CN113231051A - 一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法 - Google Patents

一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113231051A
CN113231051A CN202110454971.3A CN202110454971A CN113231051A CN 113231051 A CN113231051 A CN 113231051A CN 202110454971 A CN202110454971 A CN 202110454971A CN 113231051 A CN113231051 A CN 113231051A
Authority
CN
China
Prior art keywords
activated carbon
regeneration
section
activation section
air inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110454971.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113231051B (zh
Inventor
聂欣
廖科
郑世元
陈祁
廖海波
崔鑫
吕明
徐江荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN202110454971.3A priority Critical patent/CN113231051B/zh
Publication of CN113231051A publication Critical patent/CN113231051A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113231051B publication Critical patent/CN113231051B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3416—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising free carbon, e.g. activated carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3483—Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/40096—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating by using electrical resistance heating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法；该电热再生系统包括供气装置和依次串联的清洁段、中期活化段、最终活化段。清洁段、中期活化段和最终活化段均包括一个或依次串联的多个再生单元。所述再生单元包括再生炉、电极和温度传感器。再生炉内设置有再生流道腔。两个电极分别设置在再生流道腔的两侧。温度传感器设置在再生流道腔内。本发明将活性炭的再生分为三段，在清洁段通过通入空气的方式提高活性炭上的有机物的氧化速度，在中期活化段利用水蒸气重新暴露出活性炭的基本微晶表面，在最终活化段利用二氧化碳和水蒸气的共同作用，使得活性炭上的孔隙拓宽、加深，从而提高再生后活性炭的吸附能力。

