一種活性炭脫附方法和活性炭脫附設備與流程
1.本發明涉及廢氣處理領域，特別涉及一種活性炭脫附方法和活性炭脫附設備。
背景技術：
2.活性炭的價格便宜，吸附效果好，是目前廢氣吸附的主要材料。當活性炭吸附飽和后，就需要進行更換或脫附再生。目前活性炭脫附的常用方法主要有熱風脫附法和水蒸汽脫附法。
3.其中，熱風脫附是通過熱風吹脫活性炭，使其吸附的有機物釋放，但是熱風的溫度不能過高（一般不超過100℃），否則容易引起活性炭自燃。由于熱風脫附的溫度不夠高，會導致活性炭的脫附不夠充分。分子量較大的揮發性有機物會滯留在活性炭內部，在常壓條件是無法僅靠熱風釋放出來的。此外，沸點較高的有機物，如二甲苯（沸點約140℃）等，由于熱風溫度不夠高，因此無法氣化而留在活性炭內。因此，目前熱風脫附的活性炭脫附率大約為90%，經過6次脫附之后，活性炭的可用率就只有約53%，需要進行更換，活性炭的可重復利用的次數較少。
4.水蒸汽脫附法則是使用水蒸汽吹脫活性炭，由于水蒸汽不會引起活性炭自燃，而且水蒸汽的溫度可以較熱風高，但是對于二甲苯等物質同樣存在脫附能力不足的問題，此外，在水蒸汽的不斷吹脫中，還會給活性炭帶來大量水分，除了需要較長時間對活性炭進行干燥，還會產生較多廢水。
5.可見，現有技術還有待改進和提高。
技術實現要素：
6.鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種活性炭脫附方法和活性炭脫附設備，旨在解決現有技術中水蒸汽脫附法的脫附率不高，以及會給活性炭帶來大量水分導致干燥時間長的技術問題。
7.為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：一種活性炭脫附方法，包括以下步驟：s01.將吸附有揮發性有機物的活性炭送入壓力容器，往壓力容器內通入水蒸汽，對活性炭進行加熱加壓處理，維持壓力容器內的壓力，以使活性炭中的揮發性有機物脫附；s02.降溫，減壓脫附，通過泄壓后進行抽真空，排出揮發性有機物，得到脫附活性炭。
8.所述的活性炭脫附方法，其中，所述進行加熱加壓處理中，加熱至壓力容器內的溫度達到150℃以上。
9.所述的活性炭脫附方法，其中，所述進行加熱加壓處理中，壓力容器內的溫度控制在150～160℃。
10.所述的活性炭脫附方法，其中，當壓力容器內的溫度達到150℃以上且壓力達到0.7mpa以上時，維持溫度和壓力在30分鐘以上。
11.所述的活性炭脫附方法，其中，所述減壓脫附包括：通過抽真空使壓力容器內形成負壓狀態。
12.所述的活性炭脫附方法，其中，所述泄壓中，先排出壓力容器中的氣體，再排出壓力容器中的積水。
13.所述的活性炭脫附方法，其中，還包括通過冷卻系統冷卻從壓力容器中排出的氣體和積水，收集冷卻后得到的混合液。
14.一種活性炭脫附設備，用于實施以上所述的活性炭脫附方法，包括依次連接的蒸汽發生器、壓力容器、一級換熱裝置、二級換熱裝置、真空泵和儲液罐；所述壓力容器用于對活性炭進行加壓加熱處理。
15.所述的活性炭脫附設備，其中，所述壓力容器的頂部設置有排氣口，其底部還設置有進氣口和排水口，所述排氣口和排水口分別與一級換熱裝置連通；所述進氣口與所述蒸汽發生器連通。
16.所述的活性炭脫附設備，其中，所述壓力容器上還設置有控制裝置以及分別與所述控制裝置電連接的壓力傳感器、溫度傳感器、排氣閥、排水閥和進氣閥；所述排氣閥用于控制壓力容器的排氣口與一級換熱裝置的連通；所述排水閥用于控制壓力容器的排水口與一級換熱裝置的連通；所述進氣閥用于控制蒸汽發生器與壓力容器的進氣口的連通。
17.有益效果：本發明提供了一種活性炭脫附方法，通過水蒸汽對吸附有揮發性有機物的的活性炭進行脫附，脫附過程中通過水蒸汽進行加熱加壓，可以在壓力和高溫作用下有效地將分子量較大的有機物和飽和蒸汽壓力較高的有機物激活氣化，使其從活性炭內部脫附逸出。此外，本發明先在壓力容器內對活性炭進行加熱加壓處理，可以充分地使有機物脫附，相對于采用水蒸汽持續吹脫，本發明大大減少了水蒸汽的用量和活性炭所吸附的水分，可以減少能耗和加快活性炭的干燥。在加熱加壓處理后，再經減壓脫附可以快速降溫和除去活性炭中的水分，在抽真空過程中，活性炭中殘留的水分和揮發性有機物會持續形成低壓沸騰，并通過真空管道排出，可以進一步達到脫附和干燥的目的。本發明的技術方案可以解析出活性炭中99%以上的揮發性有機物，可以大大地延長活性炭的使用壽命，極大地降低企業的運行成本。
18.本發明還提供了一種活性炭脫附設備，該設備基于上述的活性炭脫附方法對活性炭進行脫附，其中，蒸汽發生器用于向壓力容器提供水蒸汽，壓力容器可承受高壓，活性炭在其內部可以進行高溫加壓的脫附處理，有效脫附出揮發性有機物。脫附出的氣體抽出壓力容器，并經過冷卻后進行收集。通過真空泵排出氣體和水分后，真空泵還可以使壓力容器內形成負壓并接近真空狀態，更加充分地去除活性炭中的水分和殘留的揮發性有機物。本設備的總體造價低，價格是熱風在線脫附設備的十分之一以下，且脫附效果遠優于熱風脫附，耗能也僅有熱風脫附的三十分之一，能夠惠及廣大的中小型企業。
附圖說明
19.圖1為本發明提供的活性炭脫附設備的結構示意圖一。
20.圖2為本發明提供的活性炭脫附設備的結構示意圖二。
21.圖3為經本發明脫附后的活性炭的使用效果圖。
22.主要元件符號說明：1-蒸汽發生器，2-壓力容器，3-一級換熱裝置，4-二級換熱裝置，5-真空泵，6-儲液罐，21-支撐架，31-冷卻塔，32-第一板式換熱器，41-冷水機，42-第二板式換熱器，7-控制裝置，22-壓力傳感器，23-溫度傳感器，24-排氣閥，25-排水閥，26-進氣閥，27-安全閥，8-軟水機，9-儲水箱，10-天然氣管道。
具體實施方式
23.本發明提供一種活性炭脫附方法和活性炭脫附設備，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
24.在本發明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以及特定的方位構造和操作，因此，不能理解為對本發明的限制。此外，“第一”、“第二”僅用于描述目的，且不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者多個該特征。本發明的描述中，除非另有說明，“多個
”?
的含義是兩個以上。
25.本發明提供一種活性炭脫附方法，包括以下步驟：s01.將吸附有揮發性有機物的活性炭送入壓力容器，往壓力容器內通入水蒸汽，對活性炭進行加熱加壓處理，維持壓力容器內的壓力，以使活性炭中的揮發性有機物脫附；水蒸汽的熱焓高，可以快速地將壓力容器內的溫度升高，在密閉的空間中，揮發性有機物的飽和蒸汽壓會隨溫度的升高而增大，當飽和蒸汽壓越大，物質越容易從活性炭中脫附，因此在當壓力容器內的溫度達到一定的溫度范圍時，可以將具有高飽和蒸汽壓的揮發性有機物脫附。
26.s02.降溫，減壓脫附，通過泄壓后進行抽真空，排出揮發性有機物，得到脫附活性炭；在進行保壓處理一段時間后，排出壓力容器內的混合氣體和積水，采用水蒸汽進行加壓加熱可以使壓力容器快速達到特定溫度和壓力，并且壓力容器內積水較少，在泄壓后再通過抽真空壓力容器內的壓力變為負壓甚至真空狀態，可以使壓力容器內的少量積水和殘留的揮發性有機物形成閃蒸，由于抽真空的過程中不斷降低壓力容器中的壓力，即使壓力容器中的溫度也在下降，但是依舊可以使積水和殘留的揮發性有機物保持著沸騰狀態，充分地使活性炭脫附，并快速地干燥脫附活性炭。
27.本發明相對于采用水蒸汽持續吹脫活性炭，可以大大減少水蒸汽的用量，并可以提高揮發性有機物的脫附率。由于水蒸汽的用量少，產生的廢水也相應更少，能耗更低。
28.優選的，所述進行加熱加壓處理中，加熱至壓力容器內的溫度達到150℃以上。當壓力容器內的溫度達到150℃以上時，苯、甲苯、二甲苯等有機物能較好地脫附。
29.優選的，所述進行加熱加壓處理中，壓力容器內的溫度控制在150～160℃。
30.優選的，當壓力容器內的溫度達到150℃以上且壓力達到0.7mpa以上時，維持溫度和壓力在30分鐘以上。若僅采用高溫高壓的水蒸汽進行吹脫，活性炭內部的壓力和溫度無法完全達到與水蒸汽相同的壓力值和溫度，而本發明通過限定壓力容器內的溫度和壓力值
達到特定值以上，確?；钚蕴績炔康臏囟群蛪毫_到要求值，保證脫附完全。
31.優選的，所述減壓脫附包括：通過抽真空使壓力容器內形成負壓狀態。由于活性炭內殘留有水分，因此在完全將水分抽離前，壓力容器只能處于臨近真空的狀態，在足夠的低壓條件或在臨近真空條件下，水分和少量殘留的揮發洗有機物會出現低壓沸騰，水分和揮發性有機物揮發后，可以使活性炭干燥以及進一步地提高脫附率。
32.優選的，所述泄壓中，先排出壓力容器中的氣體，再排出壓力容器中的積水。先排出壓力容器中的氣體可以避免脫附出的揮發性有機物在溫度和壓力降低后重新被活性炭吸附，此外，在釋放壓力的過程中，活性炭下方的高溫積水形成閃蒸，讓上層的混合氣體充分地排出壓力容器，同時上升水蒸汽也可以對活性炭形成吹脫。
33.優選的，所述的活性炭脫附方法還包括通過冷卻系統冷卻從壓力容器中排出的氣體和積水，收集冷卻后得到的混合液。
34.請參閱圖1，一種活性炭脫附設備，包括依次連接的蒸汽發生器1、壓力容器2、一級換熱裝置3、二級換熱裝置4、真空泵5和儲液罐6；所述壓力容器2用于對活性炭進行加壓加熱處理。
35.具體的，所述壓力容器2設置有進料口，用于將活性炭送入。在使用過程中，先把需脫附的活性炭送入壓力容器2，并關閉壓力容器2的進料口。所述活性炭放置在支撐架21上，與壓力容器2的底部保持一定距離，避免積水浸泡；為了方便操作，所述支撐架21可以通過小車推入壓力容器2內。
36.放置好活性炭后，先關閉壓力容器2與一級換熱裝置3之間的管道，并打開蒸汽發生器1與壓力容器2之間的管道，然后啟動蒸汽發生器1產生水蒸汽，使壓力容器2內的溫度和壓力升高，當壓力到達0.7mpa以上時，開始計時，保壓至少30分鐘，然后關閉蒸汽發生器1與壓力容器2之間的管道。
37.待壓力容器2自然降溫降壓一段時間后，開啟真空泵5、一級換熱裝置3和二級換熱裝置4，然后打開壓力容器2與一級換熱裝置3之間的管道，讓排出的混合氣體和積水依次經過一級換熱裝置3和二級換熱裝置4，降溫后進入儲液罐6內進行收集。
38.保持真空泵5運行，使壓力容器2內的壓力變為負壓，并接近真空狀態，使活性炭內的水分或少量殘留揮發性有機物形成低壓沸騰，干燥活性炭并提高脫附率。
39.當壓力容器2內的溫度降至50℃以下時，活性炭脫附完成，可取出其中壓力容器2內的活性炭。
40.優選的，所述壓力容器2為蒸壓釜。
41.優選的，所述儲液罐6為保溫儲液罐，可以讓降溫后收集的混合液保持低溫。
42.一種實施方式中，所述壓力容器2的頂部設置有排氣口，其底部還設置有進氣口和排水口，所述排氣口和排水口分別與一級換熱裝置3連通；所述進氣口與所述蒸汽發生器1連通。在使用中，當保壓結束后，關閉進氣口，提前打開真空泵5，然后先打開壓力容器2頂部的排氣口，先把壓力容器2內的存汽和閃蒸蒸汽排出，再打開壓力容器2底部的排水口，排出積水。先排出氣體再排出積水可以避免降溫后脫附氣體中的揮發性有機物重新被活性炭吸附。優選的，分別與所述排氣口和排水口連接的排氣管道和排水管道在合并后再進入一級換熱裝置3內。所述進氣口設置于壓力容器2的底部，可以減少水蒸汽中的積水噴灑至活性炭上。
43.與在線吸附熱風脫附的設備相比，由于對于管道以及設備外殼的耐壓要求不同，本發明的造價可以更低，能夠適用于廣大的中小型企業，極大地降低設備購置成本和運行費用。
44.請參閱圖2，一種實施方式中，所述一級換熱裝置3包括冷卻塔31和第一板式換熱器32；所述第一板式換熱器32上設置有第一換熱管道和第二換熱管道；所述第一熱換管道的入口分別與所述排氣口和排水口連通，其出口與所述二級換熱裝置4連通；所述第二換熱管道與所述冷卻塔31連通具體的，第二換熱管道中含有冷卻介質，并通過循環泵循環流動。在第一板式換熱器32內，第一換熱管道中的高溫氣體和液體與第二換熱管道中的冷卻介質進行熱交換，從而降低第一換熱管道中的氣液混合物的溫度，換熱后的冷卻介質回流至所述冷卻塔31，通過空氣對第二換熱管道內的冷卻介質進行降溫。第一板式換熱器32將脫附氣體冷卻液化，冷卻液與積水形成混合液，混合液的溫度經過第一板式換熱器32后可降至40℃以下。本發明中，壓力容器2內形成的積水較少，且大部分以閃蒸的形式排出，因此，排出后的積水可以直接與氣體進行混合，無需分開處理。
45.請參閱圖2，一種實施方式中，所述二級換熱裝置4包括冷水機41和第二板式換熱器42；所述第二板式換熱器42上設置有第三換熱管道和第四換熱管道；所述第三換熱管道的入口與第一換熱管道的出口連通，所述第三換熱管道的出口與真空泵5連通；所述冷水機41用于制備冷水，并通過第二板式換熱器42將混合液的溫度進一步降至20℃以下，可減少混合液中揮發性有機物的揮發，并有利于混合液通過儲液罐6進行收集。第一換熱管道中的氣液混合物經過第一次熱交換后，進入第三換熱管道，在所述第二板式換熱器42內，第三熱換管道與第四換熱管道進行熱交換，氣液混合物經過第二次熱交換后，溫度進一步降低。
46.請參閱圖2，優選的，所述壓力容器2上還設置有控制裝置7以及分別與所述控制裝置7電連接的壓力傳感器22、溫度傳感器23、排氣閥24、排水閥25和進氣閥26；所述排氣閥24用于控制壓力容器2的排氣口與一級換熱裝置3的連通；所述排水閥25用于控制壓力容器2的排水口與一級換熱裝置3的連通；所述進氣閥26用于控制蒸汽發生器1與壓力容器2的進氣口的連通。具體的，所述排氣閥24、排水閥25和進氣閥26均為電子閥。通過控制裝置7，可以通過預設的程序對壓力容器2的進氣、排氣和排水操作進行自動化控制，無需人工操作。
47.作為進一步的改進，所述控制裝置7還可以分別與蒸汽發生器1、一級換熱裝置3、二級換熱裝置4和真空泵5電連接，對整個活性炭脫附設備進行智能化控制。
48.請參閱圖2，具體的，所述壓力容器2上還設置有安全閥27，當壓力容器2內的壓力到達設計上限時，自動泄壓。
49.請參閱圖2，一種實施方式中，所述蒸汽發生器1的上游還設置有軟水機8和儲水箱9，所述儲水箱9設置在軟水機8和蒸汽發生器1之間，所述軟水機8的進水端連接自來水管道。所述軟水機8對自來水進行軟化處理后，可以大大減少蒸汽發生器1的管道結垢。此外，經軟化后的自來水所形成的水蒸汽中含有的雜質較少，可以減少附著在活性炭上的雜質，延長活性炭的使用壽命。
50.請參閱圖2，優選的，所述蒸汽發生器1連通有天然氣管道10，通過燃燒天然氣進行加熱，效率高，且費用低。本發明的運行成本低，根據現有的能源價格，脫附一塊活性炭（規格為100mm
×
100mm
×
100mm）所需要的能源費用只需5分錢，而目前的熱風在線脫附所花費的能源費用則需要1.5元以上。
51.以下例舉實施例和對比例對本發明作一步的說明：實施例1一種活性炭脫附方法，包括以下步驟：s01.將吸附有揮發性有機物的活性炭送入壓力容器，關閉壓力容器的排氣口和排水口，開啟蒸汽發生器，通入水蒸汽進行加熱加壓，當壓力容器內的壓力到達0.7mpa以上，且溫度達到150℃以上時，開始計時，保壓30分鐘，保壓期間，控制壓力容器內溫度不高于160℃；s02.關閉進氣口和蒸汽發生器；s03.待壓力容器自然冷卻5分鐘后，開啟一級換熱裝置、二級換熱裝置和真空泵，打開排氣口，排氣5分鐘后，打開排水口；s04.持續開啟真空泵，使壓力容器內形成負壓，當壓力容器內的溫度降至50℃以下時，完成活性炭的脫附。
52.對比例1一種活性炭脫附方法，包括以下步驟：將吸附有揮發性有機物的活性炭送入脫附容器，開啟蒸汽發生器，采用150℃水蒸汽持續對活性炭進行吹脫，吹脫時間為30分鐘，吹脫后自然干燥。
53.對比例2一種活性炭脫附方法，包括以下步驟：將吸附有揮發性有機物的活性炭送入脫附容器，采用熱風進行吹脫，熱風初始溫度為90℃，并控制脫附溫度不高于130℃，吹脫時間為30分鐘。
54.分別測定實施例1、對比例1以及對比例2中脫附后的活性炭的可用率。可用率的計算方法為：可用率=n/未經脫附處理的活性炭對總揮發性有機物的吸附量，其中，n為第n次脫附后的活性炭對總揮發性有機物的吸附量。
55.相應的測定結果如下：表一：表一為實施例1的脫附后的活性炭的可用率，經過6次的脫附后，活性炭的可用率依然保持在0.98，說明本發明可以有效地對活性炭進行脫附，且經過6次脫附后沒有出現明顯的可用率下降。
56.表二：表二為對比例1的脫附后的活性炭的可用率，經過6次脫附以后，活性炭的可用率仍有0.90，但是不如實施例1。
57.反映了本發明通過蒸汽脫附后，再采用減壓脫附的方式可以有效提高活性炭的脫附率，使活性炭中吸附的揮發性有機物解吸更為徹底。
58.表三：
表三為對比例2的脫附后的活性炭的可用率，從表三可以看出，對比例2經過6次脫附后，其可用率已經出現明顯的下降，僅有0.53，遠不如本發明。
