本實(shí)用新型涉及吸附技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及固體吸附劑的再生裝置及應(yīng)用該再生裝置的吸附裝置。

背景技術(shù)：

吸附是一種氣-固或液-固兩相界面化學(xué)現(xiàn)象，氣體或液體與固體表面接觸時(shí)，氣體或液體中一種或幾種組分在固體表面處產(chǎn)生積蓄，此種現(xiàn)象稱(chēng)為吸附。被吸附的物質(zhì)叫吸附質(zhì)，具有吸附性的固體叫吸附劑。根據(jù)吸附劑表面與吸附質(zhì)之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。主要由吸附質(zhì)分子與吸附劑之間范德瓦爾斯力所引起的吸附稱(chēng)為物理吸附。吸附質(zhì)主要是通過(guò)價(jià)電子的交換或發(fā)生化學(xué)鍵合而結(jié)合在吸附劑表面的吸附稱(chēng)為化學(xué)吸附。

吸附分離指用固體吸附劑處理流體混合物，將其中所含的一種或幾種組分吸附在固體表面上，從而使混合物組分得到分離。吸附分離技術(shù)在化工、冶金、石油、醫(yī)藥、食品、輕工、環(huán)保等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。固體吸附劑主要有活性炭、活性焦、硅膠、活性氧化鋁、天然沸石、合成沸石分子篩、樹(shù)脂、金屬和非金屬化合物吸附劑、金屬有機(jī)骨架材料吸附劑、高分子聚合物吸附劑、硅藻土、白土、黏土、海泡石、蛭石、其它復(fù)合材料吸附劑以及從各種廢棄物加工制作的吸附劑。其中最常用的是碳基吸附劑(活性炭、活性焦、活性炭纖維、碳分子篩等)，有粉末狀、顆粒狀、蜂窩活性炭、活性炭纖維、活性炭布或板等多種形態(tài)的產(chǎn)品。

固體吸附劑的吸附容量都是有限的，當(dāng)吸附進(jìn)行一段時(shí)間后，由于表面吸附質(zhì)的濃集，使其吸附能力下降而不能滿(mǎn)足要求。解吸是吸附的逆過(guò)程，即吸附質(zhì)在一定條件下，離逸吸附劑表面重新進(jìn)入流體的過(guò)程，也稱(chēng)脫附或解析。固體吸附劑的再生是指在不破壞固體吸附劑原有結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)已吸附飽和或接近飽和的吸附劑進(jìn)行處理，去除吸附質(zhì)，恢復(fù)其吸附能力。有時(shí)，固體吸附劑再生的主要目的是回收吸附質(zhì)。

加熱再生是固體吸附劑的主要再生方法之一。加熱再生是通過(guò)外部加熱提高吸附質(zhì)分子的振動(dòng)能，以改變吸附平衡關(guān)系，實(shí)現(xiàn)吸附質(zhì)從吸附劑中去除的方法。加熱再生時(shí)，吸附質(zhì)從吸附劑解吸所需要吸收的熱量稱(chēng)為解吸熱。當(dāng)負(fù)載有吸附質(zhì)的吸附劑被加熱升溫后，吸附質(zhì)可能發(fā)生以下四種情況的一種或多種：

(1)解吸：吸附質(zhì)從吸附劑表面脫附進(jìn)入流體。例如，用活性炭吸附苯達(dá)到飽和后，加熱飽和活性炭，吸附態(tài)的苯從活性炭脫附進(jìn)入氣相，將苯蒸氣冷凝可收集得到苯液體。

(2)分解：吸附質(zhì)在吸附劑表面發(fā)生分解。由于處于吸附態(tài)的化合物受到固體吸附劑表面能和/或催化作用的影響，化合物處于吸附態(tài)時(shí)的熱分解溫度遠(yuǎn)低于處于氣態(tài)或液態(tài)時(shí)的熱分解溫度。加熱再生時(shí)，有些類(lèi)型的吸附質(zhì)容易出現(xiàn)部分解吸、部分分解。例如，加熱吸附有乙酸乙脂的活性炭時(shí)，乙酸乙脂部分分解生成有機(jī)酸和醇類(lèi)物質(zhì)。

