【正文】 8 酸洗21第4章 回轉(zhuǎn)爐設(shè)計2230 輔助系統(tǒng)和操作3334第6章 設(shè)計小結(jié)34參考文獻隨之活性炭的生產(chǎn)得到了很大發(fā)展，僅憑單一的生產(chǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。活性炭對于毒素、有害有機物質(zhì)、重金屬、色素的優(yōu)異吸附作用及使用中安全、可靠、經(jīng)濟已被公認(rèn)為“沒有任何其他藥劑能取代”早在制藥、化工、食品、電子等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用當(dāng)前“環(huán)境保護和生產(chǎn)安全” 已將活性炭吸附工藝作為控制污染的主要手段。然而活性炭價格昂貴，再生難度大，特別在環(huán)境保護事業(yè)中，活性炭的再生已成為其能量廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵?；钚蕴吭偕鸂t的形式很多，其中高溫加熱再生裝置就有幾種，比如有多層式、回轉(zhuǎn)式、流化床式、移動床式等。而本文主要討論的就是回轉(zhuǎn)式活性炭再生爐，它是結(jié)合活性炭再生與活化機理，運用當(dāng)代新的自動控制技術(shù)、新功能材料研制成功的，既可用于解吸炭的再生，也可用于活性炭的生產(chǎn)。設(shè)計工程計算與說明結(jié)果第2章 活性炭 活性炭的應(yīng)用 活性炭的基本結(jié)構(gòu) 活性炭表面化學(xué)性質(zhì)第3章 再生爐的發(fā)展簡況第2章 活性炭世界上活性炭的研究和利用起源20世紀(jì)初期的歐洲，原料為木炭和骨炭。1914年第1次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，化學(xué)武器從單純釋放酸性氣體發(fā)展到釋放有毒的氯化物和亞當(dāng)氏氣體，簡單的堿性口罩已經(jīng)無濟于事，各國就把活性炭應(yīng)用到防毒面具上，這樣就加快了活性炭的科學(xué)研究和生產(chǎn)。這期間美國、德國、荷蘭和蘇聯(lián)都建立了活性炭制造工業(yè)，這是歐洲活性炭工業(yè)的第一個迅速發(fā)展時期。2002年，我國活性炭的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到20萬噸，其中煤質(zhì)活性炭約為15萬噸。如何將吸附飽和的活性炭進行有效再生并循環(huán)使用，對于保護資源環(huán)境實現(xiàn)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的社會效益和良好的經(jīng)濟效益。同時部分老企業(yè)也投資改建采用氰化炭漿法提金工藝。堆浸規(guī)模由一、二千噸，逐步發(fā)展到萬噸、十幾萬噸級，對我國黃金提取工藝的發(fā)展起到推動作用，為我國低品位氧化礦找到了一條有經(jīng)濟效益的途徑。提金用活性炭的技術(shù)要求有較高的機械強度和良好的耐磨性能；發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的吸附性能；對黃金的選擇性吸附性能好；容易解吸和再生。經(jīng)有關(guān)部門檢測與鑒定，各項性能和指標(biāo)達(dá)到或超過了國外同類產(chǎn)品先進水平。 活性炭的基本結(jié)構(gòu)活性炭屬于無定行炭或微晶形炭，其結(jié)構(gòu)與石墨相類似，由許多呈石墨型的層狀結(jié)構(gòu)的微晶不規(guī)則地集合而成，是由多環(huán)芳香族環(huán)組成的層面晶格。在微晶形炭中有兩種不同的結(jié)構(gòu)，一種是和石墨類似的二元結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)網(wǎng)平面平行，形成相等的間隔，而層平面在垂直方向上取向不完全，層與層之間的排列也不規(guī)則。由具有亂層結(jié)構(gòu)的炭排列成一個單位，稱作一個基本結(jié)晶，這個基本結(jié)晶的大小隨炭化溫度而變化。另一種是由炭六角形不規(guī)則交叉連接而成的空間格子所組成，石墨層平面中有歪斜現(xiàn)象。只要活化方法適當(dāng)，可以形成非常多的孔隙，其孔隙壁的總面積，即通常所說的表面積一般可達(dá)5001700m179。將活性炭的孔隙分為三個系列，按照孔隙的大小分為大孔，過渡孔，微孔三種類型。另外，在液相吸附中，分子直徑大的吸附質(zhì)很難進入微孔中，于是便吸附于過渡孔中，因此一定程度的過渡孔是必要的。 活性炭表面化學(xué)性質(zhì)活性炭表面官能團和雜原子的種類與數(shù)量多少決定了活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)，而化學(xué)性質(zhì)決定了活性炭的化學(xué)吸附特性。表面結(jié)構(gòu)特性改變主要是從增大比表面積和控制孔徑分布兩方面展開，從而增大吸附量；表面化學(xué)性質(zhì)改性主要是通過氧化還原改變表面含氧酸性、堿性基團的相對含量以及負(fù)載金屬改性，從而改變對極性、極性較弱或非極性物質(zhì)的吸附能力；電化學(xué)性質(zhì)改性主要是通過加微電場改變活性炭表面的帶電性和由此而產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)的變化，從而改變吸附性能。另一種混合物是灰分，它可以構(gòu)成活性炭的無機成分。這些表面上含有的氧化物和絡(luò)合物，有些來自原料的衍生物，有些是在活化時、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類，如碳酸鹽和磷酸鹽等。 影響碳吸附的因素活性炭吸附劑的性質(zhì) 其表面積越大，吸附能力就越強；活性炭是非極性分子，易于吸附非極性或極性很低的吸附質(zhì)；活性炭吸附劑顆粒的大小，細(xì)孔的構(gòu)造和分布情況以及表面化學(xué)性質(zhì)等對吸附也有很大的影響。廢水PH值　　活性炭一般在酸性溶液中比在堿性溶液中有較高的吸附率。共存物質(zhì)　　共存多種吸附質(zhì)時，活性炭對某種吸附質(zhì)的吸附能力比只含該種吸附質(zhì)時的吸附能力差。接觸時間應(yīng)保證活性炭與吸附質(zhì)有一定的接觸時間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力?；剞D(zhuǎn)爐與多層爐適用于大規(guī)模再生，設(shè)備結(jié)構(gòu)與工藝控制都與粒狀活性炭制造工藝中的活化過程相似。這些爐型都燃燒煤氣或石油氣，間接或直接加熱活性炭，并用水蒸氣活化，且需要在密閉條件下控制氧含量。另外菲律賓馬期巴特Mosbate）金礦堆浸生產(chǎn)活性炭再生在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行，料在爐內(nèi)停留時間大約為30min，再生溫度為500600℃，再生過的炭卸到錐形槽中，用水冷卻，熱再生過的炭吸附能力為新炭的92%95%。加熱再生過程是利用吸附飽和活性炭中的吸附質(zhì)能夠在高溫下從活性炭孔隙中解吸的特點，使吸附質(zhì)在高溫下解吸，從而使活性炭原來被堵塞的孔隙打開，恢復(fù)其吸附性能。加熱再生由于能夠分解多種多樣的吸附質(zhì)而具有通用性，而且再生徹底，一直是再生方法的主流?；钚蕴扛邷?zé)嵩偕椒ㄊ峭ㄟ^加熱對活性炭進行熱處理，使活性炭吸附的有機物在高溫下炭化分解，最終成為氣體逸出，從而使活性炭得到再生。熱再生法是目前工藝最成熟，工業(yè)應(yīng)用最多的活性炭再生方法。另外在熱再生過程中，需外加能源加熱，投資及運行費用較高。根據(jù)有機物在加熱過程中分解脫附的溫度不同，加熱再生分為低溫加熱再生和高溫加熱再生。對于吸附沸點較低的低分子碳?xì)浠衔锖头枷阕逵袡C物的飽和炭，一般用 100200℃蒸汽吹脫使炭再生，再生可在吸附塔內(nèi)進行。常用于氣體吸附的活性炭再生?！　?2高溫加熱再生法。高溫加熱再生法通常經(jīng)過850℃高溫加熱，使吸附在活性炭上的有機物經(jīng)碳化、活化后達(dá)到再生目的，吸附恢復(fù)率高、且再生效果穩(wěn)定。 經(jīng)脫水后的活性炭，加熱再生全過程一般需經(jīng)過下述3個階段。在此階段內(nèi)所消耗熱量占再生全過程總能耗的50％70％。粒炭被加熱升溫至150700℃。通常到此階段，再生炭的吸附恢復(fù)率已達(dá)到了60％85％。此時碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等氧化性氣體進行氣化反應(yīng)，使殘留碳化物在850℃左右氣化成CO2，CO等氣體。加熱再生一般經(jīng)過干燥、炭化、活化3個過程。再生操作中，氧對活性炭的消耗很大，因此一般在加熱再生爐內(nèi)對氧必須嚴(yán)格控制。目前國內(nèi)外使用較多的再生爐型有回轉(zhuǎn)爐、多層爐、移動層爐、流態(tài)化爐等?；剞D(zhuǎn)爐有一段式和兩段式如圖31，有內(nèi)熱式和外熱式。整個再生系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、特殊耐熱不銹鋼簡體、爐體、給料出料裝置、機械傳動部分、保溫部分等構(gòu)成。它的特圖31回轉(zhuǎn)爐點是再生與活化兩用爐，處理能力大，自動化程度高，連續(xù)進出料，再生產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，易于操作控制；對物料適應(yīng)性強，設(shè)備故障低?；剞D(zhuǎn)爐的再生損失率為7％9％左右。20世紀(jì)70年代初，多層爐是日本再生排水處理用活性炭的王牌設(shè)備，當(dāng)時美國活性炭再生裝置幾乎都是多層爐。再生過程中，通過控制回轉(zhuǎn)速度，能夠任意的調(diào)節(jié)物料在爐內(nèi)的滯留時間，所以，性能可100％的恢復(fù)。多層爐再生損耗率約3％5％，蒸汽消耗量每公斤活性炭1kg。活性炭通過錐形料斗，加入直立套管之間。再生氣體從內(nèi)管經(jīng)過通氣孔與活性炭接觸，再通過外管的通氣孔排人燃燒室內(nèi)。活性炭在再生爐中移動速度緩慢，沒有像流態(tài)化爐及回轉(zhuǎn)爐那樣的激烈運動，因此粉化損失不大。缺點在于活性炭及水分對管材會產(chǎn)生腐蝕及物料的碎屑等會附。流態(tài)化爐再生活性炭時，運轉(zhuǎn)特點是活性炭在爐內(nèi)呈流動態(tài)，熱量利用充分，再生效率高，并可以連續(xù)的運轉(zhuǎn)。流態(tài)化爐有間歇式與連續(xù)式兩種，連續(xù)式爐的熱效率更高。通過控制活性炭在流態(tài)化爐內(nèi)的滯留時間，控制再生溫度及水蒸氣供給能量等，能夠控制性能的恢復(fù)狀況。以電作能源的再生裝置有微波爐、遠(yuǎn)紅外爐及直接通電式再生爐。微波是由磁控管(或速調(diào)管通過電壓的周期性變動而產(chǎn)生。再生爐體為微波諧振腔。微波爐優(yōu)點是加熱速度快、體積小。接觸時間在0．1h以上時，對人體的健康將有損害。h/kg微波再生爐的進料(干基含水率不能太于25%,否則易在爐內(nèi)燒結(jié)。遠(yuǎn)紅外線加熱一般用于干燥活性炭，也有用于再生的，其效果取決于被加熱物體對各特定波長的紅外線的吸收能力，輻射體一般是用碳化硅板加涂料，二者輻射波長的匹配將直接影響加熱效率。h/kg直接通電加熱再生裝置是和J用活性炭自身導(dǎo)電、炭自身具有的電阻和炭粒間具有的接觸電阻，使炭產(chǎn)生焦耳熱，逐漸達(dá)到再生溫度，再通入過熱水蒸汽進行活化。h/kg (1微波加熱。再生爐體為微波諧振膛。微波再生的優(yōu)點是微波使炭自身發(fā)熱，加熱速度快，可迅速達(dá)到再生要求的高溫，裝置體積小。此外，微波輻射需要較好的屏蔽，178。在微波產(chǎn)生、輸送過程中，磁控管本身消耗30％40％的功率，?h／kg活性炭。遠(yuǎn)紅外線加熱，一般用于干燥活性炭，也有用于再生的，其效果取決于被加熱物體對各特定波長的紅外線的吸收能力。當(dāng)涂料為三氧化二鐵和氧化鋯組合時，?h／kg活性炭。是利用炭自身具有的電阻和炭粒間具有的接觸電阻，使炭產(chǎn)生焦耳熱，逐漸達(dá)到再生溫度，再通入水蒸汽進行活化。圖34為日本連續(xù)式直接通電再生裝置。h／kg活性炭。h／kg活性炭。h／kg 活性炭，圖35所示為國內(nèi)研制的直接通電加熱再生裝置，為二段式連續(xù)再生裝置，再生飲用水深度處理后的飽和炭。 kwh／kg活性炭。1976年運行至今情況良好。再生量為100kg／。是一種值得推廣的活性炭再生裝置。(2放電孤隙中的氣體熱游離和電錘效應(yīng)，使活性炭吸附物被瞬間電離而分解。(4吸附水在瞬間成為過熱水蒸汽，與碳化物進行水性氧化反應(yīng)。根據(jù)所用溶劑的不同可分為無機溶劑再生法和有機溶劑再生法。廈門大學(xué)葉李藝等研究了苯酚和對氯苯酚水溶液在活性炭上的吸附平衡關(guān)系，