Description

一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种分段进气热再生系统及其方法。
背景技术
活性炭结构复杂,含有丰富的孔隙结构,有别于金刚石中碳原子规律性排列,其微晶炭的无规则排列跟石墨结晶较相似。活性炭的高化学稳定性和良好的机械强度以及吸附饱和后再生能循环使用等特点，而在再生的过程中不同温度段发生的反应也有差异，所以仅仅通过升高温度来再生达到的再生率并不算最好。
发明内容
本发明的目的是对活性炭再生过程中活性炭的再生率的提高，不同温度段通入不同的气体来提高活性炭的再生率，可以做到对资源的循环利用，减少使用成本，即一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法。
本发明一种分段进气式活性炭电热再生系统，包括供气装置和依次串联的清洁段、中期活化段、最终活化段。清洁段、中期活化段和最终活化段均包括一个或依次串联的多个再生单元。所述再生单元包括再生炉、电极和温度传感器。再生炉内设置有再生流道腔。两个电极分别设置在再生流道腔的两侧。温度传感器设置在再生流道腔内。供气装置包括空气源、CO2气源和蒸汽源。空气源用于输出空气，连接到清洁段内的再生流道腔。CO2气源用于输出CO2气体，连接到最终活化段内的再生流道腔。蒸汽源用于输出水蒸气，连接到中期活化段和最终活化段内的再生流道腔。
作为优选，所述清洁段的输入口连接到用于存放待再生活性炭的废料存储仓。所述最终活化段的输出口连接到用于存放再生后活性炭的物料存储仓。
作为优选，所述的清洁段、中期活化段和最终活化段由上至下依次排列。
作为优选，所述清洁段的输入口及最终活化段的输出口处均设置有颗粒输送装置。
作为优选，两个电极分别通过两个接线座引出到再生炉的外侧。两个接线座通过开关和电压调节模块连接到电源。
作为优选，所述温度传感器的检测部伸入到再生流道腔的中心位置。
作为优选，两个电极未覆盖再生流道腔的输出口。再生流道腔输出端的两侧均设置有布气板。电极与对应侧的布气板的连接处设置有绝缘层。两块布气板与再生流道腔侧壁之间均设置有气流腔。两个气流腔均通过进气管连接到供气装置。
作为优选，所述再生炉由多块能够耐高温的玻纤板合围而成。再生炉的外侧设置有保温棉。所述的电极采用石墨电极。
作为优选，所述的空气源采用空气瓶或气泵。CO2气源采用CO2气体瓶。蒸汽源采用蒸汽机。
作为优选，再生炉的长度为60cm。两块电极的厚度均为1cm，长度均为45cm。两块电极的间距为3cm。两块布气板的长度均为15cm。布气板采用310S不锈钢。
该分段进气式活性炭电热再生系统的活性炭再生方法，具体步骤如下：
步骤一、将被再生的颗粒活性炭输入到清洁段的输入口，使得颗粒活性炭依次通过清洁段、中期活化段和最终活化段。
步骤二、清洁段、中期活化段和最终活化段内的电极均通电，对颗粒活性炭进行加热。根据各温度传感器检测的温度值调节输入各电极的电压大小，将清洁段中的活性炭温度控制在0～600℃，将中期活化段中的活性炭温度控制在600～800℃，将最终活化段的活性炭温度控制在800～900℃。
同时，供气装置向清洁段中注入空气，向中期活化段中注入水蒸气，向最终活化段注入CO2和水蒸气。
在清洁段中，注入的空气使得活性炭表面的有机物在0～600℃的温度下被氧化。
在中期活化段中，注入的水蒸气在600～800℃的温度下与活性炭表面的碳原子反应，将活性炭上堵塞的孔隙打开，使得活性炭的基本微晶表面暴露出来。
在最终活化段中，注入的水蒸气和CO2将活性炭上暴露出来的微晶表面的碳原子烧失，使得活性炭上的孔隙不断扩大和向纵深发展，微晶表面上暴露出新的活性位。
本发明的有益效果具体如下：
1、本发明将活性炭的再生分为三段，在清洁段通过通入空气的方式提高活性炭上的有机物的氧化速度，在中期活化段利用水蒸气重新暴露出活性炭的基本微晶表面，在最终活化段利用二氧化碳和水蒸气的共同作用，使得活性炭上的孔隙拓宽、加深，从而提高再生后活性炭的吸附能力。
2、本发明将颗粒活性炭以流动的形式在电热再生系统中输入和输出，不需要设置用专门用于进出料的时间段，大大提高了活性炭的再生效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中再生单元的剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，一种分段进气式活性炭电热再生系统，包括电源、控制器、供气装置和依次串联的多个再生单元，并分为三段，分别为清洁段1、中期活化段2和最终活化段3。本实施例中，清洁段1、中期活化段2和最终活化段3各自对应一个再生单元。清洁段1的输入口连接到用于存放待再生活性炭的废料存储仓。最终活化段3的输出口连接到用于存放再生后活性炭的物料存储仓。清洁段1、中期活化段2和最终活化段3由上至下依次排列，从而利用重力实现颗粒活性炭在分段进气式活性炭电热再生系统中的输送。
如图2所示，再生单元包括再生炉4、电极5、温度传感器6、布气板7和进气管8。电极5采用石墨电极5。再生炉4内设置有呈长条形，且两端均开放的再生流道腔。两个电极5分别设置在再生流道腔的两侧。两个电极5分别通过两个接线座9引出到再生炉4的外侧。两个接线座9通过开关和电压调节模块连接到电源。电压调节模块连接到控制器。控制器能够通过电压调节模块调节输入两个电极5的电压，从而通过调节流经再生炉4内活性炭的电流的方式，实现对活性炭再生温度的调节。
两个电极5的长度小于再生流道腔的长度。两个电极5未覆盖再生流道腔的输出口。再生流道腔输出端的两侧均设置有布气板7。电极5与对应侧的布气板7的连接处设置有绝缘层。两块布气板7与再生流道腔侧壁之间均设置有气流腔10。两个气流腔10均通过进气管8接出再生流道腔外。再生炉4的外侧设置有耐高温隔热防火的保温棉。布气板7采用耐高温、耐腐蚀的310S不锈钢。温度传感器6固定在再生炉4上，且检测部伸入到再生流道腔的中心位置。所述的温度传感器6有线路连接至控制器，所述的控制器内设有温度阈值与其比对。
作为一种可行的具体方案，再生炉4由多块能够耐高温的玻纤板合围而成。再生炉4的长度为60cm。两块电极5的厚度均为1cm，长度均为45cm。两块电极5的间距为3cm。两块布气板7的长度均为15cm。
供气装置包括空气源、CO2气源和蒸汽源。空气源用于输出空气，与清洁段1内的各再生单元中的进气管8通过电控阀门连接。CO2气源用于输出CO2气体，与最终活化段3内的各再生单元中的进气管8通过电控阀门连接。蒸汽源用于输出水蒸气，与中期活化段2和最终活化段3内的各再生单元中的进气管8通过电控阀门连接。空气采用空气瓶或气泵。CO2气源采用CO2气体瓶。蒸汽源采用蒸汽机。
该分段进气式活性炭电热再生系统的活性炭再生方法，具体步骤如下：
步骤一、将被再生的颗粒活性炭输入到清洁段1的输入口，使得颗粒活性炭依次通过清洁段1、中期活化段2和最终活化段3。
步骤二、清洁段1、中期活化段2和最终活化段3内的电极5均通电，对颗粒活性炭进行加热。根据各温度传感器6检测的温度值调节输入各电极5的电压大小，将清洁段1中的活性炭温度控制在0～600℃，将中期活化段2中的活性炭温度控制在600～800℃，将最终活化段3的活性炭温度控制在800～900℃。
同时，供气装置向清洁段1中注入空气，向中期活化段2中注入水蒸气，向最终活化段3注入CO2和水蒸气。
在清洁段1中，注入的空气使得活性炭表面的有机物在0～600℃的温度下被氧化，达到清洁的目的。
在中期活化段2中，注入的水蒸气在600～800℃的温度下与无序碳原子及杂原子发生反应，将活性炭在炭化时已经形成但却无序的碳原子及杂原子所堵塞的孔隙打开，从而使得活性炭的基本微晶表面暴露出来。
在最终活化段3中，注入的水蒸气和CO2将活性炭上暴露出来的微晶表面的碳原子氧化烧失，使得活性炭上的孔隙不断扩大、贯通及向纵深发展，使得微晶表面上暴露出新的活性位，这些新的活性位又能同水蒸气和CO2反应导致新的孔隙形成。
在最终活化段3中，水蒸气及CO2与活性炭上碳原子的反应方程式为：
C+H2O＝H2+CO
C+CO2＝2CO
步骤三、从最终活化段3输出的颗粒活性炭进入到物料存储仓中待用。