(3)轉(zhuǎn)化：吸附質(zhì)與其它氣態(tài)、固態(tài)或吸附態(tài)物種發(fā)生氧化、還原等反應(yīng)，導(dǎo)致吸附質(zhì)轉(zhuǎn)化為其它產(chǎn)物。例如，在空氣中加熱吸附有環(huán)已酮的活性炭時(shí)，環(huán)已酮被氧化。在惰性氣氛下加熱吸附有二氧化硫的活性炭時(shí)，二氧化硫與活性炭發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和單質(zhì)硫。

(4)炭化：吸附質(zhì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固定碳。例如，加熱吸附有苯酚的活性炭時(shí)，苯酚發(fā)生聚合反應(yīng)生成固定碳，這些固定碳位于活性炭微孔內(nèi)。

負(fù)載有不同吸附質(zhì)的固體吸附劑的再生情況和產(chǎn)物是不同的。吸附劑類(lèi)型、吸附質(zhì)種類(lèi)和特性、再生條件(溫度、壓力、時(shí)間、惰性、氧化性、還原性氣氛等)是再生工藝設(shè)計(jì)的一些基本考慮因素。

目前一般認(rèn)為，沸點(diǎn)低于170℃的芳香族化合物和沸點(diǎn)低于220℃的芳香族以外的有機(jī)化合物屬于易脫附型吸附質(zhì)，可用熱氣體吹掃再生飽和吸附劑。負(fù)載有其它高沸點(diǎn)難脫附型吸附質(zhì)的飽和吸附劑的再生則需使用專(zhuān)門(mén)的再生爐加熱升溫至700℃以上，使可揮發(fā)成分被釋放，部分有機(jī)物發(fā)生分解反應(yīng)，部分有機(jī)物炭化。然后加入過(guò)熱水蒸汽，在800℃以上溫度下進(jìn)行氣化反應(yīng)：C+H₂O CO+H₂，從而去除吸附劑孔隙內(nèi)炭化物，恢復(fù)其吸附性能。

熱氣體吹掃再生法包括熱空氣、熱氮?dú)狻⑺魵獯祾咴偕奥?lián)用方法等，例如，WO2009098173“A process for regeneration of adsorbent beds”、WO2016054790“Heat exchange process for adsorber regeneration”、CN201010300676“煙氣加熱與水蒸汽吹掃復(fù)合的活性炭材料再生方法”、CN201110090661“吸附冷凝廢氣處理工藝”、CN201510023971“分子篩高效再生裝置及其工藝”、CN201410558341“一種用低壓氮?dú)膺M(jìn)行分子篩再生節(jié)能系統(tǒng)及方法”。其共同的特征是將高溫再生氣體(空氣、氮?dú)?、水蒸氣、煙氣或混合氣體)經(jīng)吸附器一端的入口通入吸附床，高溫再生氣體流經(jīng)吸附床時(shí)將其顯熱提供給吸附床，降溫后的再生氣體然后攜帶吸附床解吸產(chǎn)生的吸附質(zhì)蒸氣經(jīng)吸附器另一端的出口從吸附床排出。由于在解吸操作期間吸附床的溫度必須維持在再生溫度(一般為100℃以上)，因此在解吸操作期間從吸附床排出的再生氣體的溫度高于100℃。這些100℃以上溫度的從吸附床排出的再生氣體的顯熱難以得到利用，通常是作為廢熱向大氣排放，導(dǎo)致熱氣體吹掃再生法的熱能利用效率偏低。例如，在典型的操作條件下通入吸附床的再生氣體溫度為150℃，吸附床再生溫度為100℃，流出吸附床的再生氣體溫度為105℃。此時(shí)，再生氣體從150℃至105℃的顯熱得到了有效利用，再生氣體從105℃至25℃的顯熱是被排放的廢熱。熱效率為：(150-105)/(150-25)x100％＝36％。熱效率低為現(xiàn)有技術(shù)的熱氣體吹掃再生法的主要缺陷之一。熱空氣、熱氮?dú)狻⑺魵獯祾咴偕ǖ钠渌蛔?缺陷簡(jiǎn)述如下(以再生活性炭為例)：

