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[原创] 活性炭热解活化再生及 固废热解处置工艺

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发表于 2021-4-6 10:45:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、活性炭碳热解活化再生及固废热解处置工艺原理:1.1活性炭碳热解活化再生
活性炭可用于产品精制脱色以及净化饮用水和处理工业废水。用过的活性炭一般均作废炭处理。试验证明,用过的粉炭经热解再生后,其吸附性能及其它指标都可以接近或超过新炭的标准,再生的成本仅新炭的十分之一。无论从环境保护还是从资源利用的观点看,废活性炭也应该再生循环利用,迫切需要改变目前一次性使用的情况。
热解活化再生工艺是基于活性炭再生工艺技术工艺,以失活的活性炭为原料,通过控制活性炭的热解活化再生特性的条件、过程机制,回收高品质、低成本的活性炭,并循环使用活性炭,从而降低企业的运行成本。
热解活化再生工艺主要分为以下两步
第一步:高温碳化热解
高温热解反应可以使活性炭吸附的有机物碳化和挥发;
file:///C:\Users\apple\AppData\Local\Temp\ksohtml34256\wps11.png有机物                           细微碳颗粒+挥发成气体
第二步:活化反应
850℃下,水蒸气和炭发生水煤气反应,对活性炭的孔道进行清洁,恢复活性。
file:///C:\Users\apple\AppData\Local\Temp\ksohtml34256\wps12.pngH2O+C                           CO+H2
通过高温热解活化再生是利用高温下活性炭中吸附的有机物会被热分解为小分子的气体,例如甲烷、乙烷等,同时高温有利于气体的解吸,所以原来被堵塞的活性炭孔道就被再次打开,同时吸附的有机物等在热解中会产生细微的碳颗粒留在活性炭孔道中,再利用高温中添加水蒸气对活性炭的孔道进行扩孔,同时也将残余在活性炭中的碳颗粒通过水煤气的形式消耗掉,生成COH2,这样活性炭的孔道再次被打开,从而恢复活性。热解活化再生工艺的优点主要是活性炭活性恢复彻底,反应迅速,处理量大。
1.2固废热解处置工艺
固体废弃物热解是利用固体废弃物中有机物的热不稳定性,在无氧条件下对其加热,使有机物产生热裂解,有机物根据其碳氢比例被裂解,形成利用价值较高的小分子气相(热解气)、液相和稳定的固体物质,从而达到无害化、减量化及资源化高值利用目的。
主要原理如下图:
image.png
1-1固废热解处置原理图
热解处理技术可以从热解温度、加热方式和固体的运动状态等几个方面进行分类。
1)热解温度
对于复杂和稳定的有机物,必须采用高温热解技术,例如化工生产过程中产生的产品残留物,燃料、颜料、石油化工中的污泥、医药中间体等。
2)加热方式
热解的加热方式主要采用外热式的方式。
3)固体的运动状态
根据对热解技术分析,目前比较可行的热解技术方案宜采用外热式高温移动床热解技术,移动床反应器控制简单,便于保持物料的运动状态,适用于中小型装置。即保证了系统的效率,降低了控制复杂性,同时保证了装置的适应性。
固废通过热解的方式将有机固废进行减量化和无害化处理,减少企业的危废的处置费用,从而为企业带来利润。同时通过热解过程中产生的热解气(都为燃气)回收了大量的能源,降低了企业的运行费用。
二、工艺流程说明2.1活性炭碳热解活化再生工艺流程说明
在进行热解活化再生工艺之前,废活性炭经过相应的化验,测定其含水率、闪点、工业分析等,制定相对应的活性炭热解活化停留时间、水蒸气含量等,保证废活性炭能够很好地进行活化再生。
主要包含了以下七个系统:进料储料系统;低温干燥系统;高温热解系统;水蒸汽活化系统;循环冷却系统;出料冷却系统;催化燃烧、能量回收系统。
image.png
2-1、活性炭的热解活化再生工艺流程主要工艺流程图
2.2固废热解处置工艺流程说明
在进行固废热解工艺之前,固废经过相应的化验,测定其含水率、闪点、工业分析等,制定相对应的固废热解处置停留时间、水蒸气含量等,保证固废能够很好地进行无害化、减量化以及资源化
image.png