Claims (10)

1.一种分段进气式活性炭电热再生系统，包括供气装置；其特征在于：还包括依次串联的清洁段(1)、中期活化段(2)、最终活化段(3)；清洁段(1)、中期活化段(2)和最终活化段(3)均包括一个或依次串联的多个再生单元；所述再生单元包括再生炉(4)、电极(5)和温度传感器(6)；再生炉(4)内设置有再生流道腔；两个电极(5)分别设置在再生流道腔的两侧；温度传感器(6)设置在再生流道腔内；供气装置包括空气源、CO2气源和蒸汽源；空气源用于输出空气，连接到清洁段(1)内的再生流道腔；CO2气源用于输出CO2气体，连接到最终活化段(3)内的再生流道腔；蒸汽源用于输出水蒸气，连接到中期活化段(2)和最终活化段(3)内的再生流道腔。
2.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：所述清洁段(1)的输入口连接到用于存放待再生活性炭的废料存储仓；所述最终活化段(3)的输出口连接到用于存放再生后活性炭的物料存储仓。
3.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：所述的清洁段(1)、中期活化段(2)和最终活化段(3)由上至下依次排列。
4.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：所述清洁段(1)的输入口及最终活化段(3)的输出口处均设置有颗粒输送装置。
5.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：两个电极(5)分别通过两个接线座(9)引出到再生炉(4)的外侧；两个接线座(9)通过开关和电压调节模块连接到电源。
6.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：所述温度传感器(6)的检测部伸入到再生流道腔的中心位置。
7.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：两个电极(5)未覆盖再生流道腔的输出口；再生流道腔输出端的两侧均设置有布气板(7)；电极(5)与对应侧的布气板(7)的连接处设置有绝缘层；两块布气板(7)与再生流道腔侧壁之间均设置有气流腔(10)；两个气流腔(10)均通过进气管(8)连接到供气装置。
8.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：所述再生炉(4)由多块能够耐高温的玻纤板合围而成；再生炉(4)的外侧设置有保温棉；所述的电极(5)采用石墨电极(5)。
9.根据权利要求1所述的一种分段进气式活性炭电热再生系统，其特征在于：所述的空气源采用空气瓶或气泵；CO2气源采用CO2气体瓶；蒸汽源采用蒸汽机。
10.一种分段进气式活性炭电热再生方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的分段进气式活性炭电热再生系统，其具体步骤如下：
步骤一、将被再生的颗粒活性炭输入到清洁段(1)的输入口，使得颗粒活性炭依次通过清洁段(1)、中期活化段(2)和最终活化段(3)；
步骤二、清洁段(1)、中期活化段(2)和最终活化段(3)内的电极(5)均通电，对颗粒活性炭进行加热；根据各温度传感器(6)检测的温度值调节输入各电极(5)的电压大小，将清洁段(1)中的活性炭温度控制在0～600℃，将中期活化段(2)中的活性炭温度控制在600～800℃，将最终活化段(3)的活性炭温度控制在800～900℃；
同时，供气装置向清洁段(1)中注入空气，向中期活化段(2)中注入水蒸气，向最终活化段(3)注入CO2和水蒸气；
在清洁段(1)中，注入的空气使得活性炭表面的有机物在0～600℃的温度下被氧化；
在中期活化段(2)中，注入的水蒸气在600～800℃的温度下与活性炭表面的碳原子反应，将活性炭上堵塞的孔隙打开，使得活性炭的基本微晶表面暴露出来；
在最终活化段(3)中，注入的水蒸气和CO2将活性炭上暴露出来的微晶表面的碳原子烧失，使得活性炭上的孔隙不断扩大和向纵深发展，微晶表面上暴露出新的活性位。
CN202110454971.3A 2021-04-26 2021-04-26 一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法 Active CN113231051B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110454971.3A CN113231051B (zh) 2021-04-26 2021-04-26 一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110454971.3A CN113231051B (zh) 2021-04-26 2021-04-26 一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113231051A true CN113231051A (zh) 2021-08-10
CN113231051B CN113231051B (zh) 2022-09-13