(1)熱空氣吹掃再生法：加熱后活性炭會(huì)被空氣氧化，因此每次加熱再生都會(huì)造成活性炭重量約3％至5％的氧化損失。而且再生加熱溫度控制不當(dāng)時(shí)，在熱空氣中活性炭床容易著火燃燒。另外，有機(jī)吸附質(zhì)脫附產(chǎn)生的有機(jī)蒸氣與再生用熱空氣混合可能發(fā)生爆燃，因此必須使用較大量的再生空氣流量來(lái)稀釋有機(jī)蒸氣，導(dǎo)致排放較大量的約100℃溫度尾氣。

(2)熱氮?dú)獯祾咴偕ǎ盒枰馁M(fèi)大量氮?dú)狻ｋm然目前工業(yè)氮?dú)庠吹膬r(jià)格有所降低，但在需要頻繁加熱再生的場(chǎng)合下熱氮?dú)獯祾咴偕ǖ馁M(fèi)用仍然偏高。

(3)水蒸氣吹掃再生法：水蒸氣含有的潛熱遠(yuǎn)大于其顯熱，使用工業(yè)鍋爐生產(chǎn)水蒸氣需要耗費(fèi)大量熱能。但水蒸氣吹掃再生法僅僅利用了水蒸氣的顯熱，沒(méi)有利用其潛熱。雖然在再生操作初期吸附床溫度低時(shí)，部分水蒸氣在吸附床內(nèi)冷凝為冷凝水時(shí)釋放冷凝潛熱，但吸附床完全解吸必須升溫到100℃以上，此時(shí)冷凝水又吸熱蒸發(fā)，而且解吸結(jié)束后需要用熱空氣吹干吸附床，因此水蒸氣吹掃再生法并沒(méi)有有效地利用水蒸氣潛熱。例如，用活性炭吸附-水蒸氣吹掃再生法回收有機(jī)溶劑時(shí)，水蒸氣攜帶從活性炭床解吸產(chǎn)生的有機(jī)溶劑蒸氣進(jìn)入冷凝器冷凝為水和有機(jī)溶劑液體，水蒸氣的潛熱大部分散失給冷凝器的冷卻水帶走，導(dǎo)致活性炭吸附-水蒸氣吹掃再生法回收有機(jī)溶劑的熱能利用效率較低。蔣劍春《活性炭應(yīng)用理論與技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2010，p.239給出的水蒸氣吹掃再生法解吸11種有機(jī)物的水蒸氣消耗量的平均值為3.15kg-水蒸氣/kg-有機(jī)物。以解吸苯為例，苯的解吸熱為734kJ/kg-苯，再加上活性炭升溫所需的顯熱，本來(lái)解吸1kg苯只需要1050kJ熱量，但實(shí)際上卻耗費(fèi)了3.15kg水蒸氣，每1kg水蒸氣的熱量為2676kJ，3.15kg水蒸氣的熱量為8429kJ。解吸操作階段的熱效率為：1050/8429x 100％＝12.5％。用燃煤或燃油鍋爐生產(chǎn)水蒸氣階段的熱效率約為80％。綜合熱效率為：12.5％x 80％＝10％。因此，只有在回收的有機(jī)溶劑具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值足以補(bǔ)償燃煤或燃油鍋爐生產(chǎn)水蒸氣的燃料費(fèi)用的場(chǎng)合，活性炭吸附-水蒸氣吹掃再生法回收有機(jī)溶劑才具有經(jīng)濟(jì)可行性。

與上述熱氣體吹掃再生法不同的另外一種再生加熱方式是間壁加熱方式。所謂間壁加熱方式就是通過(guò)吸附器壁面以熱傳導(dǎo)方式加熱吸附床，或者將再生加熱器放入吸附床內(nèi)部，再生加熱器發(fā)熱面與固體吸附劑顆粒直接接觸，通過(guò)熱傳導(dǎo)方式將再生加熱器的熱量傳遞給吸附床。采用間壁加熱方式的固體吸附劑再生技術(shù)的一些例子為：CN201620076897“活性焦/炭再生裝置”、CN201520938463“一種用于再生氣解析的多功能解析塔”、CN201520554064“埋式煙管加熱冷卻活性炭/焦再生一體塔”、CN201520431526“一種新型的顆粒活性炭吸附和水蒸氣間接加熱真空脫附再生裝置”、CN201420516161“一種高效 脫硫活性焦解析塔”、CN201310395413“活性炭的再生設(shè)備”、CN201210079753“一種脫硫活性炭再生塔及再生方法”、CN201010554364“有機(jī)廢氣活性炭吸附的干法脫附裝置”、CN02112580“活性焦移動(dòng)解吸裝置”。

間壁加熱再生方式的不足之處在于：(1)再生加熱器發(fā)熱面的溫度必須低于固體吸附劑的耐熱溫度。但工業(yè)上使用的加熱器發(fā)熱面溫度較高。例如，將燃?xì)馊紵鳟a(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胱鳛樵偕訜崞魇褂玫膿Q熱器管程作為加熱介質(zhì)時(shí)，煙氣進(jìn)口溫度可達(dá)600至900℃，超過(guò)某些類(lèi)型的固體吸附劑的耐熱溫度。(2)再生加熱器發(fā)熱面容易積碳，吸附劑磨損粉化產(chǎn)生的粉末和灰分可導(dǎo)致發(fā)熱面結(jié)垢，而且吸附劑解吸產(chǎn)生的吸附質(zhì)蒸氣與污垢結(jié)焦，可嚴(yán)重影響發(fā)熱面?zhèn)鳠嵝阅堋?3)固體吸附劑一般是微孔類(lèi)材料，為熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)很小，依靠熱傳導(dǎo)的加熱升溫速度緩慢。(4)吸附床溫度分布不均勻，與再生加熱器發(fā)熱面接觸的那些吸附劑容易儲(chǔ)積熱量，致使其微孔結(jié)構(gòu)過(guò)熱損壞，而遠(yuǎn)離再生加熱器發(fā)熱面的那些吸附劑的溫度可能過(guò)低而不能得到完全再生。

上述的熱氣體吹掃再生法、間壁加熱再生法屬于固體吸附劑的原位再生方法。所謂原位再生是指固體吸附劑進(jìn)行吸附操作和加熱再生操作時(shí)是位于同一設(shè)備。另外一種方式是委托再生，就是將飽和吸附劑從吸附設(shè)備卸出，運(yùn)輸?shù)綄?zhuān)門(mén)的再生企業(yè)用再生爐再生后運(yùn)輸回使用部門(mén)，然后將吸附劑裝載回吸附設(shè)備。活性炭吸附劑再生常由大型活性炭生產(chǎn)廠(chǎng)家兼營(yíng)，所使用的再生爐是多層耙式爐、回轉(zhuǎn)窯，工藝較為復(fù)雜，能耗較大，委托再生費(fèi)用較貴，且單次加熱再生時(shí)活性炭的損失率高達(dá)5％至15％(包括高溫?zé)龘p、氣流夾帶損失、機(jī)械磨損、粉化損失、裝卸、運(yùn)輸損失)。兼營(yíng)活性炭再生的活性炭廠(chǎng)家數(shù)目較少，從活性炭使用部門(mén)運(yùn)輸飽和活性炭到再生企業(yè)的路途遙遠(yuǎn)，運(yùn)費(fèi)不菲。

目前正在使用或擬使用活性炭吸附劑的一些典型行業(yè)/技術(shù)領(lǐng)域的活性炭再生技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀/問(wèn)題如下：

