CN116371390A - 用于废活性炭碳化再生的方法及再生活性炭 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于废活性炭碳化再生的方法，是将废活性炭置于活化炉中依次进行干燥处理、炭化处理和活化处理；其中，所述炭化处理过程在微富氧气氛下进行。还提供利用前述方法对废活性炭进行碳化再生获得的再生活性炭。该方法能够在保证所得再生活性炭性能的情况下加快炭化速率，加快再生进程和再生效率。所得再生活性炭的性能好，达到合格品的要求。
Description
技术领域
本发明属于活性炭领域，具体涉及用于废活性炭碳化再生的方法及再生活性炭。
背景技术
活性炭吸附技术作为VOCs治理主流技术之一，其技术成熟、简单易行、治理成本低、适应范围广，在所有的治理技术中占有非常大的市场份额，在涂装、包装印刷、小乘佛法熔点石油化工、化学品制造、医药化工和异味治理等领域都得到了广泛的应用。吸附VOC的活性炭经过活化装置处理后，脱出吸附的VOC，再通过蒸汽打通内部孔道，仍然具有相当大的吸附能力。但是再生过程存在以下技术问题：废活性炭再生过程中，要么碳化速度慢、效率低；要么活化过程中活性炭容易被氧化，降低再生活性炭产品的品质。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种用于废活性炭碳化再生的方法，该方法中炭化过程在微富氧气氛下进行，能够在使所得再生活性炭性能降低较少的情况下加快炭化速率，加快再生进程和再生效率。
本发明的第二个目的在于提供一种用于前述方法对废活性炭进行碳化再生所得再生活性炭。
为实现本发明的第一个目的，提供一种用于废活性炭碳化再生的方法，所述方法是将废活性炭置于活化炉中依次进行干燥处理、炭化处理和活化处理；其中，
所述炭化处理过程在微富氧气氛下进行。
本发明中，废活性炭再生时，所述废活性炭的三个处理过程如下：
(1)在干燥处理过程中，所述废活性炭吸附的水份经加热蒸发出去，所述废活性炭变成干燥活性炭；
(2)在炭化处理过程中，在微富氧气氛下，在经干燥处理后的废活性炭中，部分有机物在高温条件下发生化学键断裂(即热解)，热解析出的挥发分与氧气结合，发生氧化反应；部分有机物在高温条件下被炭化而吸附在活性炭孔隙中；部分有机物与氧气结合进入烟气中；
(3)在活化处理过程中，经炭化处理后的废活性炭中，剩余的有机物在更高温度条件下，与通入的水蒸汽发生活化反应，活性炭恢复原有孔隙疏通，比表面积加大，达到废活性炭再生的目的，获得再生活性炭。
本领域技术人员理解，从活化炉内废活性炭热解出的热解气经冷凝后与天然气混合，再进入活化炉内加热废活性炭；燃烧产生的烟气经余热锅炉、布袋除尘器、引风机、洗涤塔、烟囱后排入大气。
本发明中，炭化处理过程中，在微富氧气氛下，由于氧气的存在，热解析出的挥发分与氧气反应，能够降低活化炉内有机挥发分的浓度，有助于促进有机挥发分的热解析出；挥发分(CH4和H2)与氧气反应产生的反应热能够提高废活性炭自身的温度，活性炭自身温度的提升，也有利于挥发分的析出。
本发明中，燃烧产生的烟气可通过余热锅炉产生饱和蒸汽，饱和蒸汽可用于活化炉内作为活化处理过程中的蒸汽，实现节能减排。
本发明中，废活性炭再生过程中，含氧量较低会导致废活性炭处于干馏状态，碳化速度慢，效率低；含氧量较高会导致氧气未充分反应，使活化过程中活性炭氧化，降低再生活性炭产品的品质。在一种实施方式中，所述微富氧气氛是指所述炭化处理过程中，自所述活化炉的气体出口输出的气体中，氧气的含量<1v％，比如0.95v％、0.9v％、0.85v％、0.8v％、0.75v％、0.7v％、0.65v％、0.6v％、0.55v％、0.5v％、0.45v％、0.4v％、0.35v％、0.3v％、0.25v％、0.2v％、0.15v％、0.1v％和0.05v％。
为了提高干燥处理过程的处理效果，在一种实施方式中，所述干燥处理的处理温度为100-400℃，比如150℃、200℃、250℃、300℃和350℃；处理时间为0.5-4h，比如1h、1.5h、2h、2.5h、3h和3.5h。
为了提高炭化处理过程的处理效果，在一种实施方式中，所述炭化处理的处理温度为650-800℃，比如660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃和790℃；处理时间为0.5-1h，比如0.6h、0.7h、0.8h和0.9h。
为了提高活化处理过程的处理效果，在一种实施方式中，所述活化处理的处理温度为850-900℃，比如860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃和990℃；处理时间为0.5-1h，比如0.6h、0.7h、0.8h和0.9h。
为了提高活化处理过程的处理效果，在一种实施方式中，所述活化处理过程中，水蒸汽的通入量与所述废活性炭的质量比为(0.3-0.5):1，比如0.32:1、0.34:1、0.36:1、0.38:1、0.4:1、0.42:1、0.44:1、0.46:1和0.48:1。
为实现本发明的第二个目的，还提供一种利用前述方法对废活性炭进行碳化再生获得的再生活性炭。
在一种实施方式中，所述再生活性炭的耐磨强度不低于80％，比如81％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％和99％等。