Family

ID=77129371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110454971.3A Active CN113231051B (zh) 2021-04-26 2021-04-26 一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113231051B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201223795Y (zh) * 2008-06-02 2009-04-22 台州中昌水处理设备有限公司 一种活性炭电热再生炉
CN101596450A (zh) * 2008-06-02 2009-12-09 台州中昌水处理设备有限公司 一种活性炭电热再生工艺及其设备
CN104310393A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 大连理工大学 一种连续化生产活性炭的装置及利用该装置制备活性炭的方法
KR101706668B1 (ko) * 2016-07-29 2017-02-16 주식회사 에코원테크놀로지 활성탄 재생 다단로
CN109071237A (zh) * 2016-01-08 2018-12-21 瓦普公司 低灰分活性炭的生产方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201223795Y (zh) * 2008-06-02 2009-04-22 台州中昌水处理设备有限公司 一种活性炭电热再生炉
CN101596450A (zh) * 2008-06-02 2009-12-09 台州中昌水处理设备有限公司 一种活性炭电热再生工艺及其设备
CN104310393A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 大连理工大学 一种连续化生产活性炭的装置及利用该装置制备活性炭的方法
CN109071237A (zh) * 2016-01-08 2018-12-21 瓦普公司 低灰分活性炭的生产方法
KR101706668B1 (ko) * 2016-07-29 2017-02-16 주식회사 에코원테크놀로지 활성탄 재생 다단로

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张建春等: "《汉麻综合利用技术》", 30 June 2006, 长城出版社 *
郭树才: "《煤化工工艺学》", 31 December 2001, 化学工业出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113231051B (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201258312Y (zh) 内热式多层布气干馏炉
CN101584958B (zh) 活性焦移动脱附装置
CN201399345Y (zh) 生产蜂窝型烟气脱硝催化剂的焙烧装置
CN101732952A (zh) 活性焦脱硫再生装置
CN103007677A (zh) 一种活性焦移动脱附再生系统及方法
CN113231051B (zh) 一种分段进气式活性炭电热再生系统及其方法
CN114317011A (zh) 一种电加热焦炉
CN201292859Y (zh) 矿井乏风氧化装置
CN101413398A (zh) 矿井乏风瓦斯氧化装置的加热启动系统
CN218478703U (zh) 一种电加热焦炉的加热室结构
CN202100275U (zh) 煤矿乏风瓦斯连续逆流催化氧化装置
CN202061548U (zh) 低浓度瓦斯转轮催化氧化装置
CN202983689U (zh) 一种活性焦移动脱附再生系统
CN106479529A (zh) 一种蓄热式金属蜂窝体燃气电子垃圾热解系统
JP2000154012A (ja) 活性炭の製造方法と製造装置
CN216711995U (zh) 一种电加热焦炉
CN102228792A (zh) 低浓度瓦斯转轮催化氧化装置
CN205965869U (zh) 一种基于低压介质阻挡放电的活性炭再生装置
CN210313549U (zh) 一种节能型气相沉积石墨化提纯炉
CN2855527Y (zh) 电力直热式回转炉（内热型）活性炭再生装置
CN206382018U (zh) 一种粉末活性炭模块化组合式再生炉
CN115449378B (zh) 一种电加热焦炉的加热室结构
CN102115673B (zh) 一种煤物质分解装置
CN201883075U (zh) 一种煤物质分解装置
CN220564316U (zh) 一种活性炭炭化活化一体炉

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant