CZ308278B6 - Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu Download PDF

Info

Publication number
CZ308278B6
CZ308278B6 CZ2019-146A CZ2019146A CZ308278B6 CZ 308278 B6 CZ308278 B6 CZ 308278B6 CZ 2019146 A CZ2019146 A CZ 2019146A CZ 308278 B6 CZ308278 B6 CZ 308278B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
furnace
activated carbon
reactivation
outlet
heated
Prior art date
Application number
CZ2019-146A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2019146A3 (cs
Inventor
Marek Šváb
Martina Švábová
Original Assignee
DEKONTA, a.s.
Ăšstav struktury a mechaniky hornin AV ÄŚR, v.v.i.
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 DEKONTA, a.s., Ăšstav struktury a mechaniky hornin AV ÄŚR, v.v.i. filed Critical DEKONTA, a.s.
Priority to CZ2019-146A priority Critical patent/CZ308278B6/cs
Publication of CZ2019146A3 publication Critical patent/CZ2019146A3/cs
Publication of CZ308278B6 publication Critical patent/CZ308278B6/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3416Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids comprising free carbon, e.g. activated carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3441Regeneration or reactivation by electric current, ultrasound or irradiation, e.g. electromagnetic radiation such as X-rays, UV, light, microwaves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3483Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/354After-treatment
    • C01B32/36Reactivation or regeneration
    • C01B32/366Reactivation or regeneration by physical processes, e.g. by irradiation, by using electric current passing through carbonaceous feedstock or by using recyclable inert heating bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/28Other processes
    • C10B47/32Other processes in ovens with mechanical conveying means
    • C10B47/34Other processes in ovens with mechanical conveying means with rotary scraping devices
    • C10B47/36Other processes in ovens with mechanical conveying means with rotary scraping devices in multi-stage ovens
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/02Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/08Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces heated otherwise than by solid fuel mixed with charge
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci (16) je zajištěn propadáváním aktivního uhlí na nižší pod sebe uspořádané etáže (2) a jeho ohřevem mikrovlnami. Horní etáže (2) pece (16) slouží jako sušárna aktivního uhlí, která je vyhřívána duplikátorově horkým vzduchem z chladiče (17) regenerovaného a/nebo reaktivovaného uhlí a spalinami z jednotky (13) termické oxidace odplynů z regeneračního a/nebo reaktivačního procesu. Níže ležící etáže (2) jsou potom dohřívány mikrovlnami ze zdroje (14) mikrovlnného záření a postupně je dosahováno požadovaných teplot procesu. Pára uvolněná z aktivního uhlí v horních etážích (2) proudí do spodních pater, kde je přehřívána a slouží jako reaktivační médium. Řešení zahrnuje i reakční etážovou pec k provádění tohoto způsobu.

Description

Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážové peci k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Regenerace a/nebo reaktivace vodárenského aktivního uhlí vyžaduje dosažení teplot cca 550 až 900 °C pod inertní atmosférou, v případě reaktivace s dodávkou reaktivačního média, což je vodní pára, případně oxid uhličitý nebo spaliny obsahující obě tyto složky. Podstatné provozní náklady proto představuje ohřev aktivního uhlí na požadované teploty, resp. odpaření jeho vlhkosti při dosažení teploty 100 °C během ohřevu. Vzhledem k tomu, že aktivní uhlí z vodáren jek regeneraci a/nebo reaktivaci dodáváno a skladováno v podobě vodní suspenze, je obsah sušiny v aktivním uhlí na vstupu do regeneračního a/nebo reaktivačního procesu obvykle pouze mezi 50 a 55 %, což odpovídá samovolnému odtečení vody z aktivního uhlí. Aktivní uhlí je proto v prvním kroku předsušeno na obsah sušiny 80 až 90 % a až v tomto stavu je dávkováno do vlastního regeneračního a/nebo reaktivačního aparátu k ohřevu na požadované teploty. Do aparátu je potom dodávána, coby reaktivační médium, pára z externího zdroje. Popsané řešení je provozováno jako dvě zařízení: sušárna a reaktivační aparát neboli pec, který je buď rotační, nebo etážový, a jejich propojení v kontinuálním režimu vyžaduje systém dopravy a dávkování uhlí mezi sušárnou a reaktivačním aparátem.
Systém ohřevu a hospodaření s teplem v rámci zařízení se obvykle snaží maximálně uzavírat tepelné toky a minimalizovat produkci odpadního tepla. Vlastní ohřev aktivního uhlí probíhá buď duplikátorově stěnou pece, ať už rotační nebo etážové konstrukce, nebo přímo spalinami hořáku zavedenými dovnitř pece. Nevýhodou duplikátorového řešení je málo účinný přestup tepla ze stěny zařízení do zrnitého aktivního uhlí uvnitř čili pomalý ohřev vyžadující dlouhé časy. Nevýhodou přímého ohřevu hořákem je obtížná regulace teploty a značný nárůst objemu produkovaných plynů, které je nutné následně zneškodňovat před vypuštěním do atmosféry čili rozředění odplynů z procesu regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí spalinami z hořáku. Obě nevýhody mohou být potlačeny využitím mikrovlnného ohřevu, který je přímým ohřevem aktivního uhlí a zároveň nedochází k ředění odplynů k dalšímu zpracování. Mikrovlnný ohřev je uvažován zejména v případě etážové pece, kde lze na statickou stěnu zařízení poměrně snadno osadit zdroje mikrovlnného záření. Samotný ohřev mikrovlnami ovšem přináší problémy s kýženou rekuperací tepla v zařízení, protože teplo odplynů a horkého zpracovaného aktivního uhlí je v tomto typu zařízení obtížné využít: teplo není jak rekuperovat, protože ohřev uhlí probíhá mikrovlnným zářením.
Z hlediska teplotního režimu jsou zařízení obvykle provozována kontinuálně na stabilních provozních parametrech odpovídajících reaktivačním teplotám. Středněteplotní regenerace se většinou neprovádí. Zplyňovací procesy při reaktivaci mezi uhlíkatými zbytky adsorbovaných organických látek v pórech uhlí a zplyňovacím médiem probíhají podobnou rychlostí jako s vlastním materiálem adsorbentu čili cennou uhlíkatou matricí. Zcela klíčovou je v tomto směru teplota procesu. Aktivační energie zplyňovací reakce s amorfními pyrolýzními uhlíkatými zbytky po adsorbovaných organických látkách v pórech uhlí je nižší nežli reakce s uhlíkatou matricí, která má krystalickou hexagonální strukturu. Precizním nastavením teploty procesu lze proto upřednostnit rozklad amorfního uhlíku, tzn. nežádoucí složky obsažené v pórech uhlí, a potlačit rozklad cenné matrice uhlí. Rozdíl v potřebných teplotách je cca 50 °C, a navíc jsou teploty odlišné pro různé typy aktivního uhlí a na něm adsorbované látky. Výše uvedené informace v praxi znamenají, že v podstatě pro každé použité aktivní uhlí je optimální teplota procesu
- 1 CZ 308278 B6 potřebná pro reaktivaci za minimálního úbytku drahé matrice aktivního uhlí odlišná. Stávající řešení tento fakt nezohledňují, a proto v mnoha případech nejsou co do teplotního režimu provozována optimálně.
Úkolem vynálezu je proto vytvoření způsobu regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí a reakční etážové pece k provádění tohoto způsobu schopné sušit a zároveň regenerovat a/nebo reaktivovat aktivní uhlí v jednom zařízení, čímž by odpadla nutnost manipulace s aktivním uhlím mezi sušárnou a reaktivační pecí, která by snižovala tepelné ztráty, eliminovala potřebu externího zdroje páry coby reakčního média a poskytovala možnost nastavení teplotního režimu, tedy nastavení podmínek regenerace a/nebo reaktivace, a to včetně omezení rozkladu cenné uhlíkaté matrice při reaktivaci.
Podstata vynálezu
Vytčený úkol je vyřešen pomocí způsobu regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci podle tohoto vynálezu. Při způsobu podle tohoto vynálezu propadává aktivní uhlí na nižší pod sebe uspořádané etáže a ohřívá se mikrovlnami. Podstata tohoto vynálezu spočívá vtom, že horní etáže pece slouží jako sušárna aktivního uhlí, která je vyhřívána duplikátorově horkým vzduchem z chlazení regenerovaného a/nebo reaktivovaného uhlí a spalinami z jednotky termické oxidace odplynů z regeneračního a/nebo reaktivačního procesu. Níže ležící etáže jsou potom dohřívány mikrovlnami a postupně je dosahováno požadovaných teplot procesu. Pára uvolněná z aktivního uhlí v horních etážích proudí do spodních pater, kde je přehřívána a slouží jako reaktivační médium. Konkrétně je aktivní uhlí s vlhkostí větší než cca 40 % hmota, přiváděno do nejvyšší etáže pece. V alespoň dvou nejvyšších etážích pece je vyhříváno duplikátorově dno etáže horkým vzduchem, který se získává v chladiči při chlazení horkého regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí na výstupu z nej spodnější etáže a který se použije pro předsušení aktivního uhlí a vytvoření vodní páry ve dvou nejvyšších etážích pece. Vodní pára se přivádí jako reaktivační médium do spodních etáží, a alespoň v jedné etáži uspořádané pod dvěma nejvyššími etážemi pece se vyhřívá duplikátorově dno etáže horkými spalinami z jednotky termické oxidace odplynů. Tato etáž může být ve výhodném provedení dále vyhřívána mikrovlnami z mikrovlnného zdroje. V etážích uspořádaných pod dvěma nejvyššími etážemi se aktivní uhlí ohřívá mikrovlnami, do těchto etáží je tedy zaústěn alespoň jeden zdroj mikrovlnného záření.
Ve výhodném uspořádání dvě nejvyšší etáže pece tvoří oblast předsušení a vyhřívají se na teplotu do 130 °C. Do této oblasti je aktivní uhlí přiváděno s vlhkostí větší než 40 % hmota. Při této teplotě dochází u vlhkého aktivního uhlí k vypařování vlhkosti, tedy ke tvorbě páry, která dále slouží jako reaktivační médium na níže položených etážích. Další tři etáže, které jsou uspořádané pod oblastí předsušení, tvoří oblast dosušení a ohřevu a vyhřívají se na teplotu do 350 °C. Do této oblasti je aktivní uhlí přiváděno s vlhkostí cca 20 až 5 % hmota. Pod oblastí dosušení a ohřevu jsou uspořádány tři spodní etáže tvořící oblast regenerace a/nebo reaktivace, které se vyhřívají na teplotu 500 až 900 °C. Do této oblasti je přiváděno již suché aktivní uhlí, zbavené veškeré vlhkosti, tedy s vlhkostí 0 % hmota.
Předmětem vynálezu je rovněž reakční etážová pec pro regeneraci a/nebo reaktivaci aktivního uhlí s obsahem sušiny od 50 do 60 % hmota, výše uvedeným způsobem. Reakční etážová pec je opatřená vstupem aktivního uhlí v horní části pece, jednotlivými pod sebou uspořádanými etážemi s rotačními hrábly na středové ose otáčení a s propady do nižších etáží, dále je opatřená výstupem regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí, výstupem plynů z regenerace a/nebo reaktivace a přebytku vodní páry a alespoň jedním mikrovlnným zdrojem pro ohřev aktivního uhlí na alespoň jedné etáži. Výstup regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí a výstup plynů z regenerace a/nebo reaktivace a přebytku vodní páry jsou uspořádány ve spodní části pece. Podstata reakční etážové pece podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že je dále opatřena chladičem, který je napojen na výstup regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního
-2 CZ 308278 B6 uhlí, a sběrným potrubím horkého vzduchu, které je vedeno z chladiče a zaústěno do duplikátorového dna alespoň dvou nejvyšších etáží pece pro jejich vyhřívání. Chladič je ve výhodném provedení opatřen výstupem ochlazeného aktivního uhlí. Reakční etážová pec je dále opatřena jednotkou termické oxidace odplynů z pece, která je napojena na výstup plynů z regenerace a přebytku vodní páry, a vedením spalin z jednotky termické oxidace, které je vedeno z jednotky termické oxidace a zaústěno do duplikátorového dna alespoň jedné etáže nacházející se pod dvěma nej vyššími etážemi pece.
Do etáže, jejíž duplikátorové dno je napojeno k vedení spalin z jednotky termické oxidace, je s výhodou napojen výstup mikrovlnného zdroje, přičemž duplikátorové dno je opatřeno také výstupem ochlazených spalin. Duplikátorové dno nejvyšších dvou etáží je ve výhodném uspořádání opatřeno výstupem ochlazeného vzduchu chlazení zpracovaného uhlí.
Dvě nejvyšší etáže pece tvoří s výhodou oblast předsušení s teplotou do 130 °C, tři etáže uspořádané pod oblastí předsušení tvoří oblast dosušení a ohřevu s teplotou do 350 °C a tři spodní etáže tvoří oblast regenerace a/nebo reaktivace s teplotou 500 až 900 °C.
Výhody způsobu regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci podle tohoto vynálezu spočívají zejména v tom, že reakční etážová pec je vytvořena jako integrované zařízení sestávající ze sušárny a regeneračního a/nebo reaktivačního zařízení, čímž odpadá nutnost manipulace s materiálem mezi sušárnou a regeneračním a/nebo reaktivačním zařízením a sníženy jsou i tepelné ztráty. Druhou výhodou je eliminace potřeby externího zdroje páry coby reaktivačního média. Třetí výhodou je kombinace mikrovlnného ohřevu s duplikátorovou rekuperací výstupních tepelných toků do duplikátorových den čili celkově lepší energetická bilance zařízení. Čtvrtou výhodou je možnost velmi dobrého nastavení teplotního režimu procesu čili nastavení podmínek regenerace a/nebo reaktivace, a to včetně omezení rozkladu cenné uhlíkaté matrice při reaktivaci.
Objasnění výkresů
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:
obr. 1 znázorňuje schéma reakční etážové pece.
Příklady uskutečnění vynálezu
V půdorysu je zařízení vytvořené jako reakční etážová pec 16 kruhového tvaru se středovou osou 15 otáčení shrabující jednotlivé etáže 2 vhodnými hrábly 5. Aktivní uhlí je dávkováno na horní etáž 2 vstupem 1 aktivního uhlí tak, aby po obkroužení celé etáže 2 shrnovacím hrablem 5 propadlo aktivní uhlí perforovaným dnem s propady 3 o patro, resp. etáž 2 níže, kde se shrnování opakuje. Z pece 16. resp. z nejnižší etáže 2, regenerované a/nebo reaktivované aktivní uhlí vypadává výstupem 6 regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí.
Ve dvou nejvyšších etážích 2 dochází k sušení mokrého aktivního uhlí a vzniku páry, tato část pece 16 tvoří oblast 20 předsušení, jak je znázorněno na obr. 1. K předsušení do teplot 130 °C je využíváno teplo z chlazení zpracovaného aktivního uhlí, přičemž teplonosným médiem je vzduch. Tyto dvě nejvyšší etáže 2 oblasti 20 předsušení mají duplikátorová dna 4, do nichž je zaústěno potrubí 9 horkého vzduchu, které je vedeno z chladiče 17. Chladič 17 je napojen na výstup 6 regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí a opatřen výstupem 8 ochlazeného aktivního uhlí. Dále je nejvyšší etáž 2 opatřena výstupem 10 ochlazeného vzduchu z pece 16. V jiném provedení může být těchto etáží 2 oblasti předsušení více.
-3 CZ 308278 B6
V dalších etážích 2 uspořádaných pod dvěma nejvyššími etážemi 2 dochází k dosušení uhlí a dalšímu ohřevu uhlí, tato část pece 16 tvoří oblast 21 dosušení a ohřevu, jak je znázorněno na obr. 1. V tomto příkladu provedení jsou etáže 2 v této oblasti 21 tři, ovšem v jiném příkladu provedení jich může být více. Zdrojem tepla v duplikátorovém dně 4 nej vyšší etáže 2 v této oblasti 21 jsou spaliny z jednotky 13 termické oxidace odplynů a mikrovlnné záření z mikrovlnného zdroje 14. Zdrojem tepla v dalších dvou etážích 2 uspořádaných pod duplikátorovém dnem 4 nejvyšší etáže 2 v této oblasti 21 je mikrovlnné záření z mikrovlnného zdroje 14. Spaliny jsou do pece 16 přiváděny přes duplikátorové dno 4 etáže 2, do kterého je zaústěno vedení 11 spalin z jednotky 13 termické oxidace odplynů, která je napojena na výstup 7 plynů z regenerace a/nebo reaktivace a přebytku vodní páry z nejnižší etáže 2 pece 16. Na etáži 2 ohřívané spalinami nemusí mikrovlnný zdroj 14 být, stejně jako může být takových etáží 2 více, resp. mikrovlnný zdroj 14 může být jen na některých. Duplikátorové dno 4 této etáže 2 je opatřeno výstupem 12 ochlazených spalin.
V dalších etážích 2 uspořádaných pod oblastí 21 dosušení ohřevu dochází k dohřevu aktivního uhlí na požadované teploty procesu, tzn. regenerace, cca 500 až 600 °C, reaktivace cca 600 až 900 °C pomocí mikrovlnného ohřevu z mikrovlnných zdrojů 14. Tato oblast se nazývá oblast 22 regenerace a/nebo reaktivace. V tomto příkladu provedení má tato oblast 22 etáže 2 tři, v jiném příkladu provedení může být počet jiný. V tomto příkladu se navíc jednotlivé oblasti 20, 21, 22 překrývají, protože je nelze přesně a jednoznačně odlišit.
Procesem regenerace a/nebo reaktivace bylo zpracováváno aktivní uhlí z vodárny, které bylo jakožto koncový stupeň úpravy vody používáno nepřetržitě po dobu 2,5 roku. Aktivní uhlí bylo v tomto stavu po samovolném odtečení vody dávkováno do reakční etážové pece 16 rychlostí 5 kg/hod. V peci 16 byl udržován požadovaný teplotní režim a po jeho ustálení byly odebírány vzorky zpracovaného aktivního uhlí. Výsledky jsou shrnuty v přiložené tabulce, která obsahuje vybrané vlastnosti nového aktivního uhlí daného typu, aktivního uhlí použitého na vodárně, tedy vstupní vzorek k testům, a aktivního uhlí ze tří níže popsaných příkladů provedení procesu regenerace a/nebo reaktivace.
Příklad 1 - středněteplotní regenerace
Aktivní uhlí bylo v inertní atmosféře dusíku postupně zahříváno za mírného pohybu na teplotu 550 °C, přičemž tato teplota byla poté udržována po dobu 45 minut. Následovalo ochlazení v inertní atmosféře dusíku na teplotu okolí. Analýzou odplynů bylo zjištěno, že není produkován vodík čili nedocházelo ke zplyňovací reakci s vodní párou díky poněkud nižší teplotě, než je k této reakci potřeba. Jednalo se tedy o proces středněteplotní regenerace aktivního uhlí.
Příklad 2 - reaktivace
Aktivní uhlí bylo v inertní atmosféře dusíku postupně zahříváno za mírného pohybu na teplotu 700 °C, přičemž tato teplota byla poté udržována po dobu 15 minut. Následovalo ochlazení v inertní atmosféře dusíku na teplotu okolí. Analýzou odplynů bylo zjištěno, že od teploty uhlí 650 °C začíná produkce vodíku, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého svědčící o probíhajícím zplyňovacím procesu mezi uhlím a vodní párou. Jednalo se tedy o proces reaktivace aktivního uhlí založený na zplyňovací reakci mezi uhlíkem a vodní párou, nicméně proces probíhal pň teplotách, kdy není příliš intenzivní a upřednostňuje se rozklad adsorbovaných látek před rozkladem uhlíkaté matrice.
Příklad 3 - reaktivace při vyšší teplotě
Aktivní uhlí bylo v inertní atmosféře dusíku postupně zahříváno za mírného pohybu na teplotu 870 °C, přičemž tato teplota byla poté udržována po dobu 15 minut. Následovalo ochlazení v inertní atmosféře dusíku na teplotu okolí. Analýzou odplynů bylo zjištěno, že od teploty uhlí 650 °C začíná produkce vodíku, oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého svědčící o probíhajícím
-4 CZ 308278 B6 zplyňovacím procesu mezi uhlím a vodní párou. Vývin plynů významně vzrůstal s teplotou, což bylo v souladu s předpoklady. Jednalo se tedy o proces reaktivace aktivního uhlí založený na zplyňovací reakci mezi uhlíkem a vodní párou.
Podmínky, parametry nové aktivní uhlí daného typu použité uhlí z vodárny (k testům) příklad 1 příklad 2 příklad 3
Max. teplota (°C) - - 550 700 870
Ztráta sušiny (%) - - 1,4 10,4 14,4
Povrch BET (m2/g) 933 660 891 908 984
Jodové číslo (mg/g) 956 693 935 972 1142
Hustota (sypná) (g/cm3) 0,43 0,62 0,40 0,38 0,38
V přiložené tabulce jsou uvedeny obvykle používané klíčové sorpční vlastnosti povrchu aktivního uhlí. Jedná se o povrch BET (zkratka jmen autorů metody), založený na měření adsorpce dusíku ve speciálním přístroji. Hodnota charakterizuje celkový povrch pórů aktivního uhlí. Dále je uvedeno jodové číslo, jehož stanovení je popsáno v technické normě a vyjadřuje adsorpční schopnost aktivního uhlí vůči jódu za přesně definovaných podmínek. Platí, že povrch BET a jodové číslo jsou ve vzájemné přímé úměrnosti (vyjma vysokých hodnot kolem 1000) a jejich vyšší hodnoty znamenají lepší adsorpční kapacitu aktivního uhlí.
Z tabulky je patrné, že aktivní uhlí použité k příkladům provedení má již oproti novému uhlí stejného typu sníženou sorpční kapacitu, což je dáno zanesením pórů během provozu v sorpčním filtru na vodárně po dobu 2,5 roku. Toto snížení zatím nebylo dramatické, nicméně k provedení zkoušek bylo uhlí vhodné.
Je patrné, že středněteplotní regenerací v příkladu 1 byl adsorpční povrch významně obnoven, dokonce blízko k hodnotám nového aktivního uhlí, a to za velmi malých ztrát hmotnosti sušiny uhlí, tedy 1,4 %. Reaktivace při nižších teplotách potom poskytla další zlepšení sorpční kapacity uhlí až na úroveň uhlí nového, nicméně již za podstatných ztrát, tedy 10,4 %. Třetím příkladem, reaktivací při běžně používaných teplotách, bylo dosaženo lepších sorpčních schopností aktivního uhlí než vykazuje uhlí nové, nicméně za již velmi vysokých ztrát, a to 14,4 %. Ztráty uhlí mají přitom klíčový dopad na celou ekonomiku provozu reakční etážové pece 16.
Zjištěné poznatky z příkladů dobře ilustrují, jak důležité je vhodné nastavení teplotního režimu procesu z hlediska kvality produktu a jeho ztrát. Způsob podle toto vynálezu proto umožňuje vhodně nastavit teplotní režim pro dané aktivní uhlí a optimalizovat celý proces. V případě uhlí podle příkladů 1 až 3 by byla patrně nejvýhodnější středněteplotní regenerace při 550 °C, což jsou teploty mnohem menší nežli běžně používané, které vyžadují menší provozní náklady na ohřev.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci (16), při kterém aktivní uhlí propadává na nižší pod sebe uspořádané etáže (2) a ohřívá se mikrovlnami, přičemž se zněj uvolňují cizorodé látky, vyznačující se tím, že aktivní uhlí s vlhkostí větší než 40% hmota, se přivádí do nej vyšší etáže (2) pece (16), v alespoň dvou nej vyšších etážích (2) pece (16) se vyhřívá duplikátorové dno (4) etáže (2) horkým vzduchem, který se získává v chladiči (17) při chlazení horkého regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí na výstupu (6)
    -5 CZ 308278 B6 z nej spodnější etáže (2) a který se použije pro předsušení aktivního uhlí a vytvoření vodní páry ve dvou nejvyšších etážích (2) pece (16), přičemž vodní pára se přivádí jako reaktivační médium do spodních etáží (2), a alespoň v jedné etáži (2) uspořádané pod dvěma nejvyššími etážemi (2) pece (16) se vyhřívá duplikátorové dno (4) etáže (2) horkými spalinami z jednotky (13) termické oxidace odplynů z regeneračního a/nebo reaktivačního procesu, které se jímají na výstupu (7) z nej spodnější etáže (2), přičemž v etážích (2) uspořádaných pod dvěma nejvyššími etážemi (2) se aktivní uhlí ohřívá mikrovlnami.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že etáž (2) s duplikátorovým dnem (4) vyhřívaným spalinami se dále vyhřívá mikrovlnami.
  3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dvě nejvyšší etáže (2) pece (16) tvořící oblast (20) předsušení se vyhřívají na teplotu do 130 °C, tři etáže (2) uspořádané pod oblastí (20) předsušení tvořící oblast (21) dosušení a ohřevu se vyhřívají na teplotu do 350 °C a tři spodní etáže (2) tvořící oblast (22) regenerace a/nebo reaktivace se vyhřívají na teplotu 500 až 900 °C.
  4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že aktivní uhlí se do oblasti (20) předsušení přivádí s vlhkostí větší než 40 % hmota., do oblasti (21) dosušení a ohřevu se přivádí s vlhkostí 20 až 5 % hmota, a do oblasti (22) regenerace a/nebo reaktivace se přivádí s vlhkostí 0 % hmota.
  5. 5. Reakční etážová pec (16) pro regeneraci a/nebo reaktivaci aktivního uhlí s obsahem sušiny od 50 do 60% hmota, způsobem podle některého z nároků 1 až 4, opatřená vstupem (1) aktivního uhlí v horní části pece (16), jednotlivými pod sebou uspořádanými etážemi (2) s rotačními hrábly (5) na středové ose (15) otáčení etáží (2) a s propady (3) do nižších etáží (2), výstupem (6) regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí, výstupem (7) plynů z regenerace a/nebo reaktivace a přebytku vodní páry, přičemž výstupy (6, 7) jsou uspořádány ve spodní části pece (16), a alespoň jedním mikrovlnným zdrojem (14) pro ohřev aktivního uhlí na alespoň jedné etáži (2), vyznačující setím, že je dále opatřena chladičem (17), který je napojen na výstup (6) regenerovaného a/nebo reaktivovaného aktivního uhlí, a sběrným potrubím (9) horkého vzduchu, které je vedeno z chladiče (17) a zaústěno do duplikátorového dna (4) alespoň dvou nejvyšších etáží (2) pece (16) pro jejich vyhřívání, a dále je opatřena jednotkou (13) termické oxidace odplynů z pece (16), která je napojena na výstup (7) plynů z regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí a přebytku vodní páry, a vedením (11) spalin z jednotky (13) termické oxidace, které je vedeno z jednotky (13) termické oxidace a zaústěno do duplikátorového dna (4) alespoň jedné etáže (2) nacházející se pod dvěma nejvyššími etážemi (2) pece (16).
  6. 6. Reakční etážová pec podle nároku 5, vyznačující se tím, že do etáže (2), jejíž duplikátorové dno (4) je napojeno k vedení (11) spalin z jednotky (13) termické oxidace, je napojen výstup mikrovlnného zdroje (14), přičemž duplikátorové dno (4) je opatřeno výstupem (12) ochlazených spalin z pece (16).
  7. 7. Reakční etážová pec podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že chladič (17) je opatřen výstupem (8) ochlazeného aktivního uhlí.
  8. 8. Reakční etážová pec podle některého z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že duplikátorové dno nejvyšší etáže je opatřeno výstupem (10) ochlazeného vzduchu z pece (16).
  9. 9. Reakční etážová pec podle některého z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že dvě nejvyšší etáže (2) pece (16) tvoří oblast (20) předsušení, tři etáže (2) uspořádané pod oblastí (20) předsušení tvoří oblast (21) dosušení a ohřevu a tři spodní etáže (2) tvoří oblast (22) regenerace a/nebo reaktivace.
