CN109985610B - 一种基于自维持燃烧的活性炭再生装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于自维持燃烧的活性炭再生装置及方法，主要针对于吸附了挥发性有机物或气态无机物的废弃活性炭的高效再生，在废弃活性炭颗粒固定床一侧通入氧化剂，另一侧布置点火装置，沿氧化剂流动方向布置多个热电偶传感器及观察窗用以监测燃烧过程。本发明通过合理控制氧化剂流量在活性炭床内实现自维持式欠氧燃烧，形成的火焰贯穿整个床层，向氧化剂来流方向移动，从而实现废弃活性炭的再生，同时产生的再生后的尾气可进行直接回收利用或燃烧利用，从而可满足化工、环保、电厂、石化、家具等各行业中的废弃活性炭的再生需求，因此具有良好的实际应用之价值。

Description

一种基于自维持燃烧的活性炭再生装置及方法

技术领域

本发明属于环保节能技术领域，具体涉及一种基于自维持燃烧的活性炭再生装置及方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

面临日益严峻的环保压力，利用活性炭高效的吸附性能进行工业废气中挥发性有机物(VOCs)等有害气体去除、工业污水中重金属等有害物质处理、化石燃料利用过程中CO₂捕集等已成为避免工业生产带来环境问题的重要举措。但是，随着活性炭的大量使用，废弃活性炭的处置问题日益突出，并且《国家危险废物名录》明确规定，吸附了VOCs、重金属等污染物的废弃活性炭属于危险废弃物，填埋或直接焚烧的处置方式会对土壤、大气、水源造成严重污染，被国家法规明令禁止。鉴于活性炭生产成本较为昂贵的现实，对废弃活性炭进行再生，从而实现活性炭的重复利用，不仅可以解决废弃活性炭的处置问题，还能实现活性炭的循环利用，避免资源浪费。

目前，废弃活性炭再生方法主要包括加热再生、化学再生、和生物再生等技术，但这些技术或多或少存在再生条件苛刻、再生效率低、运行时间长、能耗大、二次污染等问题。以最为普遍应用的加热再生技术为例，发明人发现，由于需要外部加热热源，及持续提供蒸汽或惰性气体，加热再生法能耗较大，再生成本约为新鲜活性炭的60％～80％。此外，受加热方式的影响，再生效果的均匀性常常难以保证。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置及方法，本发明主要针对于吸附了挥发性有机物(包括但不限于醇、醚、苯、醛、油气等)或气态无机物(包括但不限于二氧化碳、水蒸气等)的废弃活性炭的高效再生，可满足化工、环保、电厂、石化、家具等各行业各领域中的废弃活性炭的再生需求，因此具有良好的实际应用之价值。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的第一个方面，提供一种基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置，所述装置包括在活性炭固定床一端连接氧化剂管路，另一端设置点火装置，所述废弃活性炭再生装置沿氧化剂流动方向布置若干测温装置和观察装置；

进一步的，所述基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置可以是一种吸附-再生一体式装置；即在常规活性炭吸附床基础上通过上述设置完成，即可通过诸如阀门等实现活性炭床在吸附(此时仅通入工业废气)和再生(此时停止通入工业废气，仅通入氧化剂)两种工况之间切换；同时本发明的废弃活性炭再生装置也可为单独的再生装置，即对回收的废弃活性炭颗粒进行集中再生处理。

更进一步的，基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置为吸附-再生一体式装置时，所述装置包括在活性炭吸附床输入端连接氧化剂管路，输出端设置点火装置，所述废弃活性炭再生装置沿氧化剂流动方向布置若干测温装置和观察装置；特别是在靠近氧化剂管路一端设置测温装置和观察装置；