59.請參閱圖3，圖3為經本發明脫附后的活性炭的使用效果圖，具體為噴漆車間廢氣排放環節中tvocs的含量變化曲線，該曲線數據采用在線監測設備測定得到。圖中虛線是tvocs含量為50mg/m3的指示線。當排放量中的tvocs含量高于該指示線時，提示需要更換活性炭。圖中的豎直分界線的前半部分是采用脫附前的活性炭進行吸附后，排放環節中的tvocs含量；后半部分是采用脫附后的活性炭進行吸附后，排放環節中的tvocs含量。圖中，脫附前的活性炭由于已經使用了一段時間，其吸附效果已經不佳，雖然已經經過吸附處理，但是排放氣體中tvocs的含量部分已經超出設定值。采用本發明對活性炭進行脫附處理后重新應用，可見經吸附處理后，排放氣體中tvocs含量明顯下降，說明本發明對活性炭的脫附效果好，脫附后的活性炭可用率高，仍舊具有良好的吸附效果。
60.綜上所述，本發明提供的活性炭脫附方法和活性炭脫附設備可以有效地將活性炭中揮發性有機物進行解吸，大大提高了對活性炭的脫附率以及極大地增加了活性炭的可使用次數，大大減少了企業的運行成本和固廢的產生。
61.可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
技術特征：
1.一種活性炭脫附方法，其特征在于，包括以下步驟：s01.將吸附有揮發性有機物的活性炭送入壓力容器，往壓力容器內通入水蒸汽，對活性炭進行加熱加壓處理，維持壓力容器內的壓力，以使活性炭中的揮發性有機物脫附；s02.降溫，減壓脫附，通過泄壓后進行抽真空，排出揮發性有機物，得到脫附活性炭。2.根據權利要求1所述的活性炭脫附方法，其特征在于，所述進行加熱加壓處理中，加熱至壓力容器內的溫度達到150℃以上。3.根據權利要求2所述的活性炭脫附方法，其特征在于，所述進行加熱加壓處理中，壓力容器內的溫度控制在150～160℃。4.根據權利要求2所述的活性炭脫附方法，其特征在于，當壓力容器內的溫度達到150℃以上且壓力達到0.7mpa以上時，維持溫度和壓力在30分鐘以上。5.根據權利要求1所述的活性炭脫附方法，其特征在于，所述減壓脫附包括：通過抽真空使壓力容器內形成負壓狀態。6.根據權利要求1所述的活性炭脫附方法，其特征在于，所述泄壓中，先排出壓力容器中的氣體，再排出壓力容器中的積水。7.根據權利要求1所述的活性炭脫附方法，其特征在于，還包括通過冷卻系統冷卻從壓力容器中排出的氣體和積水，收集冷卻后得到的混合液。8.一種活性炭脫附設備，其特征在于，用于實施權利要求1-7任一項所述的活性炭脫附方法，包括依次連接的蒸汽發生器、壓力容器、一級換熱裝置、二級換熱裝置、真空泵和儲液罐；所述壓力容器用于對活性炭進行加壓加熱處理。9.根據權利要求8所述的活性炭脫附設備，其特征在于，所述壓力容器的頂部設置有排氣口，其底部還設置有進氣口和排水口，所述排氣口和排水口分別與一級換熱裝置連通；所述進氣口與所述蒸汽發生器連通。10.根據權利要求9所述的活性炭脫附設備，其特征在于，所述壓力容器上還設置有控制裝置以及分別與所述控制裝置電連接的壓力傳感器、溫度傳感器、排氣閥、排水閥和進氣閥；所述排氣閥用于控制壓力容器的排氣口與一級換熱裝置的連通；所述排水閥用于控制壓力容器的排水口與一級換熱裝置的連通；所述進氣閥用于控制蒸汽發生器與壓力容器的進氣口的連通。
技術總結
本發明公開了一種活性炭脫附方法和活性炭脫附設備，涉及廢氣處理領域。其中，所述活性炭脫附方法包括以下步驟：S01.將吸附有揮發性有機物的活性炭送入壓力容器，往壓力容器內通入水蒸汽，對活性炭進行加熱加壓處理，維持壓力容器內的壓力，以使活性炭中的揮發性有機物脫附；S02.降溫，減壓脫附，通過泄壓后進行抽真空，排出揮發性有機物，得到脫附活性炭。在壓力容器內通過水蒸汽對活性炭進行蒸養，可以有效提高脫附率，然后再通過減壓脫附，可以快速除去活性炭中的水分以及可以進一步提高脫附率。去活性炭中的水分以及可以進一步提高脫附率。去活性炭中的水分以及可以進一步提高脫附率。