CZ2019-146A 2019-03-13 2019-03-13 Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu CZ308278B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-146A CZ308278B6 (cs) 2019-03-13 2019-03-13 Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-146A CZ308278B6 (cs) 2019-03-13 2019-03-13 Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2019146A3 CZ2019146A3 (cs) 2020-04-08
CZ308278B6 true CZ308278B6 (cs) 2020-04-08

Family

ID=70053344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-146A CZ308278B6 (cs) 2019-03-13 2019-03-13 Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ308278B6 (cs)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB643282A (en) * 1946-03-06 1950-09-15 Refined Syrups & Sugars Inc Improvements in or relating to methods and apparatus for reactivating bone-char
GB941635A (en) * 1961-06-05 1963-11-13 Nichols Eng & Res Corp Methods and apparatus for regeneration of granular activated carbon
US4256606A (en) * 1978-03-06 1981-03-17 Deutsche Babcock Aktiengesellschaft Arrangement for the thermal regeneration of charged active coke or active carbon granulate
DE202009010612U1 (de) * 2009-07-10 2009-10-29 BLüCHER GMBH Anlage zur Herstellung von Aktivkohle
US20110197797A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Chavond-Barry Engineering Corp. Method and apparatus for efficient production of activated carbon
CZ31766U1 (cs) * 2018-04-10 2018-05-07 DEKONTA, a.s. Experimentální zařízení pro testy regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB643282A (en) * 1946-03-06 1950-09-15 Refined Syrups & Sugars Inc Improvements in or relating to methods and apparatus for reactivating bone-char
GB941635A (en) * 1961-06-05 1963-11-13 Nichols Eng & Res Corp Methods and apparatus for regeneration of granular activated carbon
US4256606A (en) * 1978-03-06 1981-03-17 Deutsche Babcock Aktiengesellschaft Arrangement for the thermal regeneration of charged active coke or active carbon granulate
DE202009010612U1 (de) * 2009-07-10 2009-10-29 BLüCHER GMBH Anlage zur Herstellung von Aktivkohle
US20110197797A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Chavond-Barry Engineering Corp. Method and apparatus for efficient production of activated carbon
CZ31766U1 (cs) * 2018-04-10 2018-05-07 DEKONTA, a.s. Experimentální zařízení pro testy regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(Carbon reactivation furnace performance demonstration test plan; Focus Environmental, Inc.; https://www.epa.gov/sites/production/files/2016-09/documents/perfdemotestplan-rev0-complete.pdf) 2016 *
(Recent developments in the preparation and regeneration of activated carbons by microwaves; Foo Keng Yuen, B.H. Hameed; Advances in Colloid and Interface Science 149; http://chemical.eng.usm.my/bassim/PDF/activated_carbons_microwaves.pdf ) 2009 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2019146A3 (cs) 2020-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11137207B2 (en) Apparatus and method for continuous lyophilization
DK1969099T4 (en) Process and device for treating biomass
CN107487809A (zh) 基于以活性炭可再生方式处理使废水提质达标的方法及系统
CN206500151U (zh) 固体吸附剂的再生装置及应用该再生装置的吸附装置
BRPI0903922A2 (pt) aparelhos e métodos para a torrefação de material contendo água em uma atmosfera inerte, e para processar materiais
US10914519B2 (en) Method for producing salts with a reduced water of crystallisation content
US2715282A (en) Method of and apparatus for drying particulate material
US4436589A (en) Method of pretreating coal for coking plant
CS272763B2 (en) Method of activated carbon production
CZ308278B6 (cs) Způsob regenerace a/nebo reaktivace aktivního uhlí v reakční etážové peci a reakční etážová pec k provádění tohoto způsobu
KR100621713B1 (ko) 고체 물질의 품질개량 방법 및 장치
BE1015743A3 (nl) Inrichting voor het verwerken van biomassa en werkwijze daarbij toegepast.
CN113154856A (zh) 高安全性abs高胶粉干燥床
JP2005024160A (ja) 除湿乾燥装置及び除湿乾燥方法
JP2008081332A (ja) 炭化物の製造方法及び炭化物
US6986213B2 (en) Method for drying finely divided substances
JP4870278B2 (ja) 多孔質活性炭化物の製造方法
US2144333A (en) Process of drying starch
CN100390102C (zh) 一种用真空干燥法制备干燥凝胶球的工艺
HU199615B (en) Method and apparatus for pulsation drying granular capillary-porous matters particularly cereals by predried medium
JP2021511482A (ja) 処分のための廃イオン交換樹脂の処理方法および実施設備
RU2626361C1 (ru) Способ реактивации отработанного активного угля
BR112021001268A2 (pt) método para tratamento de lignina.
RU2323878C1 (ru) Способ получения активного угля
SU1460562A1 (ru) Вакуумна сушилка дл сыпучих и комкующихс материалов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230313