一种废活性炭再生工艺及设备的制作方法

本发明涉及一种活性炭清污再生工艺，尤其涉及一种废活性炭再生工艺及设备。

背景技术：

活性炭吸附净化技术是一种成熟的化工单元过程,具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点，广泛应用于各种有机污染物的治理，对于涂料、胶粘剂等化工行业产生的低浓度vocs废气治理，是可靠、稳妥的首选方法。

然而，活性炭吸附法存在一个极为严重的问题，在活性炭吸附达到饱和后，必须更换新的活性炭，废活性炭属于危险废物，必须由有资质的单位回收处置，运行成本很高。有资质单位回收的废活性炭，主要采用焚烧法处理，焚烧产生的废气，经布袋除尘、喷淋净化或活性炭吸附法除去焚烧废气中的污染物，达标后排放。

目前，已有的再生设备是将废活性炭置于烘箱中，通入热空气，使被吸附的vocs挥发出来，采用催化燃烧法，在300℃左右，将vocs转化成水和二氧化碳，这种方法，需要特制的烘箱、特制的燃烧炉和专用的催化剂，催化剂价格极为昂贵，且易受含硫化合物产生的二氧化硫等污染物的影响中毒失效。申请号为200920011186.5的专利《高性能中频活性炭再生设备》，它用中频电源进行加热，电能消耗较大；申请号为201220519647.1的专利《内置预热层的炭再生处理装置》，它用燃油燃烧进行加热，存在着烟道气污染环境的问题；申请号为201520931753.1的专利《一种废活性炭的立式再生炉》，它将粉状废活性炭用糖蜜作粘结剂制成柱状颗粒后才能在立式活化管中自上往下移动，再生前需要经过成型制粒工序，显得麻烦；申请号为201610708657.2的专利《一种粉末活性炭再生炉》，它用燃气作加热能源，高含水量的废湿炭原料直接加入再生管中，被加热后水蒸汽与可燃挥发气体混在一起集中被抽出再生管，汇集通过喷淋塔净化后再用抽风机送回到再生炉两侧的烧嘴进行燃烧，损失了高温再生尾气的余热，且对再生管的加热也不够均匀，同时喷淋塔的负荷较大，投资高。

此外，还有一类粉状废活性炭的卧式连续再生设备，它由废炭烘干炉、再生炉和冷却出料管三部分构成，该发明所述的一种粉状废活性炭的卧式连续再生设备，其特征是废炭原料在干燥管中烘干后用螺旋输送到再生管被加热再生，挥发出的可燃气体从再生管中逸出燃烧，实现余热资源的综合利用。

现有的活性炭再生设备都是通过加热使vocs挥发出来，然后再燃烧或催化燃烧，基本原理相同；但都存在相同的缺点：设备复杂、占地面积大、操作不容易，运行成本较高，且都没有考虑环保的要求，特别的是：使用活性炭吸附的场所均是严防火灾的场所。至今还没有一种设备简单、低温操作，占地面积小、操作方便、节能环保、运行成本低，适宜于中小企业购买和使用的活性炭再生设备。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的，在于提供一种废活性炭再生工艺及设备，避免明火处理容易出现安全事故的问题，用微波及外加热源加热的方式令废活性炭内的vocs脱附，形成vocs热蒸汽，再利用压力差除去活性炭中的vocs，并且使之冷凝液化，使已纳污的活性炭净化再生，回收的vocs可再次利用。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种废活性炭再生工艺，其工艺步骤是：

s1：放置废活性炭，将吸附有vocs的废活性炭置于密封的脱附箱中，可以以分层或其它方式进行放置；

s2：微波或变频微波、以及外加热源加热，脱附箱中具有微波发生器和外加热源(如电热管或高温气体、导热油等)，被活性炭吸附的有机物吸收微波产生振荡，分子之间相互碰撞产生热量升温，在振荡和热动能的相互作用下，有机物从活性炭脱附，形成vocs热蒸汽；

s3：热蒸汽转移，vocs热蒸汽通过气体驱动设备进行转移，进入热交换器；

s4：热交换，热交换器将高温vocs热蒸汽降至室温，高沸点的有机物主要在此凝结成液态；

s5：低温冷冻，制冷机将进入的vocs热蒸汽冷却至0℃左右，常见有机物均被为冷凝成液体；

s6：尾气处理，有极少量的vocs蒸汽外泄，可以采用vocs处理设备处理后达标排放。

在一个实施例中，在所述步骤s1中脱附箱是用于装载废活性炭的，关闭后，除连接气体驱动设备以外，是完全密封的，它只能放出而不能吸收有机气体，脱附箱上设置有补补气阀，用于开门时控制脱附箱内气压平衡。

