爆要求高”的应对：本发明是在惰性气氛中加热活性炭，不会出现活性炭着火燃烧，不会出现吸附质蒸气爆燃。本发明装置开始再生操作时对设备内部进行一次性惰化，随后利用自然对流的循环加热，不再需要持续地向设备内部加入惰性气体，大幅度地减小了惰性气体消耗量，以相当低的成本达到了防火防爆要求。本发明较好地克服了活性炭再生时“防火防爆要求高”的难点。

(6)“腐蚀性”的应对：本发明在惰性气氛下加热活性炭。例如，实施例1在惰性气氛下高温加热再生燃气和烟气脱硫活性炭，获得不具有腐蚀性的单质硫，避免了腐蚀性问题。相比较，现有技术采用水蒸气吹扫再生脱硫活性炭时产生具有强腐蚀性的硫酸。另外，针对易分解产生腐蚀性产物的吸附质，实施例5采用负压加热解吸再生活性炭，可避免产生腐蚀性的分解产物。本发明较好地克服了活性炭再生时产生“腐蚀性”产物的难点。

(7)“氧化损失”的应对：本发明在惰性气氛下加热再生活性炭，避免了活性炭和吸附质的氧化损失，较好地克服了活性炭再生时出现“氧化损失”的难点。

(8)“机械强度不高”的应对：本发明再生装置内部没有运动部件，且气流速度和活性炭移动速度较慢，减少了因机械摩擦和气流夹带造成的活性炭再生损失，较好地克服了活性炭“机械强度不高”的难点。

工业上高效、环保且经济地再生大量活性炭是相当困难的，主要是因为再生速度缓慢且有其它许多方面的限制性因素。提高再生温度可以一定程度上提高吸附质解吸速度。但加热速率过快、温度过高可能造成活性炭颗粒破碎损坏或者使吸附质分解或炭化，吸附质炭化后更加难以去除。现有技术的热气体吹扫再生法的再生温度一般为150℃以下，其中热气体只是一次性地流经活性炭床，提供显热给活性炭，然后降温的热气体向外排放，此时其温度仍有约100℃。因为每立方米热气体从150℃至100℃的显热只足够解吸数克至数十克的吸附质，所以向外排放的每立方米100℃热气体只含数克至数十克的吸附质蒸气，这是很不合理的。

本发明利用再生加热器加热产生的热气体与吸附剂床内部气体的温度差引起的自然对流循环气流将再生加热器的热量提供给吸附剂床，当吸附质解吸进入循环气流时利用压力差驱使吸附质蒸气流入冷凝器来冷凝排出吸附质，从而减少废气和废热排放，这样可以提高热效率、简化设备、降低成本。当吸附剂没有回收价值时，也可以省略冷凝器，将吸附剂蒸气排向其它类型的处理设备。虽然一般情况下自然对流换热相当缓慢。但采用较高的再生加热器温度、提高热侧与冷侧的温度差、增大炉体的高度/直径比、降低吸附剂床层阻力等方法可以增强气体的自然对流循环流动和传热效果。由于活性炭微孔内扩散为再生过程的速率控制步骤，活性炭的再生必然是一个较为缓慢的过程。本发明采用自然对流的循环加热是适合于活性炭解吸速度缓慢的本质属性的。本发明采用自然对流循环加热的核心技术特征带来了惰性气体消耗量少、没有或极少废气排放、热效率高、设备简单和成本低等优点，达到了本发明提供一种高能效、低排放、简单实用的固体吸附剂再生装置的发明目的。

以上的实施例中主要以活性炭再生为例进行说明，本发明同样适用于其它种类吸附剂的再生。但各种吸附剂的特性不同，应该根据吸附剂的性质、吸附质的种类和特性、再生的目的和要求等因素来确定再生操作条件。例如，某些硅胶吸附剂产品的耐热温度仅为150℃，本发明用于再生硅胶吸附剂时最高操作温度不应超过150℃。无机吸附剂如硅胶、活性氧化铝、天然沸石、合成沸石分子筛不与氧气发生反应。如果无机吸附剂解吸产生的吸附质蒸气在空气中不燃烧，则以上实施例给出的操作步骤的第一步“惰化”可以省略。例如，加热再生吸附二氯甲烷的活性氧化铝时，因为活性氧化铝和二氯甲烷在空气中不燃烧，本发明实施时无需惰化。

本发明再生装置在需要惰化的应用场合下一般要设置防爆门和防爆阀(未在附图中示出)。

根据不同的具体情况和应用场合，本发明的实施方式可以进行变动。以下再给出一个较为复杂的例子：

燃煤锅炉烟气含有氮氧化物(主要为一氧化氮)、二氧化硫、烟尘等污染物。炉膛内的高温烟气流经锅炉换热排管、预热器、省煤器后降温至约200℃，再流经旋风除尘器、布袋除尘器或静电除尘器除去大部分烟尘后降温至约120℃，经上述除尘后的烟气一般仍然含有少量的粒径1μ以下的尘粒。本发明的图5所示吸附装置用于净化上述已降温和除尘的燃煤烟气时，图5中的待处理流体即为待处理的燃煤烟气，除了图5所示包括虚线部分的设备外，还需要在待处理烟气进气管道上增设喷水口，在冷凝器12与吸附塔A、B之间增设一个过滤器(过滤器A)，在冷凝器12和抽气机17之间增设一个过滤器(过滤器B)，并在冷凝器18的壳程增设排气口。净化燃煤烟气的操作步骤如下：

(A)增湿-降温：将适量的水喷入待处理烟气管道，水的蒸发和吸热可增加待处理烟气的湿度和降低烟气的温度至100℃以下。

(B)吸附：将待处理烟气通入A塔内流经活性炭床4，烟气含有的一氧化氮被活性炭吸附，并在活性炭表面氧化为二氧化氮。烟气中的过量空气剩余氧、二氧化硫和水蒸气被活性炭吸附后在活性炭表面发生反应生成硫酸。烟气中的微小尘粒被活性炭床4捕集，其中部分尘粒位于活性炭颗粒之间，部分进入活性炭的大孔和中孔内。活性炭吸附氮氧化物和二氧化硫饱和后进入再生操作阶段。

(C)再生：

(1)惰化：关闭A塔的烟气进气阀门，打开A塔的惰化介质进气阀门和净化烟气排气阀门，向A塔通入惰化介质，A塔内原先存在的烟气向下排出后与另一塔的净化烟气混合排走。继续加入惰化介质直至A塔内部气体的氧气浓度低于3％。

(2)吸尘：完成上述惰化步骤后关闭A塔的惰化介质进气阀门和净化烟气排气阀门，打开A塔通向冷凝器12和冷凝器18管道上的阀门。使用抽气机17将A塔内部的气体抽进冷凝器18壳程内部(此时冷凝器18下部与A塔下部之间的连通管道上的阀门关闭)。抽气机17高速抽气使A塔内气压下降，所产生的负压将活性炭床4捕集的微小尘粒吸引进入过滤器A，并收集在过滤器A的滤料上。完成吸尘后降低抽气机17的转速。

(3)加热-升温-解吸：完成上述吸尘步骤后使用内置于A塔的再生加热器7加热A塔内部的气体，再生加热器7加热产生的热气体向上流动，活性炭床4内的冷气体向下流动，形成气体的循环流动，将再生加热器7的热量传递给活性炭床4，使活性炭吸附的二氧化氮解吸，硫酸还原所产生的单质硫解吸。在加热-升温-解吸期间，调节抽气机17的转速从而保持A塔内气压为接近常压。再生加热器7继续加热，直至活性炭床4完全解吸。

(4)冷凝-排气：在上述加热-升温-解吸步骤期间吸附质解吸形成的二氧化氮、单质硫蒸气和少量的一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化硫气体被抽气机17抽出后单质硫蒸气在冷凝器12壳程内部冷凝，液硫排入储罐16。冷凝器18只产生少量冷凝液，可排入储罐19。二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化硫这些不凝性气体量较少，可以储留在冷凝器18壳程内部空间。过滤器B可收集到少量的硫磺粉末和微小尘粒。结束上述加热-升温-解吸-冷凝操作阶段后通过冷凝器18壳程排气口向外排出并回收不凝性气体。然后打开A塔的惰化介质进气阀门，用惰化介质置换A塔、冷凝器12、抽气机17和冷凝器18内部的气体。

(5)冷却：打开冷凝器18下部与A塔下部的连通管道上的阀门，使A塔上部、冷凝器12、抽气机17、冷凝器18至A塔下部经连通管道形成循环回路。保持抽气机17连续运转使惰性气体在循环回路中循环流动。活性炭床4的热量被循环流动惰性气体传递给冷凝器12和18管程中的冷却介质带走。活性炭4降温至常温后结束再生操作，将储罐16和19内的液体排空。

上述的过滤器A和B可选用小型布袋除尘器，其滤料分别选用金属纤维和玻璃纤维。

上述利用图5所示吸附装置净化燃煤烟气的实施方式的主要优点是：热效率高(因再生过程极少排出废气和废热)、活性炭损耗极低(因固定床内的活性炭没有机械摩擦损失，且在惰化气氛下再生活性炭时活性炭氧化损失极低)、可回收没有腐蚀性的液硫、惰化介质消耗量低(因只需一次性惰化)、防火防爆安全性高。

与以上类似，本发明图3和4所示吸附装置适当变动后也可用于净化燃煤烟气。

以上实施例给出了本发明应用于回收有机溶剂用活性炭、除汞活性炭、燃气和工业废气脱硫活性炭、自来水厂净水活性炭、冶金工业提金活性炭、制药企业产品精制用粉末活性炭、工业废气净化用活性炭、工业污水净化用活性炭、以及燃煤烟气脱硫脱硝活性炭再生的具体实施方式。本说明书已经清楚地说明了本发明的技术原理、实施方式和有益效果，使得本领域普通技术人员能够明了为何和如何实施本发明和所能获得的好处。但是，这些实施例只是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。由于人们使用的固体吸附剂种类繁多，吸附装置更是形式多样，在不同行业/技术领域有许多不同用途、不同类型和不同规模的吸附装置，所处理的吸附质可以是任何气态或液态物质。本说明书不可能逐一针对每种具体情况给出本发明的具体实施方式，在此不需要也不可能对本发明所有的实施方式予以穷举。

对于所属领域的普通技术人员来说，在上述实施例的基础上可以根据具体情况做出其它不同形式的变化或变动。例如，以上实施例1的图1采用了依靠活性炭自身重力推动的移动床的形式。显而易见的是，图1的再生装置1内部的活性炭移动床4可以改为采用其它的床型如输送床、旋转床、流化床、载流床、利用其它类型机械动力驱动的移动床等。虽然在实施例5和6中吸附塔的数目只有两个，显而易见的是本发明可以根据实际需要采用3个、4个或更多数目的吸附塔。当吸附塔数目大于3时，本发明可以与回热循环、回质循环、多效循环、热泵循环等现有技术进行组合应用。这些类似的根据具体情况或需求所能作出的变化或改动对于所属领域的普通技术人员来说是显而易见的，无需付出创新性的劳动。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、简化、替代、添加、组合、修饰、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.固体吸附剂再生装置，其特征在于：包括再生装置，所述再生装置包括再生加热器和吸附剂床，所述再生装置布置为再生加热器的加热使得再生装置内部气体能够在再生加热器和吸附剂床之间发生循环流动，再生加热器提供的热量通过该循环气流传递给吸附剂床，使吸附剂被加热再生。

