本发明是粉状活性炭再生技术及装置,属化工分离技术。 与粒状活性炭相比,粉状活性炭由于制造成本低,吸附量大,吸附速度快等优点,获得了广泛的应用,主要用于化工、制药、食品、环保等方面的脱色、精制和分离。
粉状活性炭的再生方法主要有:化学法、微生物氧化法、高温液相氧化法,高温气体氧化法。其中高温气体氧化法使活性炭吸附性能恢复最好,它适应于各种用途产生的废活性炭。
1988年10月第二次全国活性炭会议上公布的数字表明,国内活性炭年产量超过四万吨,其中粉状活性炭占大多数,因此废粉状活性炭的数量是相当大的,粉状活性炭再生技术和装置的发明会具有重大的经济和社会效益。
日本1980年3月发表的J56129605号特殊公报介绍了一种粉状活性炭再生方法,该法虽然避免了炭与O2的燃烧反应而产生的质量损失,但由于高温下水和碳的反应性也较高,在800℃0.1atm下H2O+C→CO+H2的反应速度是CO2+C→2CO的3倍,此法再生质量损失亦较显著:工艺过程较复杂,再生条件不易控制:设备造价高,不易普遍推广;采用外热式加热,燃耗较大。日本1984年9月发明的J61077615号特殊公报介绍了一种再生粉状炭的方法,其实该法是利用废粉状炭做为原料之一生产粒状活性炭。
本发明的目的是提供一种粉状活性炭高温气体氧化再生方法,该法操作简便,条件易于控制,再生过程中质量损失小,使再生具有良好的经济效益;再生设备造价低,规模可大可小,易于推广。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:它是由盐酸处理,真空泵抽滤制粉和活化再生处理三部分组成。
将废活性炭用0.15NHCe处理,除去大部分可溶性的无机物和有机物,减少炭基质中Fe、Mn、K、Na等对高温气相反应有催化作用元素地含量,以使在氧化再生过程中,氧化性气体CO2有足够时间扩散进入微孔,从而达到均匀活化目的。盐酸处理还起到疏通微孔增大比表面积的作用
盐酸处理后的炭浆料用真空泵抽滤得炭饼,将其烘干到含水量20~40%后,粉碎成炭粉。
将炭粉装在耐火钵中,再送入氧化再生炉中进行活化再生,耐火钵叠放在一起,最上一个加盖,以防止炭和烟道气直接接触,氧化性气体CO2只能通过钵间缝隙和微孔扩散进入钵内,有效地控制了质量损失。湿炭用高温烟道气体慢慢干燥,在加热过程中,被吸附的有机物按其性质不同,而通过水蒸气蒸馏,解吸或热分解这些过程,以解吸炭化、氧化的形式,从活性炭的基质上消除,从而达到再生。
本发明所采用的装置为氧化再生炉,是用钢制夹层真空炉罩罩在炉底座上,使保温性能增加,升温速度快,因为属于内热式,再生燃耗较小。氧化再生炉罩可用起吊装置吊离,炭料的出入炉也采用起吊方式,操作快捷有效。
下面结合说明书附图及实施例对本发明做进一步说明:
图1是本发明装置的结构示意图
图中:1是炉底座,2是真空保温炉罩,3是测温取样孔,4是环钩,5是燃煤室,6是出气烟道,7是装料耐火钵,每叠钵装在钢丝框架内,可用起吊装置吊离,钢丝框在图中省略,8是钵盖,9是废炭料。
取废粉状活性炭100Kg放于耐酸池中,加入200~300Kg0.15NHCe,本实施例为250Kg是最佳加入量,通水蒸气加热到100℃,保温3小时,停止加热,加入500Kg水,静置分层,抽走上层水,反复加水静置分层,直到炭浆酸度达PH4为止。
将洗到PH4的炭浆料用真空泵抽滤得炭饼,再将其烘干到含水量约30%后,用粉碎机粉碎成炭粉。
将炭粉9装于耐火钵7内,然后将钵装于钢丝框内,吊入炉内。吊真空保温炉罩2放在炉底座1上盖严。通过燃煤室5燃煤室产生的烟气进入炉内加热,大约5小时达到700~900℃保温(从测温孔3测量炉内温度),每2小时从取样孔3取样检验一次,一般在5~20小时即可将其吸附性能完全恢复。
吊走炉罩2,将耐火钵7全部吊离炉,让其自然冷却,取出炭粉。
本发明的装置是氧化再生炉,它是一种密封加热炉,由炉底座1和钢制真空保温炉罩组成,外型为圆形或方型均可。在炉底座1上有进气口直接与燃煤室5相通;在炉底座1的另一侧有出气口,与出气烟道6相通。燃煤室2燃煤产生的烟气主要成分为CO2和空气中的N2,弥漫于炉体内,形成加热保护气氛。在真空保温炉罩2上部有测温取样孔3,顶部固定环钩4;在炉底座1上放置数列叠放在钢丝框架内的耐火钵7,最上一个耐火钵7盖有钵盖8,耐火钵7内装废炭粉9。
本发明装置的外型是圆形的,炉底座1由耐火砖砌成;炉罩2是用钢板焊成夹层保温炉罩,夹层抽成真空;用耐火材料制成的耐火钵7尺寸为Φ20±5×16±5cm;测温取样孔的直径为4cm。
本发明的优点在于:设备结构简单,再生条件易于控制:再生得率高,以炭干基计在80%以上;再生总成本为生产同种产品的60%,经济性较好;采用真空保温炉罩,内热式加热,燃耗低,再生设备可大可小易于普遍推广。