一种提高废弃活性炭再生性能的系统与方法

专利2026-08-08  16


本发明涉及能源化工及环保,特别涉及一种提高废弃活性炭再生性能的系统与方法。


背景技术:

1、活性炭吸附法是当前处理大气污染的主要工艺,而使用过的废弃活性炭中含有大量重金属、有机溶剂等,属于危险废物,大量堆积会污染土壤、水源,据估算我国每年的废弃活性炭达100万吨。活性炭再生成为利用废弃活性炭的主要手段,当前再生方法有热再生、生物再生、湿式氧化、溶剂再生、电化学、超临界流体、超声波、微波辐照等方式,其中生物再生的效率较低,且仅适用于部分水处理活性炭,电化学、超临界流体、超声波、微波辐照等方式则存在设备复杂、能耗和成本较高的难题,尚未在工业上大规模应用。现在大型的活性炭再生厂一般采用的方式都是热再生,此方式对废弃活性炭表面沉积物的去除力度较大,且设备规模较大,成本较低。

2、专利(cn202211159067.0)提出一种包括预处理、清洗处理、干燥、预炭化、炭化、活化、进一步活化、冷却等步骤的活性炭再生方法,该发明中的方法温度较低,产生的废气少,不会对大气造成严重的污染,但再生后活性炭骨架仍未得到有效加强。

3、专利(cn202310290910.7)公开了一种粉状废弃活性炭再生方法,包括:将废弃粉状活性炭放入干燥箱中,在110℃进行充分干燥;将干燥后的废活性炭放入超声锅中,按比例加入浓盐酸和去离子水,对其进行超声波酸洗;采用去离子水进行水洗到中性,过滤烘干;将酸洗后的粉状活性炭添加到气氛马弗炉中,然后以预设的升温速率加热到500~800℃并恒温2h,并在热解过程中向气氛马弗炉充入高纯氮气作为保护气;将热解产物放入到水浴锅中,然后用去离子水冲洗后进行过滤烘干。本方案成本低,工艺时间短,再生效率高。

4、热再生法的优点是再生效率高、再生时间短,对吸附物质基本无选择性。其不足为:热再生过程中炭的损失较大,再生活性炭强度下降,炭表面化学结构发生变化,活性降低。同时高温汽化有机物缩合生焦堵塞管道、热解产生腐蚀性气体,对再生设备长周期安全运行带来严重影响。

5、但此种方式也存在再生活性炭存在炭损耗大、性能恢复率低的问题,再生后活性炭机械强度差,孔容损失大,导致再生后的活性炭性能较差。如何提高再生炭品质的提升是当前活性炭再生行业亟需解决的难点。

6、为此,本申请设计了一种提高废弃活性炭再生性能的系统与方法,以解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明为了弥补现有技术中的不足,提供了一种提高废弃活性炭再生性能的系统与方法。

2、一种提高废弃活性炭再生性能的系统,包括再生预处理和干燥单元,其特征在于:

3、所述再生预处理和干燥单元连通深度脱除扩孔单元,深度脱除扩孔单元连通补炭单元,补炭单元连通活化单元。

4、进一步地,为了更好的实现本发明,所述再生预处理和干燥单元包括净化槽和设置在净化槽上方的清洗槽和干燥槽。

5、进一步地,为了更好的实现本发明,所述深度脱除扩孔单元设置有循环流化床反应器,循环流化床反应器内部下方设有布风板,在循环流化床反应器的一侧通过管道连接有旋风分离器,管道中设置y型通道,y型通道设置活动挡板。

6、进一步地,为了更好的实现本发明,所述补炭单元设置有通道和反应釜,通道连通带有活动挡板的管道;所述活化单元设置有活化剂进口通道,活化剂出口通道和活性炭进出口。

7、进一步地,为了更好的实现本发明,所述净化槽中间竖立设置隔板,将净化槽分隔成两部分,隔板下部未封死,使清洗液在净化槽一侧通过隔板下的通道流向另一侧;所述清洗槽上放置有活性炭,且活性炭在清洗槽中由低处端向高处端移动,由清洗槽上端处添加清洗液;通过清洗槽后的活性炭进入干燥槽中,干燥段由升温段、保温段组成。

8、基于上述的提高废弃活性炭再生性能的系统,具体方法为:

9、s1,将回收后废弃活性炭进行再生预处理和干燥,去除活性炭内吸附物,得到预处理后干燥的活性炭;

10、s2,经过干燥后的活性炭通过管路进入深度脱除扩孔单元,该单元在循环流化床反应器中进行,循环流化床反应器内设置布风板,由流化床、旋风分离器以及相应的管道组成,流化床反应器中进行再生,通过控制气体种类、流向及流速实现调控吸附料床层流态化程度和传热传质速率,将吸附在活性炭孔道内的烃类分子深度释放脱附,利用气流中的氧气深度氧化活性炭中沉积物实现沉积堵塞的深度清理和大孔的拓展;