其中，所述点火装置优选为电热丝或电火花点火器；较为廉价，易于推广使用；

再生时，所述氧化剂管路通入氧化剂，所述氧化剂为常温空气，也可为其他常温氧化性的气体，如O₂/N₂、O₂/CO₂混合气；

其中，所述测温装置优选为热电偶传感器，用于监测再生过程中火焰温度；

所述观察装置优选为观察窗，用于观察火焰面传播位置；

进一步的，可在活性炭固定床的两端设置多孔状透风挡板用于抑制活性炭颗粒流化；

本发明的第二个方面，提供一种基于自维持燃烧的废弃活性炭再生的方法，所述方法基于“贯穿式燃烧现象”，即在欠氧工况下，火焰能够在消耗微量活性炭的同时，“掠过”颗粒表面、逆着氧化剂流动方向传播并逐渐贯穿整个活性炭床，具体的，所述方法包括：

--在活性炭固定床一端通入氧化剂；

--控制氧化剂流量，使床内表观流速小于活性炭颗粒的临界流化速度(即处于固定床状态)；

--在活性炭固定床另一端对活性炭固定床实施点火，床内形成稳定火焰面后关闭点火源；

--监测火焰面贯穿活性炭床层、向氧化剂入口侧传播的过程及燃烧状况(火焰面传播方向与氧化剂来流方向呈对向模式)，火焰在传播过程中依次加热床内几乎所有的废弃活性炭颗粒，从而实现理想的再生效果；所述火焰面的燃烧处于欠氧工况，再生过程所需热量主要来自有机吸附质的燃烧及少量活性炭颗粒的表面燃烧；

--火焰传播至活性炭固定床输入端时，停止通入氧化剂；此时再生过程结束。

其中，所述废弃活性炭包括吸附挥发性有机物和/或气态无机物的废弃活性炭；

更进一步的，所述挥发性有机物包括但不限于醇、醚、苯、醛、油气；

所述气态无机物包括但不限于二氧化碳、水蒸气；

所述活性炭粒径小于30目；

所述氧化剂为常温空气，也可为其他常温氧化性的气体，如O₂/N₂或O₂/CO₂混合气；控制氧化剂表观流速为0.01～0.1m/s；经实验证实，通过调整氧化剂流量，能够有效降低再生过程中的活性炭质量损耗，有效提高再生活性炭吸附性能，或者有效延长活性炭使用寿命；

本发明的第三个方面，提供上述活性炭再生装置和/或方法在废弃活性炭再生领域中的应用。

所述废弃活性炭再生领域包括但不限于化工、环保、电厂、石化、家具等。

需要说明的是，上述活性炭再生装置和/或方法能够提供高浓度挥发性吸附质的再生尾气，再生装置可直接连接吸附质回收装置实现吸附质的回收利用；对于挥发性有机吸附质而言，再生尾气还可以可直接导入燃烧装置，作为燃料直接燃烧利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)依靠活性炭内吸附的挥发性有机物和少量活性炭的燃烧实现再生，期间仅需提供少量氧化剂(一般为常温空气)，无需提供辅助热源及其他大功率动力装置，相对传统再生方法，具有超低能耗特征。

(2)废弃活性炭的再生时间取决于火焰的传播速度(一般2～5cm/min)，对于2m高的活性炭床而言，仅需要40～100min的再生时间，因此本发明提出的再生方法再生速度快，用时短。

(3)与加热再生法从外向内的传热特征不同，在本发明所基于的贯穿式燃烧过程中，火焰锋面的燃烧区即是再生热源，存在于废弃活性炭颗粒间隙和颗粒孔隙内部，大大缩短再生过程热量传递所需时间，且受热均匀，因此脱附效率极佳。

(4)贯穿式燃烧的再生方法能够燃烧废弃活性炭内吸附的挥发性有机物，从而对其进行再生，活性炭自身消耗较少，因此该再生方法活性炭质量损耗率较低，使得活性炭循环使用次数增加，使用寿命延长。

(5)火焰锋面在贯穿活性炭床的过程中，能有效改善活性炭的孔隙结构，提高再生后活性炭单位质量吸附能力和吸附速率。在某些情形下，相对新鲜活性炭而言，多次再生后活性炭总吸附量不降反升。