在一种实施方式中，所述再生活性炭的四氯化碳吸附率不低于40％，比如45％、50％、55％、60％、65％和70％等。
在一种实施方式中，所述再生活性炭的碘吸附值不低于500mg/g，比如510mg/g、520mg/g、530mg/g、540mg/g、550mg/g、600mg/g和650mg/g等。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的用于废活性炭碳化再生的方法，该方法中炭化处理过程在微富氧气氛下进行，由于氧气的存在，热解析出的挥发分与氧气反应，能够降低活化炉内有机挥发分的浓度，有助于促进有机挥发分的热解析出；挥发分(CH4和H2)与氧气反应产生的反应热能够提高废活性炭自身的温度，活性炭自身温度的提升，也有利于挥发分的析出；从而能够在保证所得再生活性炭性能的情况下加快炭化速率，加快再生进程和再生效率；
(2)本发明利用前述方法对废活性炭进行碳化再生获得的再生活性炭，性能好，达到合格品的要求。
具体实施方式
以下结合具体实施方式/实施例对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式/实施例仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
以下实施例和对比例中所用原料和设备的来源如下：
废活性炭，大气治理VOC吸附过程中产生的废活性炭，其中，耐磨强度为65％、碘吸附值为320mg/g、四氯化碳吸附率为20％。
测试方法：
再生活性炭的测试方法及理化性能指标如表1所示。
表1工业有机废气净化用再生活性炭理化性能指标要求
实施例1(S1)
一种用于废活性炭碳化再生的方法，所述方法是将废活性炭置于活化炉中依次进行干燥处理、炭化处理和活化处理；其中，
所述干燥处理的处理温度为250℃，处理时间为2h；
所述炭化处理的处理温度为700℃，处理时间为1h；
所述炭化处理过程中，自所述活化炉的气体出口输出的气体中，氧气的含量为0.8v％；
所述活化处理的处理温度为880℃，处理时间为1h；
所述活化处理过程中水蒸汽的通入量与所述废活性炭的质量比为0.4:1；
得到再生活性炭A1。
实施例2(S2)
按照实施例1的方法对废活性炭碳化再生获得再生活性炭A2，与实施例1的区别在于：
所述干燥处理的处理温度为100℃，处理时间为4h；
所述炭化处理的处理温度为800℃，处理时间为0.5h；
所述炭化处理过程中，自所述活化炉的气体出口输出的气体中，氧气的含量为0.5v％；
所述活化处理的处理温度为850℃，处理时间为0.5h；
所述活化处理过程中蒸汽的通入量与所述废活性炭的质量比为0.3:1。
实施例3(S3)
按照实施例1的方法对废活性炭碳化再生获得再生活性炭A3，与实施例1的区别在于：
所述干燥处理的处理温度为400℃，处理时间为0.8h；
所述炭化处理的处理温度为800℃，处理时间为1h；
所述炭化处理过程中，自所述活化炉的气体出口输出的气体中，氧气的含量为0.5v％；
所述活化处理的处理温度为900℃，处理时间为0.6h；
所述活化处理过程中蒸汽的通入量与所述废活性炭的质量比为0.5:1。
性能测试
对实施例1-3(S1-3)所得再生活性炭A1-3分别根据表1中的检测方法进行相关性能测试，测试结果如表2所示。
表2再生活性炭A1-3的性能测试结果
| 实施例 | S1 | S2 | S3 |
| 再生活性炭 | A1 | A2 | A3 |
| 耐磨强度/％ | 98 | 96 | 97 |
| 碘吸附值/(mg/g) | 903.07 | 873.87 | 892.62 |
| 四氯化碳吸附率/％ | 47.5 | 42.2 | 45.4 |
根据表3可知，本发明实施例1-3中对废活性炭进行再生时，用时短；所得再生活性炭A1-3的耐磨强度不低于80％、碘吸附值不低于500mg/g、四氯化碳吸附率不低于40/％，均已达到合格品的要求。
Claims (9)
1.一种用于废活性炭碳化再生的方法，其特征在于，所述方法是将废活性炭置于活化炉中依次进行干燥处理、炭化处理和活化处理；其中，
所述炭化处理过程在微富氧气氛下进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微富氧气氛是指所述炭化处理过程中，自所述活化炉的气体出口输出的气体中，氧气的含量为<1v％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述干燥处理的处理温度为100-400℃，处理时间为0.5-4h。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述炭化处理的处理温度为650-800℃，处理时间为0.5-1h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述活化处理的处理温度为850-900℃，处理时间为0.5-1h。
6.一种利用权利要求1-5中任一项所述方法对废活性炭进行碳化再生获得的再生活性炭。
7.根据权利要求6所述的再生活性炭，其特征在于，所述再生活性炭的耐磨强度不低于80％。
8.根据权利要求6所述的再生活性炭，其特征在于，所述再生活性炭的四氯化碳吸附率不低于40％。
9.根据权利要求6所述的再生活性炭，其特征在于，所述再生活性炭的碘吸附值不低于500mg/g。
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