2-2固废热解工艺流程
主要包含了以下个系统:进料储料系统;低温干燥系统;高温热解系统;循环冷却系统;出料冷却系统;催化燃烧、能量回收系统。
2.2两个工艺的物质守恒说明 image.png
2-3两个工艺的物质守恒说明
无论是固废热解处置,还是活性炭热解活化处置,针对的对象都是废物中的有机物,以典型的污染物为例。先通过预处理,然后进入低温的热裂解系统,除去其中的水分,然后进入高温热裂解系统,在无氧条件下对其加热,使有机物产生热裂解,有机物根据其碳氢比例被裂解,形成利用价值较高的小分子气相(包含:CH4C2H6COH2等)和稳定的固体物质高温热裂解系统产生的固体为无机化的碳和盐类物质,进入固体冷却系统,回收其中的热量;小分子气相进入催化燃烧系统作为低温热裂解系统的热源。由于热解不需要氧气,不需要氧气,所以产生的烟气的量很少。最后在少量的烟气通过除杂,脱硫除硝工艺达标排放。
三、工艺的优势介绍
综上可以发现,本设备可以同时满足处置活性炭回收再生以及固废热解两个项目需要的条件。废活性炭热解再生采用循环干燥系统+热解活化系统,固废热解处置采用训话干燥+热解催化系统,本设备和别的处理方式相比,有很多优点:
image.png
3-1粉末活性炭的活化再生撬式设备
i. 本设备可以同时处置废活性炭的热解活化再生,也可以处置固废的热解处置,达到减量化、无害化以及资源化的三重目的;
ii. 本设备的活性炭的回收率高,降低企业的后期运行费用
iii. 本设备的采用高温水蒸气活化,可以严格控活性吸附材料的孔径分布和数量,通过谱尼等权威测试,失活的木质活性炭直接回收的活性炭的吸附碘值可达1100mg/g,亚甲基蓝的吸附能力可达17ml/0.1g
iv. 本设备的干燥需要的能量来源后端的热解气化,实现了能源的循环和多级利用,节约了能源的浪费,降低了处理成本;
v. 本设备采用电磁感应加热,温度可达1200℃,为国内的温度最高温度。可以将固废完全无机化,无害化。同时由于是电磁感应加热,无加热炉膛等,可以缩小设备尺寸,以及可以做到随时开停车,做到升温速率快等特点;
vi. 本系统的设备自动化程度高,原料配料和存储均为全密封全动系统设计,包括最终出气都经过严格的处理,不会出现恶臭、粉尘等污染。粉尘部分都采用氮气保护,安全可靠,同时设备模块化生产以及采用室外标准设计,无需修改厂房,无需进行挖坑预埋,施工快速等,降低了企业的投资成本。
四、两个工艺热解处置的实例
活性炭热解活化前后1000倍的电子显微镜照片(SEM
image.png
image.png
热解活化前
热解活化后
通过上面的两张电子显微镜的图片可以明显看到通过本设备后,原本堵塞在活性炭孔道里面的物质被分解掉了,活性炭的孔道再次被打开,恢复吸附的活性,从而达到活性炭重新使用的目的。
固废热解前后实验结果
固废热解前图片
固废热解后图片
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image.png
很明显固废通过热解的方式将有机固废进行减量化和无害化处理,减少企业的危废的处置费用,从而为企业带来利润。同时通过热解过程中产生的热解气(都为燃气)回收了大量的能源,降低了企业的运行费用。
五、设备平面位置
image.png
六、主体设备照片
image.png
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七、设备流程及构成介绍
image.png
7.1热解活化装置说明
在进行热解活化再生工艺之前,废活性炭经过相应的化验,测定其含水率、闪点、工业分析等,制定相对应的活性炭热解活化停留时间、水蒸气含量等,保证废活性炭能够很好地进行活化再生。
主要包含了以下七个系统:进料储料系统;低温干燥系统;高温热解系统;水蒸汽活化系统;循环冷却系统;出料冷却系统;催化燃烧、能量回收系统。
废活性炭通过进料系统进入到系统的内部,通过低温干燥脱出大量的水分,然后在高温下有机物进行热裂解碳化,固体活性炭进入到水蒸气活化系统中活化活性炭,产生的热解气进入到催化燃烧系统,进行能量回收再利用。恢复活性的活性炭进入冷却系统,再出料。整个系统的冷却由循环冷却系统提供。催化燃烧后的烟气通过除尘进入到烟气净化系统中。






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