在一个实施例中，在所述步骤s2中利用微波和外加热源对脱附箱中的废活性炭加热，微波与外加热源可以只选择一种方式对废活性炭进行处理，所述微波发生器可以是变频的，以适应各种有机分子的极性而改变频率，在振动和热量的作用下脱附，完全无极性的有机分子也可以通过极性分子的热传导而获得脱附的动力，达到最佳的脱附效果。

在一个实施例中，在所述步骤s3热蒸汽转移，采用的气体驱动设备是一种通过机械运行造成气体压力差的设备，包括但不仅限于是抽风机、真空机、空压机；能够使密封的脱附箱端形成低压，冷却端形成正压。

在一个实施例中，在所述步骤s4和步骤s5中可以以步骤s4及步骤s5作为一次降温过程，反复多次对vocs热蒸汽进行降温，保证热蒸汽充分降温冷凝，形成液体；在步骤s4中形成的液体也可以进行回收利用。

在一个实施例中，在所述步骤s3中，从密闭脱附箱中出来的vocs热蒸汽温度高，可达到100℃以上，在步骤s4中对vocs热蒸汽进行热交换完成降温，降低步骤s5冷冻难度，热交换介质可以是空气或水等其它液体；为保证降温效果，可以在步骤s4中延长降温时间或延长vocs热蒸汽行走距离。

在一个实施例中，在所述步骤s5中采用冷媒对从进入步骤s5的vocs蒸汽和进行冷冻，vocs蒸汽不与低温冷媒直接接触，通过金属盘管实现热传导。在一个实施例中，在所述步骤s5中可以采用冷冻机或其它低温设备对vocs蒸汽实现冷凝。

在一个实施例中，所述步骤s6中少量的尾气可以采用uv光催化分解、等离子净化、活性炭吸附、催化燃烧的方式进行处理。

一种利用于所述废活性炭再生工艺的设备，包括但不仅限于脱附箱、气体驱动设备及冷凝设备；其中：

脱附箱，供已饱和纳污的活性炭放置其内，所述脱附箱具有变频微波加热器件；

气体驱动设备，所述气体驱动设备所具有的输入端连通所述脱附箱，用于转移从已饱和纳污的活性炭中所释出含vocs热蒸汽；

冷凝设备，包括与气体驱动设备输出端连通的热交换器及冷冻室，气体驱动设备将vocs热蒸汽导入到冷冻室，vocs蒸汽会在压力及低温条件下，冷凝成液态，通过热交换器及冷冻室的阀门回收。

相比现有技术，实施本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种在严禁明火的条件下安全有效的将已饱和纳污的废活性炭再生的工艺。能够针对废活性炭实现再生，其次对废活性炭内的vocs实现回收利用，针对vocs回收率不高的问题，进行二次降温和延长冷凝行程，保证了冷凝液的形成率，具有投资小、占地面积小、工艺流程简单、制作成本低、净化效率高、运行安全可靠和环境友好的优点。

附图说明

图1是本发明工艺原理图；

图2为本发明所述一种利用于废活性炭再生工艺的设备的结构示意图；

图3是脱附箱正面剖视图。

图中，10、脱附箱；11、活页门；12、微波脉冲加热器件；13、补气阀；14、格层；15、开口；16、框壳；17、密封槽；20、抽真空泵；21、抽真空管道；22、散热片；30、冷冻箱；31、冷压机；32、致冷管道；33、冷凝管；34、收集口。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，一种废活性炭再生工艺，其工艺步骤是：

s1：放置废活性炭，将吸附有vocs的废活性炭置于密封的脱附箱中，可以以分层或其它方式进行放置；在放置方式的选择上主要以废活性炭受热均匀为目的进行摆放，在摆放中注意废活性炭之间不要叠放，保证废活性炭各个面均能够受到加热和微波即可；

s2：微波或变频微波、以及外加热源加热，脱附箱中具有微波发生器，被活性炭吸附的有机物吸收微波产生振荡，分子之间相互碰撞产生热量升温，在振荡和热动能的相互作用下，有机物从活性炭脱附，形成vocs热蒸汽；

s3：热蒸汽转移，vocs热蒸汽通过气体驱动设备进行转移，进入热交换器；在转移时，注意气体驱动设备的密封性，同时由于vocs热蒸汽具有一定的水分和腐蚀性，气体驱动设备应选用防水耐腐蚀的材质产品，同时在转移过程中注意转移的持续性，要将全部热蒸汽完成转移，避免脱附箱回归常温后，vocs热蒸汽重新被废活性炭所吸附；

s4：热交换，热交换器将高温vocs热蒸汽降至室温，高沸点的有机物主要在此凝结成液态；

s5：低温冷冻，制冷机将进入的vocs热蒸汽冷却至0℃左右，常见有机物均被为冷凝成液体；

s6：尾气处理，有极少量的vocs蒸汽外泄，可以采用vocs处理设备处理后达标排放。

通过上述方案，能够实现vocs热蒸汽与废活性炭之间的分离，使废活性炭再生，同时vocs热蒸汽中具有多种能够重新投入生产的物质，通过冷凝实现回收，达到节能环保的效果。

在所述步骤s1中脱附箱是用于装载废活性炭的，关闭后，除连接气体驱动设备以外，是完全密封的，保证脱附阶段能够单独封闭地进行，脱附箱上设置有补气阀，用于控制脱附箱内气压平衡，进行适当的泄压和气体补充。

在所述步骤s2中利用微波对脱附箱中的废活性炭加热，所述微波发生器可以是变频的，以适应各种有机分子的极性而改变频率，在振动和热量的作用下脱附，完全无极性的有机分子也可以通过外加热源及极性分子的热传导而获得脱附的动力，达到最佳的脱附效果。

在所述步骤s3热蒸汽转移，采用的气体驱动设备是一种通过机械运行造成气体压力差的设备，包括但不仅限于是抽风机、真空机、空压机；能够使密封的脱附箱端形成低压，冷却端形成正压，顺利快速的完成热蒸汽的转移。

在所述步骤s4和步骤s5中，可以以步骤s4及步骤s5作为一次降温过程，即将步骤s4和步骤s5看成一个降温阶段，反复多次以该降温阶段对vocs热蒸汽进行降温，保证热蒸汽充分降温冷凝，形成液体；在步骤s4中形成的液体也属于可再次投产的物质，也可以进行回收利用，在步骤s4和步骤s5中使用到的降温设备不仅限于本申请公开设备，也可以采用一些能够实现降温的设备达到相同的目的。

在所述步骤s3中，从密闭脱附箱中出来的vocs热蒸汽温度高，可达到100℃以上，在步骤s4中对vocs热蒸汽进行热交换完成降温，降低步骤s5冷冻难度，热交换介质可以是空气或水等其它液体；为保证降温效果，可以在步骤s4中延长降温时间或延长vocs热蒸汽行走距离。

在所述步骤s5中采用冷媒对从进入步骤s5的vocs蒸汽和进行冷冻，vocs蒸汽不与低温冷媒直接接触，通过金属盘管实现热传导。

在所述步骤s5中可以采用冷冻机或其它低温设备对vocs蒸汽实现冷凝。

所述步骤s6中少量的尾气可以采用uv光催化分解、等离子净化、活性炭吸附、催化燃烧的方式进行处理。

参见图2，一种利用于废活性炭再生工艺的设备，包括但不仅限于脱附箱10、气体驱动设备及冷凝设备；其中：

脱附箱10，供已饱和纳污的活性炭放置其内，所述脱附箱10具有外加热源以及微波脉冲加热器件12；

气体驱动设备，所述气体驱动设备所具有的输入端连通所述脱附箱10，用于抽取从已饱和纳污的活性炭中所释出含vocs热蒸汽；在转移时，注意气体驱动设备的密封性，同时由于vocs热蒸汽具有一定的水分和腐蚀性，气体驱动设备应选用防水耐腐蚀的材质产品，同时在转移过程中注意转移的持续性，要将全部热蒸汽完成转移，避免脱附箱回归常温后，vocs热蒸汽重新被废活性炭所吸附；

冷凝设备，包括与气体驱动设备输出端连通的热交换器与冷冻箱30，气体驱动设备将vocs热蒸汽导入到冷冻箱30内冷凝管33，冷冻箱30另与制冷设备相连通，进入冷冻箱30内的vocs热蒸汽会在压力及低温条件下，冷凝成冷凝液，通过冷冻箱30的收集口34回收。

在脱附箱10里对已饱和纳污的活性炭进行外加热源及微波加热，由于不同的物质蒸发所需温度不同，为了能够充分让活性炭内vocs形成更利于被抽离的热蒸汽，因此在脱附箱10内设置外加热源进行加热，所述外加热源可以但不仅限于是加热管，还可以利用外界高温的例如：高温热气、高温水蒸汽等对脱附箱内进行加热，让活性炭得以再生，通过气体驱动设备将vocs热蒸汽抽入冷凝设备，在制冷设备制冷下，降低vocs热蒸汽温度形成冷凝液完成回收。

见图3，所述脱附箱10开设有活页门11，供已饱和纳污的活性炭放入所述脱附箱10以及供已排出vocs的活性炭取离所述脱附箱10；为保证脱附箱10的密封性，脱附箱10的活页门11安装在方形开口15上，开口15周围外接有方形框壳16，活页门与框壳16大小相同，在边框上开设有密封槽17，密封槽17内放置有橡胶密封条，活页门与框壳16贴合完成脱附箱的密封。

所述脱附箱10上设置有显示屏和电控开关，便于时刻了解脱附箱10内的工作情况和工作时长，显示屏与脱附箱10内的多个感应器电性连接，所述电控开关则与脱附箱10内的微波脉冲加热器件及加热管等电控设备电子连接。

在所述脱附箱10内还安装有报警执行单元，对脱附箱10内的温度和工作进行预警和控制。

所述脱附箱10内置有用于放置活性炭的格层14。

活性炭可以均匀铺装在格层14上，保证受热均匀。

所述脱附箱10设置有补气阀13，用于脱附过程中消除内外压力差，同时在脱附结束后通入空气排出残留的热蒸汽。

所述气体驱动设备包括抽真空泵20和抽真空管道21。

抽真空泵20安装在抽真空管道21中间，抽真空管道21输入端连通脱附箱10，输出端连通冷凝设备，实现vocs热蒸汽转移。

为了降低制冷设备功率消耗，所述抽真空管道21上连接散热设备，降温设备为散热片22，对vocs热蒸汽实现一次降温，还根据散热效果可以另外选用风扇等其他降温设备，或是采用多种多种降温设备组合进行降温。

散热片22安装在抽真空管道21的一个接头处，由多块散热板一体化连接而成，通过延续vocs热蒸汽行程长度，将部分热能传导给周围空气。

所述冷凝设备还包括但不仅限于压缩机31，压缩机31通过致冷管道32与冷冻箱30相连通。

压缩机31通过致冷管道32与冷冻箱30的一处开口15相连通，将冷媒直接传送到冷冻箱30内的冷凝管33中，实现热交换。

所述冷凝管33为冷凝盘管，缠绕在冷冻箱30内部，与进入冷冻箱30内vocs蒸汽接触，利用热传递性，对vocs蒸汽进行冷凝，冷凝盘管能够延长冷却时间和冷却距离，保证冷凝液产生。

在所述收集口34上安装有阀门。打开阀门即可对冷凝液进行收集；而无法收集的尾气则进入与冷冻箱连通的尾气处理箱35内，通过各种催化方式中和后再进行排放。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。