(1)醫(yī)藥和食品行業(yè)：粉末活性炭(簡(jiǎn)稱(chēng)“粉炭”)普遍應(yīng)用于醫(yī)藥和食品行業(yè)的產(chǎn)品精制工序，其作用是吸附去除產(chǎn)品中的微量雜質(zhì)、色素、膠體等。醫(yī)藥和食品行業(yè)使用的是化學(xué)活化法生產(chǎn)的專(zhuān)門(mén)為某種類(lèi)型藥品或食物精制訂 做的高品質(zhì)木質(zhì)素活性炭，價(jià)格昂貴。但由于粉炭的粒徑很小，吸附飽和后不適宜使用熱氣體吹掃再生，也不適合用多層耙式爐、回轉(zhuǎn)窯再生。制藥和食品行業(yè)使用的粉炭一般只能一次性使用，吸附飽和的粉炭作為廢棄物丟棄。因此需研發(fā)適合于粉炭的再生和循環(huán)利用技術(shù)。

(2)工業(yè)VOC廢氣治理：油漆、涂料、印刷、電子、機(jī)電、橡膠、塑料、皮革、家具等行業(yè)目前已普遍安裝活性炭吸附廢氣凈化裝置。但同樣普遍的是這些活性炭吸附裝置沒(méi)有配套再生設(shè)備?；钚蕴课斤柡秃笾荒艽蜷_(kāi)吸附塔，更換新炭。由于操作麻煩且增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，許多企業(yè)往往活性炭已經(jīng)吸附飽和了也不進(jìn)行更換，導(dǎo)致VOC廢氣治理的實(shí)際效果不佳。如果使用水蒸氣吹掃再生活性炭，首先要有水蒸氣鍋爐，然后要鋪設(shè)輸送水蒸氣的保溫管道，水蒸氣通入活性炭吸附塔解吸產(chǎn)生的含VOC的水蒸氣需要冷凝，因此要安裝冷凝器(通入自來(lái)水冷卻)，含VOC冷凝液要做油水分離，廢水要處理，而且再生后還要用熱空氣吹干活性炭床的水分，所以要增設(shè)風(fēng)機(jī)和空氣加熱器。要增加如此多的輔助設(shè)備，企業(yè)普遍不愿意使用水蒸氣吹掃再生活性炭是客觀(guān)現(xiàn)實(shí)。

(3)煙氣脫硫：將燃燒含硫燃料產(chǎn)生的煙氣充分降溫后通入活性炭吸附塔，煙氣中的過(guò)量空氣剩余氧和作為燃燒產(chǎn)物的二氧化硫和水蒸氣被活性炭吸附后容易在活性炭表面發(fā)生反應(yīng)：SO₂+H₂O+0.5O₂H₂SO₄，該反應(yīng)生成的硫酸沉積在活性炭微孔內(nèi)。當(dāng)煙氣溫度為70℃時(shí)，按SO₂重量計(jì)算的飽和吸附量可達(dá)活性炭重量的10％至15％。當(dāng)活性炭飽和后如何去除活性炭微孔內(nèi)的硫酸和恢復(fù)活性炭的吸附性能是活性炭煙氣脫硫技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。在目前國(guó)內(nèi)外已建成的用于燃煤電廠(chǎng)煙氣、鍋爐煙氣、冶金廠(chǎng)燒結(jié)煙氣的活性炭吸附脫硫的示范性項(xiàng)目中，主要采用間壁加熱再生法、水蒸氣吹掃再生法處理飽和活性炭。但由于活性炭吸附塔體積龐大、再生能耗過(guò)大、再生時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、從活性炭解吸產(chǎn)生的硫酸具有腐蝕性、吸附操作時(shí)煙氣溫度不易控制有可能造成活性炭床局部過(guò)熱燒結(jié)而用水蒸氣吹掃再生時(shí)活性炭床又較易被水分潤(rùn)濕和局部結(jié)塊且活性炭微孔易被雜質(zhì)或水垢堵塞等問(wèn)題難以得到解決，目前活性炭吸附技術(shù)在煙氣脫硫方面少有實(shí)際應(yīng)用。

