摘要：近年来，随着我国经济的快速增长，特别是党的十九大以来，中央将生态文明建设纳入国策，各行各业产生的 VOCs 治理力度空前提高。活性炭利用其高比表面积、高孔容量以及对各类 VOCs 的超强吸附能力使其在VOCs 的治理中发挥着不可替代的作用。随着使用时长的增加，活性炭的使用饱和衰竭是一种不可逆转的过程，性能下降的活性炭随之又变成了对环境有危害的危险废物。通用方法为高温焚烧的方式将此类失效的活性炭消除其危险特性，但此类方式虽消减了其危险特性，但对资源是一种极大的浪费。

关键词：活性炭；再生技术；工艺研究

一、活性炭再生技术分析

活性炭的再生，是指运用物理、化学或生物化学等方法对吸附饱和后失去活性的炭进行处理，恢复其吸附性能，达到重复使用目的。采用何种再生方法，主要取决于活性炭的类型和被吸附物质的性质。同时，再生炭的吸附性能要达到新炭的 90%～ 105% ，每次再生得率要达到90％以上，而强度基本不变或稍有降低，再生时炭的机械磨损和破碎少。

目前，国内外对颗粒活性炭和部 粉状活性炭的再生方法主要有热再生法、化学药剂再生、生物再生法、湿式催化氧化再生法、微波辐射 展历史最长应用最广泛的一种再生方法，热再生过程是利用吸附饱和活 性炭孔隙中解吸的特性，使活性炭被堵的孔隙还原，恢复性能。施加高温后， 能增加 关系，使吸附质分子脱离活性炭表面进入气相。热再生由于能够分解多种类型的吸附质，其适用 强 再生彻 、再生效率高、产品恢复性能好的特性是国内外最主要再生工艺。

热再生一般经过干燥、炭化、“活化”3 个过程，饱和活性炭还有 10％左右的水分或其它等等，当加热炉温至 100 ～ 150℃ ，炭粒中的水分开始蒸发，同时部分低沸点有机物开始挥发；温度升高至 150 ～ 550℃，多数有机物分别以挥发、分解、炭化的形式，从活性炭孔壁上消除；在“活化”操作中，温度进一步升至 850℃左右，通水蒸气等氧化性气体进行活化反应，生成的 CO、CO2 、H2 及氮的氧化物等从活性炭上分解脱附。再生操作中，氧对活性炭的 “消耗”影响较大，因此一般在加热再生炉内对氧需严格控制。

二、再生工艺设备

20 世纪 70 年代中期，对活性炭加热再生装置的技术开发取得很大进展，各式各样的再生炉在各个领域中得到了应用。目前国内外使用较多的再生炉型有回转炉、多层炉、移动层炉、流态化炉等。

回转炉与多层炉适用于规模化再生，设备结构工艺控制都与颗粒活性炭制造工艺中的活化工艺过程相似，而流态化炉再生设备是近年来出现的。

回转炉有一段式和两段式，有内热式和外热式。内热式再生活性炭损耗略大，外热式效率较低。整个再生系统主要由控制系统、特殊耐热不锈钢筒体、 料装置、机械传动部分、保温部分构成。回转炉再生活性炭，炉体在回转过程中发生的机械 作比较简单。它的特点是：再生与活化两用炉，处理能力大，自动化程度高，连续 稳定，易于操作控制；对物料适应性强，设备故障低。但由于活性炭在炉内随着回转上升， 达 后落下来，因此，活性炭的粉化损失相当多，且随着气体排出炉体外的数量也多，回转炉的再生损失率为 7%-9%

多层炉，又称立式多段再生炉，或称多层耙式炉。主要用于再生粒状炭，在美国采用较普遍，国内也有引进。适用于大型活性炭再生，一般再生量都大于 3t/h。其特点为：用天然气或油作燃料，水蒸汽活化，由炉顶部供饱和炭，用转动的粑臂将炭推送至下一层，由上至下 6 层。再生炭用水槽急冷后排走。再生炭碘值恢复率85% 一95%，炭再生损耗率 7%～13% （ 因为既有烧损又有转耙磨耗）。

三、再生工艺流程

此工艺流程采用集约化设计，进料系统、活化再生系统、辅热供应系统、余热利用系统和尾气处理系统等集约设计在一个模块里，详见工艺流程图1。

四、内热式活化再生工艺描述如下：

本项目主体设备为卧式回转炉，采用炉头上料炉尾出料、炉尾供热的方式，整体运行过程物料进给方向和热量方向逆行，再生过程炉内物料均衡稳定。工艺描述如下：

活化炉使用前先进行升温，使用天然气燃烧进行点炉升温，温度从常温逐渐上升到 400℃以上。活化炉炉体内氛围分为烘干段、炭化段、活化出料段等连续环节。自进料端至出料端，炉内活化段温度由该段进口从100～150℃的烘干段把饱和活性炭内吸附的低沸点有机物和水份蒸发出来，然后进入约 150～550℃的焙烧炭化进一步对低沸点物质进行焙烧，随后再进入到 500～850℃的活化段，在此区域再辅以活化剂对活性炭进一步活化扩孔，恢复活性炭的性能。

整个活化过程通过引风机将活化再生炉内的热量往炉头引导，对炭孔隙内的残留有机物进行蒸馏，从孔隙中挥发出来的吸附物被燃烧和分解，在活化阶段再辅以水蒸气进行进一步的复孔、扩孔，有效还原活性炭的性能，活化后的活性炭产品间歇从活化炉内出料进冷却。

图1 系统工艺流程图

五、工艺优势分析

1）活化效果佳

通过对多组客户实际物料生产数据进行分析，得出多组不同种类废活性炭物料碘吸附值恢复情况，详见如下：

图4 废柱状活性炭碘吸附值再生数据

图5 废颗粒活性炭碘吸附值再生数据

图6 废粉末活性炭碘吸附值再生数据

以上多组数据对比显示，逆流式热再生系统适用各类废活性炭的恢复，再生活性炭碘吸附值 ⩾ gtrsim850mg/g （或者原炭的90% 以上），产品得率 ⩾70% ， j^∗ 品强度 ⩾85% （粉末炭除外）。

2）工艺通用性强

市场上活性炭的种类多样性，有柱状的、块状和粉状的，因使用环境的不一样，产品的物理形状差别较大，而本工艺对于不同产品都有较强的适应性和通用性，只要通过运行参数的调整皆可以实现批量产品生产。

3）热能利用效率高

本工艺采用逆流式内热再生工艺，热量从炉内高温区向低温区流动，与物料温度需求完全吻合，极大的提升了热利用效率。

4）无二次污染

活化再生过程全系统为微负压状态，活性炭吸附的各类有害成分在系统内收集，产生的粉层通过设置于系统内的布袋除尘器收集， j^* 生的其他有害成分通过高温燃烧与脱酸工艺彻底焚毁与处理，无二次污染。项目运行环境友好。

5）环境效应高

根据目前市场活性炭的生产工艺，按碘吸附值 850mg/g 的煤制炭做参考，根据资料与数据分析，每生产一吨活性炭会产生约11.8 吨的二氧化碳，可以说通过活性炭再生减碳效果明显。

6）经济效益好

活性炭再生的主要成本为水、电、蒸汽、人工等，但其再生过程中产生余热蒸汽除自身使用之外还可以对外供应，通过工艺控制可以提升产品得率，根据测算再生一吨活性炭的收益约为4290 元。

结束语：

综上所述，活性炭再生具有技术稳定、可操作性强的特性，既符合双碳生态文明建设整体布局要求，又能实现节能减排循环经济目标，符合当下资源节约循环利用、减排的国家政策，可以加大力度宣传和推广落实。

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