11、s3,将扩孔后的活性炭放置在反应釜中,加入含炭废弃物、骨架材料、活化剂,在一定温度和压力下进行反应补炭;

12、s4,将s3中补碳后的活性炭自反应釜中取出,送往活化室中进行活化。

13、进一步地,为了更好的实现本发明,所述s1具体为,活性炭放置到清洗槽中,且清洗槽设置一定倾斜角度,活性炭在清洗槽中由低处端向高处端移动,由清洗槽上端处添加清洗液,清洗液流动方向和活性炭移动方向相反,使活性炭吸附的杂质脱附到清洗液中,使用过的清洗液流到净化槽中,其中净化槽中间设置隔板,将净化槽分隔成两部分,隔板下部未封死,使清洗液在净化槽一侧通过隔板下的通道流向另一侧,实现清洗液的分层净化,净化后的清洗液可循环使用;通过清洗段后的活性炭继续移动进入干燥段中,干燥段由升温段、保温段组成,温度设置为120℃左右,由高温烟气提供所需热量,使初步脱附后的活性炭干燥。

14、进一步地,为了更好的实现本发明,所述s2中流化床反应器(c)中进行深度热再生或超声再生;再生气体可以是o2、co2、水蒸气的一种或几种。

15、进一步地,为了更好的实现本发明,所述s3中的含炭废弃物为不含卤素元素的有机废液,包括焦油、松节油、润滑油、石油醚;反应釜中通过含炭废焦油的表面沉积或水热进行表面炭再生长实现补炭;反应釜中的温度和压力受活性炭和补碳有机废液比例、浓度控制;所述骨架材料为活性炭纤维或硬质炭复合微球;所述活化剂为微量过渡金属,包括fe、cu,可增加活性炭吸附位点,增强其吸附能力和催化性能。

16、进一步地,为了更好的实现本发明,所述活化室(e)通入蒸汽/co2进行炭化调节改性,对废弃活性炭进行补炭,实现废弃活性炭的高值化再生。

17、本发明的有益效果是:

18、本发明将活性炭放置在导轨上由清洗环节对废弃活性炭进行初步处理,再对活性炭进行干燥;同时将预处理后的废弃活性炭在循环流化床内深度脱除有机沉积物和进行大孔扩展;废弃活性炭深度脱除后进行补炭,解决因炭损耗和微孔烧蚀导致的机械强度和吸附性能下降问题,同时在补碳过程中还加入微量过渡金属,可进一步增强吸附性能和催化性能,整个系统实现废弃活性炭再生时深度脱除、分阶段处理,同时进行补碳,增强了机械强度和微孔数量,具有效率高,再生效果好等多种优势,为废弃活性炭高值化再生的工业花进程提供了条件。



技术特征:

1.一种提高废弃活性炭再生性能的系统,包括再生预处理和干燥单元(b),其特征在于:

2.根据权利要求1所述的提高废弃活性炭再生性能的系统,其特征在于:

3.根据权利要求1所述的提高废弃活性炭再生性能的系统,其特征在于:

4.根据权利要求1所述的提高废弃活性炭再生性能的系统,其特征在于:

5.根据权利要求2所述的提高废弃活性炭再生性能的系统,其特征在于:

6.一种提高废弃活性炭再生性能的方法,基于权利要求1-5任意一项所述的提高废弃活性炭再生性能的系统,其特征在于,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的提高废弃活性炭再生性能的方法,其特征在于:

8.根据权利要求6所述的提高废弃活性炭再生性能的方法,其特征在于:

9.根据权利要求6所述的提高废弃活性炭再生性能的方法,其特征在于:

10.根据权利要求6所述的提高废弃活性炭再生性能的方法,其特征在于:


技术总结
本发明公开一种提高废弃活性炭再生性能的系统与方法,系统包括再生预处理和干燥单元、深度脱除扩孔单元、补炭单元和活化单元。将活性炭放置在导轨上由清洗环节对废弃活性炭进行初步处理,再对活性炭进行干燥;同时将预处理后的废弃活性炭在循环流化床内深度脱除有机沉积物和进行大孔扩展;废弃活性炭深度脱除后进行补炭,解决因炭损耗和微孔烧蚀导致的机械强度和吸附性能下降问题,同时在补碳过程中还加入微量过渡金属,可进一步增强吸附性能和催化性能,整个系统实现废弃活性炭再生时深度脱除、分阶段处理,同时进行补碳,增强了机械强度和微孔数量,具有效率高,再生效果好等多种优势,为废弃活性炭高值化再生的工业化进程提供了条件。

技术研发人员:张兴宇,张睿涵,王鲁元
受保护的技术使用者:齐鲁工业大学(山东省科学院)
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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