活性炭再生设计

1、项目概况：根据业主提供的资料，公司在生产过程中会产生一定的挥发性有机废气， 公司已采用活性炭吸附净化处理该废气。但活性炭的吸附容量有限，吸附饱和后的活性炭需要更换， 若不进行再生，则必须抛弃，造成处置的困难，同时也是一种资源的浪费和造成二次污染，并使吸附操作的运行成本过高。因此，公司拟对吸附饱和后的活性炭进行再生，重复利用。
2、再生方案确定：使活性炭上所富集的有机成分脱附，该过程就是活性炭的再生。活性炭的再生通常是通过热风加热的方式或者通入热蒸汽，使活性炭所吸附的物质得以脱附下来而再生，但通入热蒸汽脱附的方式再生必须有冷凝装置，不然会造成污染物的再次扩散，而且冷凝液需再处理，不然也会产生二次污染，因此，这种再生的方式在实际应用中造成了工艺复杂、操作费用高、并产生二次污染等不足，其推广应用受到影响；通过热风加热的方式再生，脱附出来的有机质随热风一起进入催化床，在催化剂的作用下，能在较低的温度条件下使有机质分解成水和二氧化碳，经过催化床的热风可部分循环利用来脱附活性炭，这种再生方式一方面减少了能耗；另一方面，在使活性炭得以再生的同时，消除了活性炭再生造成的二次污染的问题。因此，这种活性炭的再生方式简单、实用、无二次污染的特点，深受企业的欢迎。
        活性炭再生在操作上可采用本位（或在线）式再生和离线型再生（需要搬动活性炭），结合贵公司实际情况，活性炭吸附设备已做好，且原来的吸附设备不保温的，因此，采用在线模式再生不可行，只能选择离线型再生。即把活性炭从吸附床内取出来放入到一单独设备内进行再生。
    3、活性炭再生装置的原理：  利用热空气吹扫吸附饱和的活性炭，可使活性炭表面吸附的有机质从活性炭表面分离而使活性炭得以脱附再生。通过控制脱附热空气的温度和流量可将脱附废气中有机质的浓度浓缩控制在一合适浓度，脱附废气流经催化床内设的电加热装置加热至300℃左右，在催化剂作用下起燃，催化燃烧过程净化效率可达 95%以上，燃烧后生成 CO2 和 H2O 并释放出大量热量，使气体温度上升， 该热空气一部分直接排向大气；另一部分循环至预热室，与预热室外来的冷空气混合后作活性炭脱附气体使用。一般达到脱附～催化燃烧自平衡过程须启动电加热器 1～2 小时左右。达到热平衡后可关闭电加热装置，这样的再生处理系统靠脱附废气中的有机溶剂做燃料，在无须外加能源基础上使再生过程达到自平衡循环，极大地减少能耗，并且无二次污染的产生。
4、工艺流程：

5、流程介绍：启动再生风机，气体经过催化床而被催化床内的电加热器加热，加热后的空气经过电动阀门 进入活性炭床层，吸附饱和后的活性炭在热空气的作用下，有机物质从活性炭表面分离，并随气体一起进入催化床，在催化床内的催化剂的作用下分解成 CO2 和 H2O，同时放出大量的热，使气体温度进一步提高，高温气体在催化床内的换热器进行部分热量回收后分两部分，一部分通过电动阀门直接排空；另一部分通过电动阀门进入活性炭层，对活性炭进行再生。

      通过调节电动阀 之间的开度，可使活性炭的脱附温度稳定地维持在一温度范围内。
      此外，通过控制脱附温度和风机的流量可使再生气体中有机物的浓度控制在一合适的范围内，该浓度燃烧放热的热量可维持系统运行需要的热量，此时，催化床内的电加热可停止，系统利用再生出来的有机物燃烧放热来维持运行，节约运行费用。
6、 活性炭再生设计：      
    根据公司的要求，每天再生的活性炭量为 1 吨（即约 2m3），在本方案中拟每次按 1 吨的再生量来设计。 活性炭的吸附容量按 20%计算，活性炭的再生效率按 90%设计，即每再生 1吨活性炭需要脱附出有机物的量为：  

                        W=1000kg×20%×90%=180kg
    再生 1 吨活性炭的时间按 8 小时设计，即平均每小时需要从活性炭上脱附有机物的量为：
                       180kg/8h=22.5kg/h
    考虑设备的运行安全，有机物的浓度需要控制在其的爆炸下限25%左右。根据经验，气体浓度控制在5000-8000mg/m3之间比较合适，次浓度也处于爆炸下限下，安全性好。在本方案中，设定污染物的浓度控制在8000mg/m3左右，既需要的抽风量为：22.5/8000=2812m3/h。圆整，取再生设备的再生风量为 3000m3/h。
         根据以上参数设计活性炭再生设备，该设备包含有催化床、催化剂、换热器、电加热 器、热电偶、风机、电动阀门和控制系统等组成，设备的主要技术参数如下：
           
7、设备特点：
①活性炭的再生流程简洁，该装置是集预热器、脱附框、风机、催化反应器和控制电柜于一体，具有结构紧凑、占地少、外观美的特点；   
②脱附时采用热风循环利用，具有脱附效率高、能耗低的优点；  
③脱附废气采用催化燃烧的方式净化，具有净化效率高和无二次污染的特点；
④操作简单、容易保养、便于运输；  
⑤适用范围广，可广泛用于吸附有苯类、酮类、醇类、醛类、醚类、烷烃类、烯烃类等的活性炭（颗粒状、蜂窝状和活性炭纤维）的脱附再生；  

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很好的资料，学习了