(4)自來(lái)水廠(chǎng)：有些自來(lái)水廠(chǎng)的工藝步驟為：沉淀、沙濾、生物處理、臭氧、活性炭吸附塔?；钚蕴课娇扇コ渌に嚥襟E難以去除的大分子有機(jī)物、人工合成有機(jī)物、農(nóng)藥殘留、異味、余氯等，經(jīng)活性炭吸附處理后的自來(lái)水質(zhì)較佳。當(dāng)活性炭吸附塔接近飽和失效時(shí)需要開(kāi)塔卸出活性炭，運(yùn)往活性炭廠(chǎng)進(jìn)行再生。與活性炭相關(guān)的費(fèi)用(包括委托再生費(fèi)、開(kāi)塔、裝卸、運(yùn)輸費(fèi)及補(bǔ)充部分新炭的費(fèi)用)約占使用活性炭吸附塔的自來(lái)水廠(chǎng)運(yùn)行費(fèi)用的40％。偏高的活性炭再生費(fèi)用是目前活性炭吸附塔沒(méi)有能夠在更多的自來(lái)水廠(chǎng)得到普遍應(yīng)用的主要原因。

(5)工業(yè)廢水處理：色度深、COD濃度高、難降解是工業(yè)廢水的一些特點(diǎn)。工業(yè)污水經(jīng)常規(guī)生化及物化法處理后難以達(dá)標(biāo)排放時(shí)就需作深度處理?；钚蕴课剿亲顬楹?jiǎn)單易用的深度處理技術(shù)之一。活性炭號(hào)稱(chēng)萬(wàn)能吸附劑。無(wú)論是有機(jī)雜質(zhì)，還是無(wú)機(jī)雜質(zhì)，無(wú)論是COD，還是BOD、含色素、異味、含汞、含磷、含氟、含砷、含氰廢水等等，加裝活性炭吸附塔后一般能達(dá)標(biāo)排放。問(wèn)題是活性炭吸附飽和后怎么辦，費(fèi)用是多少。

吸附技術(shù)有著十分悠久的歷史。固體吸附劑的熱空氣、熱氮?dú)?、水蒸氣吹掃再生法、間壁加熱再生法、多層耙式爐、回轉(zhuǎn)窯再生法早已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。但是這些現(xiàn)有技術(shù)似乎仍有如上所述的各種不足/缺陷，導(dǎo)致其在上述的多種行業(yè)/技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用仍有相當(dāng)大的局限性。因此，研發(fā)高能效、低排放、簡(jiǎn)單實(shí)用的固體吸附劑再生技術(shù)仍然有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種不足/缺陷，提供一種高能效、低排放、簡(jiǎn)單實(shí)用的固體吸附劑再生裝置。本實(shí)用新型進(jìn)一步的目的是提供一種具有高能效、低排放、簡(jiǎn)單實(shí)用的固體吸附劑再生裝置的吸附裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

固體吸附劑再生裝置，包括再生裝置，所述再生裝置包括再生加熱器和吸附劑床，所述再生裝置布置為再生加熱器的加熱使得再生裝置內(nèi)部氣體能夠在再生加熱器和吸附劑床之間發(fā)生循環(huán)流動(dòng)，再生加熱器提供的熱量通過(guò)該循環(huán) 氣流傳遞給吸附劑床，使吸附劑被加熱再生。

進(jìn)一步地，所述再生裝置的爐體內(nèi)部分隔為兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分的頂端相互連通，這兩個(gè)部分的底端也相互連通，再生加熱器位于其中一個(gè)部分，或者，所述再生裝置的爐體內(nèi)部分隔為三個(gè)部分，這三個(gè)部分的頂端相互連通，這三個(gè)部分的底端也相互連通，吸附劑床位于其中一個(gè)部分，再生加熱器位于其余的兩個(gè)部分。

更進(jìn)一步地，所述再生裝置的爐體由間壁分隔為吸附劑移動(dòng)床和垂直氣流通道，所述吸附劑移動(dòng)床由透氣漏斗支撐，再生加熱器設(shè)置在透氣漏斗的下方，再生裝置的爐體頂部與吸附劑移動(dòng)床相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有吸附劑進(jìn)料器，再生裝置的爐體底部與吸附劑移動(dòng)床相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有吸附劑出料器，所述透氣漏斗的下料管連接所述吸附劑出料器。

再進(jìn)一步地，所述再生裝置依次由干燥段、炭化段、活化段和冷卻段構(gòu)成，干燥段、炭化段和活化段的爐體由間壁分隔為吸附劑移動(dòng)床和垂直氣流通道，冷卻段為吸附劑移動(dòng)床，所述各段吸附劑移動(dòng)床分別由各段的透氣漏斗支撐，干燥段和炭化段的再生加熱器設(shè)置在透氣漏斗的下方，活化段的再生加熱器設(shè)置在垂直氣流通道內(nèi)部，再生裝置的爐體頂部與吸附劑移動(dòng)床相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有吸附劑進(jìn)料器，各段之間設(shè)有吸附劑出料器，各段的支撐吸附劑移動(dòng)床的透氣漏斗的下料管連接各段的吸附劑出料器，所述再生裝置的爐體底部與吸附劑移動(dòng)床相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有吸附劑出料器，干燥段的爐體上設(shè)有水蒸氣排出口，炭化段的爐體上設(shè)有吸附劑蒸氣排出口，活化段的爐體上設(shè)有水蒸氣進(jìn)口，冷卻段的底端和頂端分別設(shè)有冷卻氣體的進(jìn)口和出口。

應(yīng)用上述再生裝置的吸附裝置，包括以上任一項(xiàng)所述的再生裝置。

在上述吸附裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述吸附裝置包括移動(dòng)床式吸附塔，所述移動(dòng)床式吸附塔的底部和頂部分別設(shè)有吸附劑出料器和進(jìn)料器，還包括有飽和吸附劑輸送管線(xiàn)和再生吸附劑輸送管線(xiàn)，所述移動(dòng)床式吸附塔的出料器和再生裝置的進(jìn)料器分別連接所述飽和吸附劑輸送管線(xiàn)的進(jìn)料端和出料端，所述移動(dòng)床式吸附塔的進(jìn)料器和再生裝置的出料器分別連接所述再生吸附劑輸送管 線(xiàn)的出料端和進(jìn)料端。

在上述吸附裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述吸附裝置包括若干個(gè)固定床式吸附塔和用作再生加熱器的換熱器，所述若干個(gè)固定床式吸附塔的上端與所述換熱器的上端相互連通，所述若干個(gè)固定床式吸附塔的下端與所述換熱器的下端相互連通，所述若干個(gè)固定床式吸附塔與所述換熱器的連通管道上設(shè)有閥門(mén)。

在上述吸附裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，所述吸附裝置包括若干個(gè)固定床式吸附塔，所述若干個(gè)固定床式吸附塔的內(nèi)部在吸附床下方設(shè)有再生加熱器。

更進(jìn)一步地，還包括有第一冷凝器、抽氣機(jī)和第二冷凝器，所述固定床式吸附塔的頂端、第一冷凝器、抽氣機(jī)、第二冷凝器和固定床式吸附塔的底端依次通過(guò)管道連接成循環(huán)回路，所述固定床式吸附塔的頂端與第一冷凝器之間的連接管道上設(shè)有閥門(mén)，所述第二冷凝器與所述固定床式吸附塔的底端之間的連接管道上設(shè)有閥門(mén)，所述固定床式吸附塔內(nèi)部設(shè)置n個(gè)吸附床和n+1個(gè)換熱盤(pán)管，這些吸附床和換熱盤(pán)管交替地設(shè)置，在所述固定床式吸附塔內(nèi)部從上往下依次為第一換熱盤(pán)管、第一吸附床、第二換熱盤(pán)管、第二吸附床、直至第n個(gè)換熱盤(pán)管、第n個(gè)吸附床、第n+1個(gè)換熱盤(pán)管。

可選地，上述任一項(xiàng)所述的再生裝置或吸附裝置還設(shè)有與再生裝置內(nèi)部連通的冷凝器，上述任一項(xiàng)所述的再生裝置或吸附裝置還設(shè)有惰化介質(zhì)進(jìn)口。

本實(shí)用新型利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱再生固體吸附劑，可取得如下的有益效果：

