活性炭脱附再生的方法
时间:2019-02-18 阅读:4918
活性炭脱附再生方法
一、热再生法
热再生法的原理是在加热的条件下,使被吸附的有机物以解析、炭化、氧化的形式从活性炭基质上消除,一般蜂窝炭开始的脱附温度为80~90度,脱附时间长,随着炭的使用,脱附温度逐渐增大,但是不能超过130度,并且进入炭层的脱附气体一定要有阻火器。
再生步骤:
(1)干燥,干燥温度一般低于100℃,主要是蒸发孔隙水,少量低沸点的有机物也会被气化,该过程需要大量的蒸发潜热,热再生的过程约有50%的能耗是在干燥过程中消耗的。
(2)在约350℃时加热活性炭,使其中的低沸点有机物被分离。
(3)高温炭化,即在约800℃加热炭,使大部分有机物分解、气化,或以固定碳的形态残留下来。
(4)活化,即在800℃~1000℃范围内加热活性炭,使残留下来的炭,被水蒸气、二氧化碳或氧气等分解,热再生的步骤根据加热炉种类的不同也稍有差别,但是差别不大。
热再生法再生率较高,可达70%~80%;再生时间短;与化学药品再生法相比,具有很强的通用性;不产生再生废液。缺点:再生后的活性炭损失率较高,一般为5%~10%;炭表面化学结构发生改变,比表面积减小;高温再生对再生炉材料要求高,再生炉设备投资高;再生能耗成本较高;炭反复再生会丧失吸附性能,一般蜂窝炭开始的脱附温度为80~90度,脱附时间长,随着炭的使用,脱附温度逐渐增大,但不能超过130度,并且进入炭层的脱附气体一定要有阻火器。
二、水蒸气脱附法
由于水蒸气热焓高且较易得,经济性安全性好,广泛的适用于脱附沸点较低的小分子碳氢化合物和芳香族有机物,对于高沸点物质的脱附能力较弱,脱附周期长,易造成系统腐蚀,对材料性能要求高,水蒸汽脱附后,吸附系统需要较长时间的冷却干燥才能再次投入使用,还存在冷凝水二次污染的问题,采用低压水蒸气脱附工艺的脱附,水蒸气用量4.0mL/min,温度140℃的条件下实现回收烯烃83.22%,脱附时水蒸汽带入杂质引起活性炭失效,分离溶剂的过程中会产生大量的废水,造成二次污染;可能会破坏炭的孔结构和表面化学结构,导致吸附能力下降;近年来发现的热氮气脱附技术可以有效的解决上述问题,140℃脱附 30min,氮气流量为2.6 m3/h,脱附率为90%左右,脱附完成后,吸附剂需要较长时间的冷却干燥才能再次投入使用。
热空气再生法
与水蒸汽解吸相比,热气体解吸的冷凝水二次污染很少,对吸附系统材料的要求较低,利用热空气对活性炭纤维吸附的甲苯进行解吸,适宜的脱附工艺条件为温度180℃,脱附时间40min,脱附空气流速0.106m/s;通过建立示范工程对热空气解吸能耗进行分析,结果表明热空气脱附若采用蒸汽为加热源时,每回收1kg溶剂约需电0.5kWh及1.6kg蒸汽,小于一般蒸汽直接加热回收系统中的2~5kg蒸汽的用量,热氮气脱附是一种的方法,140℃脱附30min,氮气流量为2.6m3/h,脱附率为90%左右。
采用流向变换催化燃烧法处理废气时可热空气脱附法,正常吸附前,先将催化床燃烧室预热到300℃,一定时间后,当炭纤维吸附饱和时,打开脱附阀门,用120℃热风进行脱附,解吸出的有机废气进到催化床燃烧分解为CO2和H2O,净化后的高温气体通过列管热交换器预热脱附气体,少部分经烟囱排放,其余补充新鲜空气后作为脱附热风返回,此时可停止电加热管预热,并通过放空阀和补冷风机来实现整个催化燃烧系统的热平衡,纤维活性炭脱附*,经多次吸附脱附后仍保持原有的吸附性能,特别是对10-6级的吸附质仍保持很高的吸附量(蜂窝炭或颗粒炭的吸附能力则大大降低)。
热气体脱附的缺点是气体热容量小,气体热交换所需面积相对较大,如果直接采用热空气解吸,可能存在一定的危险性,而且氧的存在会影响回收物质的品质,所以需要控制再生气体中氧气的含量。
三、氮气脱附法
氮气是一种惰性气体,利用惰性气体作为脱附介质回收有机物,能够克服水蒸气脱附再生产生二次污染的问题,对可溶性有机物的回收更具有优势,可减少有机物精制的投资和运行费用,同时可以提高活性炭和设备的使用寿命,更具有市场竞争力。惰性气体的选择主要考虑两个方面:一是来源便捷,二是费用低。
吸附饱和的活性炭吸附床转入脱附再生阶段,通过阀门控制,用氮气置换待脱附活性炭床以及脱附管内的空气,通过在线氧含量分析仪检测系统氧含量达到设定值后,启动脱附风机、开启脱附加热器加热升温开始脱附。