(6)该废弃活性炭再生方法对活性炭和吸附质适用范围广，可实现吸附了不同挥发性有机物和无机物的废弃活性炭的高效再生，可满足化工、环保、电厂、石化、家具等各行业中的废弃活性炭的再生需求。

(7)贯穿式燃烧再生方法设备投资少，操作简单。

(8)通过贯穿式燃烧再生方法，在再生装置输出端可以获得高浓度挥发性吸附质的再生尾气，有利于吸附质的回收；对于有机吸附质而言，也可直接燃烧提供热能。

综上，本发明提出的基于自维持、贯穿式燃烧的活性炭再生装置及方法具有良好的实际应用之价值。

附图说明

图1为本发明实施例1活性炭再生装置示意图；其中，1-活性炭床；2-点火装置，3-热电偶传感器，4-布风板；

图2为本发明活性炭再生装置工作状态示意图；图2(a)为竖直式情形一；图2(b)为竖直式情形二；图2(c)为水平式；

图3为本发明废弃活性炭再生法的再生过程示意图；

图4为本发明废弃活性炭再生时再生尾气中高浓度挥发性有机物直接燃烧示意图：吸附质为乙醇，再生氧化剂为0.065m/s空气；

图5为本发明活性炭再生装置产生高浓度吸附质再生尾气的两种应用情形：图5(a)为再生装置与回收装置连接，用于吸附质回收；图5(b)为再生装置与燃烧装置连接，将有机吸附质作为辅助燃料进行燃烧利用；其中，1-活性炭再生装置；2-回收装置；3-燃烧装置。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如前所述，现有技术进行活性炭再生过程中，由于需要外部加热热源，及持续提供蒸汽或惰性气体，加热再生法能耗较大，再生成本约为新鲜活性炭的60％～80％。此外，受加热方式的影响，再生效果的均匀性常常难以保证。

有鉴于此，本发明的一个具体实施方式中，提供一种基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置，所述装置包括在活性炭吸附床输入端连接氧化剂管路，输出端设置点火装置，所述废弃活性炭再生装置沿氧化剂流动方向布置若干测温装置和观察装置；特别是在靠近氧化剂管路一端设置测温装置和观察装置；

本发明的又一具体实施方式中，所述点火装置优选为电热丝或电火花点火器；较为廉价，易于推广使用；

再生时，所述氧化剂管路通入氧化剂，所述氧化剂为常温空气，也可为其他氧化性的气体，如O₂/N₂、O₂/CO₂混合气；

其中，所述测温装置为热电偶传感器，用于监测再生过程中火焰温度；

所述观察装置优选为观察窗，用于观察火焰面传播位置。

需要说明的是，上述基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置是一种吸附-再生一体式装置；即在常规活性炭吸附床基础上设置完成，可通过诸如阀门等实现活性炭床在吸附(此时仅通入工业废气)和再生(此时停止通入工业废气，仅通入氧化剂)两种工况之间切换；同时本发明的废弃活性炭再生装置也可为单独的再生装置，对回收的废弃活性炭颗粒进行集中再生处理。

同时，本发明中基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置可适用的工作情形见附图2，可实现废弃活性炭再生装置的竖直式或水平式运行；需要强调的是，氧化剂管路接入位置与点火装置位置分别在活性炭床的两端；一般的，将氧化剂管路置于活性炭吸附床输入端(即作为普通活性炭吸附床装置使用时工业废气输入端)，将点火装置置于活性炭吸附床输出端一侧(即作为普通活性炭吸附床装置使用时工业废气经净化后的输出端)。

本发明的又一具体实施方式中，在活性炭吸附床两端布置布风板，抑制活性炭颗粒流化，此时可放宽氧化剂流量范围，再生结束时须停止氧化剂管路供气。

本发明的又一具体实施方式中，所述自维持燃烧的废弃活性炭再生装置与吸附质回收装置和/或燃烧装置连接，将经自维持燃烧的废弃活性炭再生装置处理产生的再生后尾气进行液化回收利用或者燃烧利用。

本发明的又一具体实施方式中，提供一种基于自维持燃烧的废弃活性炭再生的方法，所述方法包括：

1)在活性炭吸附床输入端通入氧化剂，使饱和活性炭吸附床由吸附状态切换至再生状态；

2)调控氧化剂流量，使床内表观流速小于活性炭颗粒的临界流化速度(即处于固定床状态)；

3)开启靠近活性炭吸附床输出端一侧的点火装置实施点火，待床内形成稳定火焰面后即关闭点火装置；

4)通过热电偶传感器和观察窗，监测火焰面贯穿活性炭床层、向氧化剂入口侧传播的过程及燃烧状况(即火焰面传播方向与氧化剂来流方向呈对向模式)，该过程示意图见附图3，火焰在传播过程中依次加热床内几乎所有废弃活性炭颗粒，并实现理想的再生效果；所述火焰面的燃烧处于欠氧工况，再生过程所需热量主要来自有机吸附质的燃烧及少量活性炭颗粒的表面燃烧；欠氧工况的控制主要基于对氧化剂流量的控制；

5)火焰传播至活性炭吸附床输入端，关闭氧化剂。此时再生过程结束，对于基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置(吸附-再生一体式装置)而言，活性炭吸附床可切换至吸附模式。

本发明的又一具体实施方式中，所述废弃活性炭包括吸附挥发性有机物和/或气态无机物的废弃活性炭；

本发明的又一具体实施方式中，所述挥发性有机物包括但不限于醇、醚、苯、醛、油气；

本发明的又一具体实施方式中，所述气态无机物包括但不限于二氧化碳、水蒸气；

本发明的又一具体实施方式中，所述活性炭粒径小于30目；

本发明的又一具体实施方式中，所述氧化剂为常温空气，也可为其他常温氧化性的气体，如O₂/N₂或O₂/CO₂混合气；控制氧化剂表观流速为0.01～0.1m/s；经实验证实，通过控制氧化剂表观流量，能够降低再生过程中的活性炭损耗，有效提高再生活性炭吸附性能，或者有效延长活性炭使用寿命；

本发明的又一具体实施方式中，所述基于自维持燃烧的废弃活性炭再生的方法产生的再生后尾气可进行直接回收利用或者燃烧利用；

本发明的废弃活性炭再生方法基于贯穿式自维持燃烧理论提出，涉及燃烧过程中的化学反应动力学和传热传质过程之间的耦合作用，其具有以下特点：

(1)再生过程中，废弃活性炭床内会形成稳定火焰面，逆着氧化剂流动方向传播；

(2)通过合理控制氧化剂流量及氧化剂的氧浓度，使燃烧处于适当的欠氧条件，该燃烧过程放出的热量主要来自有机吸附质和少量活性炭的燃烧，从而为活性炭再生提供适宜温度(～800℃)；

(3)再生过程中，火焰面能够蔓延至所有活性炭颗粒，甚至颗粒孔隙内，确保活性炭颗粒被均匀加热，保证优良的再生效果；

(4)再生尾气中挥发性吸附质浓度极高，适合吸附质的回收，对于挥发性有机吸附质而言，还可直接燃烧利用(见图4和图5)。

本发明的又一具体实施方式中，提供上述活性炭再生装置和/或方法在废弃活性炭再生领域中的应用。上述上述活性炭再生装置和/或方法产生的再生后尾气可进行直接回收利用或者燃烧利用。所述废弃活性炭再生领域包括但不限于化工、环保、电厂、石化、家具等。

为凸显本发明提出的活性炭再生方法的技术优势，下面结合具体实施例对其进行说明。

实施例一

在实施例一中，如附图1所示，提供一种基于自维持燃烧的废弃活性炭再生装置，所述装置包括在常规活性炭吸附床工业废气输入端连接氧化剂管路，输出端一侧设置点火装置电热丝，所述废弃活性炭再生装置沿氧化剂流动方向布置热电偶传感器和观察窗，输入端一侧设置布风板；基于该装置，对一种饱和吸附了乙醇的废弃活性炭(活性炭粒径为10～24目)进行了贯穿式燃烧的再生实验。再生时，通入废弃活性炭床内的常温空气的表观流速为0.065m/s。为考察贯穿式燃烧再生方法的有效性，对再生活性炭进行吸附实验。本实施例中对该废弃活性炭前后进行了五次再生-吸附循环实验，活性炭的再生率及对乙醇的吸附能力、吸附速率和总吸附量等数据见表1。

由表1可知，在贯穿式燃烧的再生过程中，活性炭会有少量消耗，五次再生后再生率仍高达89.1％，平均单次再生活性炭损耗率仅为2.18％，明显低于传统的加热再生法(单次再生损耗率为5～15％)，贯穿式燃烧再生法的优势明显。其次，再生活性炭的吸附能力和吸附速率均得到一定程度提高，五次再生后，活性炭对乙醇的吸附能力和吸附速率分别为0.360g/g和4.69mg/(g·min)，均高于新鲜活性炭。这说明贯穿式燃烧能够改善活性炭的孔隙结构，使之更容易吸附乙醇。

表1

注：AC表示活性炭，0～5表示活性炭再生次数，其中AC0为新鲜活性炭，下同；

再生率：再生活性炭质量占新鲜活性炭质量的百分比(％)，下同；

吸附能力：单位质量活性炭吸附至饱和状态时所吸附的吸附质的质量(g/g)，下同；

吸附速率：在稳定吸附过程中，单位质量的活性炭在单位时间内所吸附的吸附质质量(mg/(g·min))，下同；

总吸附量：整个活性炭床对吸附质的吸附质量占新鲜活性炭床对吸附质所吸附质量的百分比(％)，下同。

实施例二

在实施例二中，所用废弃活性炭同于实施例一，即吸附了乙醇的饱和废弃活性炭(10～24目)。此时再生过程中空气的表观流速控制为0.033m/s。结合实施例一，实施例二将考察空气流量对吸附乙醇的废弃活性炭再生效果影响。该废弃活性炭四次再生-吸附循环实验后的数据见表2。

由表2可知，降低再生空气流量至0.033m/s后，再生活性炭对乙醇的吸附性能稍有降低，主要表现在吸附能力的降低。但是，相对新鲜活性炭而言，四次再生后活性炭对乙醇吸附能力的降低率不足4％。同时，四次再生后，活性炭总吸附量变化很小，仅降低5.5％，仍远高于传统的高温加热再生法。另外，需要强调的是，再生空气流量的降低，明显降低了再生过程中的活性炭损耗，单次再生活性炭损耗率仅为0.525％，这意味着，适当降低再生空气流量，能够在保证吸附效率的情况下大大延长活性炭的使用寿命。因此，可以通过控制再生时空气流量，提高再生活性炭吸附性能，或者延长活性炭使用寿命。

表2

实施例三

在实施例三中，对另一种吸附了乙醇的饱和废弃活性炭(活性炭粒径为4～6目)进行了贯穿式燃烧的再生实验。此时再生过程中空气的表观流速控制为0.065m/s。结合实施例一，该实施例将考察该再生方法对不同活性炭的适用性。该废弃活性炭五次再生-吸附循环实验后的数据见表3。

对于该废弃活性炭而言，贯穿式燃烧仍可实现其高效再生：1)再生后活性炭吸附能力和吸附速率均得到提高，五次再生后仍好于新鲜活性炭；2)五次再生后，活性炭平均单次损耗率为4.56％，对于加热再生法仍具有明显的优势；3)再生后活性炭总吸附量先增加后减少，五次再生后总吸附量为新鲜活性炭的92.3％。对比表1和表3可以发现，贯穿式燃烧对两种废弃活性炭均表现出高效的再生效果，因此该再生方法对于不同的活性炭均表现出适用性。

表3

实施例四

在实施例四中，对一种吸附了CO₂的饱和废弃活性炭(活性炭粒径为10～24目)进行了贯穿式燃烧的再生实验，通过该实施例考察贯穿式燃烧的再生方法在CO₂捕集领域的应用潜能，以及对活性炭内气相无机物的脱附效果。再生时通入废弃活性炭床内的常温空气的表观流速为0.065m/s。本实施例中对该废弃活性炭前后进行了四次再生-吸附循环实验，相关实验数据见表4。

由表4可知，四次再生后，活性炭再生率为67.2％，平均单次损耗率为8.2％，处于可接受范围内。CO₂为非可燃质，再生时所需热量由活性炭自身燃烧提供，因此单次损耗率相比实施例一至三要高。令人意外的是，再生活性炭对CO₂的吸附能力提升了近一倍，并且再生次数增加，活性炭的吸附能力呈升高趋势。由于再生活性炭吸附能力极大增强，纵使活性炭再生率稍有降低，但是再生活性炭对CO₂的总吸附量反而增加。四次再生后，总吸附量仍高达新鲜活性炭的111.5％。因此，贯穿式燃烧在吸附了CO₂的废弃活性炭的再生过程中，表现出极为优异的再生性能。

表4

实施例五

本实施例中使用的废弃活性炭与实施例四相同，均为吸附了CO₂的10～24目活性炭。不同之处是，再生时通入活性炭床的空气流量控制为0.049m/s。四次再生-吸附循环实验的实验数据见表5。

由表5可知，在吸附了CO₂的废弃活性炭的再生过程中，适当降低再生空气流量，可以不同程度提高再生活性炭的再生率和对CO₂的吸附能力，其中对吸附能力的提升作用更为明显：四次再生后的吸附能力为115.8mg/g，高于实施例四的111.3mg/g。

表5

实施例六

本实施例中使用的废弃活性炭为吸附了苯的10～24目活性炭，再生时氧化剂为常温空气，表观流量控制为0.065m/s。该活性炭进行四次吸附-再生循环实验的相关数据见表6。

由表6可知，经过四次再生后，活性炭再生率为69.2％(活性炭单次再生损耗率为7.7％)。并且，再生后活性炭对苯的吸附能力并没有明显降低，吸附速率却有明显提高。四次再生后，活性炭对苯的总吸附量为69.1％。由于无需辅助热源以及其他大功率动力装置，这些再生数据相对传统加热再生法仍具有竞争力，这说明即使对于更为复杂的挥发性有机物，贯穿式燃烧的再生方法仍可以对相应废弃活性炭进行有效再生。但是，这些再生数据却比实施例一至三差很多，所以活性炭吸附的挥发性有机物的物性对贯穿式燃烧的再生效果影响很大。

表6

实施例七

本实施例所用废弃活性炭与实施例六相同，均为吸附了苯的10～24目的活性炭，再生条件为表观流速为0.033m/s的常温空气。表7为该活性炭四次吸附-再生循环实验的相关数据。对比实施例六可以发现，降低空气流速，贯穿式燃烧对吸附苯的废弃活性炭的再生影响很弱。这与再生吸附了乙醇(实施例一至三)和CO₂(实施例四和五)的废弃活性炭的再生情况不同。这说明，对于更为复杂的挥发性有机物而言，单纯改变氧化剂(空气)流量无法有效改善贯穿式燃烧对废弃活性炭的再生性能。

表7

实施例八

本实施例所用废弃活性炭与实施例六相同，均为吸附了苯的10～24目的饱和活性炭，再生所用氧化剂为表观流速为0.033m/s、氧气浓度为50％的O₂/N₂混合气。结合实施例七，本实施例将考察氧化剂的氧浓度对吸附了苯的废弃活性炭再生影响。表8为该活性炭四次吸附-再生循环实验的活性炭再生率以及再生活性炭对苯的吸附能力、吸附速率和总吸附量的实验数据。

结合实施例六和实施例七可知，适当提高废弃活性炭再生时氧化剂浓度，不仅可以提升再生活性炭再吸附效率，还降低了活性炭再生过程中的损耗：四次再生后，吸附能力和吸附速率均高于新鲜活性炭，对苯的总吸附量为新鲜活性炭的81.6％，单次再生损耗为5.125％。因此，提高氧浓度的优势是，强化了再生过程中苯与氧之间的气相氧化，抑制了活性炭自身消耗，同时有效改善了活性炭的孔隙结构。

表8

实施例九

本实施例所用废弃活性炭为吸附了汽油的10～24目的饱和活性炭。汽油为更为复杂的大分子挥发性有机物，可用于模拟石油化工过程中产生的含油废气。本实施例将考察贯穿式燃烧的再生方法对石油化工领域的废弃活性炭再生的可行性。再生所用氧化剂为表观流速为0.038m/s、氧气浓度为57％的O₂/N₂混合气。该活性炭四次吸附-再生循环实验的活性炭再生率以及再生活性炭对汽油的吸附能力、吸附速率和总吸附量等实验数据见表9。

由表9可知，四次再生后，活性炭再生率为74.6％，单次再生损耗率为6.35％，再生后活性炭的吸附能力得到提高，对应地，总吸附量降低为80.2％。所以，该再生方法也可用于吸附了油气的废弃活性炭的再生。

表9

应注意的是，以上实例仅用于说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照所给出的实例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员可根据需要对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种基于自维持燃烧的活性炭再生装置，其特征在于，所述装置包括在活性炭固定床一端连接氧化剂管路，另一端设置点火装置，所述活性炭再生装置沿氧化剂流动方向布置若干测温装置和观察装置。

2.如权利要求1所述的一种基于自维持燃烧的活性炭再生装置，其特征在于，所述基于自维持燃烧的活性炭再生装置为吸附-再生一体式装置，实现活性炭吸附床在吸附和再生两种工况之间切换；或单独的再生装置，即对回收的废弃活性炭颗粒进行集中再生处理。

3.如权利要求1所述的一种活性炭再生装置，其特征在于，所述点火装置为电热丝或电火花点火器；

所述测温装置为热电偶传感器；所述观察装置为观察窗。

4.如权利要求1所述的一种活性炭再生装置，其特征在于，在活性炭固定床一端或两端布置布风板。

5.一种基于自维持燃烧的活性炭再生的方法，其特征在于，所述方法包括：

--在活性炭固定床一端通入氧化剂；

--调控氧化剂流量，使床内表观流速小于活性炭颗粒的临界流化速度，即处于固定床状态；

--在活性炭吸附床另一端对活性炭固定实施点火，床内形成稳定火焰面后关闭点火源；

--监测火焰面贯穿活性炭床层、向氧化剂入口侧传播的过程及燃烧状况；控制所述火焰面的燃烧处于欠氧工况；

--火焰传播至活性炭固定床输入端，停止通入氧化剂。

6.如权利要求5所述的一种基于自维持燃烧的活性炭再生的方法，其特征在于，所述活性炭包括吸附挥发性有机物和/或气态无机物的废弃活性炭。

7.如权利要求6所述的一种基于自维持燃烧的活性炭再生的方法，其特征在于，所述挥发性有机物包括但不限于醇、醚、苯、醛、油气；

所述气态无机物包括但不限于二氧化碳、水蒸气。

8.如权利要求5所述的一种基于自维持燃烧的活性炭再生的方法，其特征在于，所述氧化剂为常温空气或其他氧化性的气体，控制氧化剂表观流速为0.01～0.1m/s。

9.如权利要求8所述的一种基于自维持燃烧的活性炭再生的方法，其特征在于，所述氧化剂为O₂/N₂或O₂/CO₂混合气。

10.权利要求1-4任一项所述活性炭再生装置和/或权利要求5-9任一项所述活性炭再生的方法在废弃活性炭再生领域中的应用；所述废弃活性炭再生领域包括但不限于化工、环保、电厂、石化、家具。

11.如权利要求10所述应用，其特征在于，应用方法包括：对再生后尾气进行回收利用和/或燃烧利用。