2.根据权利要求1所述的固体吸附剂再生装置，其特征在于：所述再生装置的炉体内部分隔为两个部分，这两个部分的顶端相互连通，这两个部分的底端也相互连通，再生加热器位于其中一个部分，或者，所述再生装置的炉体内部分隔为三个部分，这三个部分的顶端相互连通，这三个部分的底端也相互连通，吸附剂床位于其中一个部分，再生加热器位于其余的两个部分。

3.根据权利要求1所述的固体吸附剂再生装置，其特征在于：所述再生装置的炉体由间壁分隔为吸附剂移动床和垂直气流通道，所述吸附剂移动床由透气漏斗支撑，再生加热器设置在透气漏斗的下方，再生装置的炉体顶部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂进料器，再生装置的炉体底部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂出料器，所述透气漏斗的下料管连接所述吸附剂出料器。

4.根据权利要求1所述的固体吸附剂再生装置，其特征在于：所述再生装置依次由干燥段、炭化段、活化段和冷却段构成，干燥段、炭化段和活化段的炉体由间壁分隔为吸附剂移动床和垂直气流通道，冷却段为吸附剂移动床，所述各段吸附剂移动床分别由各段的透气漏斗支撑，干燥段和炭化段的再生加热器设置在透气漏斗的下方，活化段的再生加热器设置在垂直气流通道内部，再生装置的炉体顶部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂进料器，各段之间设有吸附剂出料器，各段的支撑吸附剂移动床的透气漏斗的下料管连接各段的吸附剂出料器，所述再生装置的炉体底部与吸附剂移动床相对应的位置设有吸附剂出料器，干燥段的炉体上设有水蒸气排出口，炭化段的炉体上设有吸附剂蒸气排出口，活化段的炉体上设有水蒸气进口，冷却段的底端和顶端分别设有冷却气体的进口和出口。

5.应用权利要求1-4所述再生装置的吸附装置，其特征在于，包括以上任一项所述的再生装置。

6.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于：所述吸附装置包括移动床式吸附塔，所述移动床式吸附塔的底部和顶部分别设有吸附剂出料器和进料器，还包括有饱和吸附剂输送管线和再生吸附剂输送管线，所述移动床式吸附塔的出料器和再生装置的进料器分别连接所述饱和吸附剂输送管线的进料端和出料端，所述移动床式吸附塔的进料器和再生装置的出料器分别连接所述再生吸附剂输送管线的出料端和进料端。

7.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于：所述吸附装置包括若干个固定床式吸附塔和用作再生加热器的换热器，所述若干个固定床式吸附塔的上端与所述换热器的上端相互连通，所述若干个固定床式吸附塔的下端与所述换热器的下端相互连通，所述若干个固定床式吸附塔与所述换热器的连通管道上设有阀门。

8.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于：所述吸附装置包括若干个固定床式吸附塔，所述若干个固定床式吸附塔的内部在吸附床下方设有再生加热器。

9.根据权利要求5所述的吸附装置，其特征在于：还包括有第一冷凝器、抽气机和第二冷凝器，所述固定床式吸附塔的顶端、第一冷凝器、抽气机、第二冷凝器和固定床式吸附塔的底端依次通过管道连接成循环回路，所述固定床式吸附塔的顶端与第一冷凝器之间的连接管道上设有阀门，所述第二冷凝器与所述固定床式吸附塔的底端之间的连接管道上设有阀门，所述固定床式吸附塔内部设置n个吸附床和n+1个换热盘管，这些吸附床和换热盘管交替地设置，在所述固定床式吸附塔内部从上往下依次为第一换热盘管、第一吸附床、第二换热盘管、第二吸附床、直至第n个换热盘管、第n个吸附床、第n+1个换热盘管。

10.根据权利要求6所述的吸附装置，其特征在于：上述任一项所述的再生装置或吸附装置还设有与再生装置内部连通的冷凝器，上述任一项所述的再生装置或吸附装置还设有惰化介质进口。