(1)惰性氣體消耗量少：本實(shí)用新型開(kāi)始再生操作時(shí)進(jìn)行一次性的設(shè)備內(nèi)部惰化，即是用惰性氣體置換設(shè)備內(nèi)部的氧氣。在一次性惰化之后的再生操作過(guò)程中不再需要加入惰性氣體或者只需要加入少量的惰性氣體。

(2)沒(méi)有或極少?gòu)U氣排放：在整個(gè)再生操作期間設(shè)備內(nèi)部始終是一次性惰化時(shí)加入的那些惰性氣體為主，這些惰性氣體依靠再生加熱器加熱引起的自然對(duì)流在設(shè)備內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，將再生加熱器的熱量傳遞給吸附劑床。吸附質(zhì)從吸附劑解吸產(chǎn)生的吸附質(zhì)蒸氣依靠壓力差進(jìn)入冷凝器冷凝排出。因此，在整個(gè)再生操作期間沒(méi)有向外界排放廢氣或者只排放少量的廢氣。

(3)熱效率高：本實(shí)用新型再生加熱器提供的熱量的絕大部分用于吸附劑床升溫的物理顯熱和吸附質(zhì)脫附的解吸熱。在再生操作過(guò)程中不向外界排放廢氣或只排放少量廢氣，大幅度地減少了廢氣排放的熱損失，因此本實(shí)用新型具有較高的熱效率。

(4)設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低：本實(shí)用新型利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱所使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。

本實(shí)用新型的其它有益效果將在具體實(shí)施方式中予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的一種內(nèi)部分隔為兩個(gè)部分的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的一種內(nèi)部分隔為三個(gè)部分的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3的一種多段式再生裝置及其實(shí)施例4的應(yīng)用該多段式再生裝置的吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例5的一種再生加熱器外置于吸附塔的吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例6的一種再生加熱器內(nèi)置于吸附塔的吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。其中，附圖僅用于示例性說(shuō)明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專(zhuān)利的限制；為了更好地說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說(shuō)明可能省略是可以理解的。

本實(shí)用新型中列舉的數(shù)據(jù)僅僅是為了更好地說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例而給出的示例性數(shù)據(jù)，除非另有說(shuō)明，不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型權(quán)利要求的任何限制。

本技術(shù)領(lǐng)域常用術(shù)語(yǔ)如吸附、吸附劑、吸附質(zhì)、物理吸附、化學(xué)吸附、吸附 分離、再生、解吸、脫附、解吸熱、易脫附型吸附質(zhì)、難脫附型吸附質(zhì)、原位再生、委托再生的含義已經(jīng)在本說(shuō)明書(shū)背景技術(shù)部分給出。另外，本技術(shù)領(lǐng)域中“固體吸附劑”通常簡(jiǎn)稱(chēng)為“吸附劑”；“吸附劑床”的用途為吸附操作時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為“吸附床”；當(dāng)吸附劑為活性炭時(shí)，則稱(chēng)為“活性炭床”。設(shè)有吸附床的用于進(jìn)行吸附操作的設(shè)備為“吸附器”或“吸附塔”。吸附劑處于移動(dòng)狀態(tài)的吸附劑床稱(chēng)為“吸附劑移動(dòng)床”，簡(jiǎn)稱(chēng)為“移動(dòng)床”；吸附劑處于非移動(dòng)狀態(tài)的吸附劑床稱(chēng)為“吸附劑固定床”，簡(jiǎn)稱(chēng)為“固定床”。“移動(dòng)床式吸附塔”和“固定床式吸附塔”分別指設(shè)有吸附劑移動(dòng)床和固定床的吸附塔?！霸偕b置”為用于進(jìn)行吸附劑的再生操作的設(shè)備。“吸附裝置”為用于進(jìn)行吸附操作的設(shè)有吸附劑床的包括或者不包括再生裝置的成套設(shè)備?！霸偕鸂t”為專(zhuān)門(mén)用于進(jìn)行吸附劑的再生操作的設(shè)備。

以下實(shí)施例中將主要以活性炭作為固體吸附劑的代表性例子進(jìn)行說(shuō)明?；钚蕴吭偕闹饕щy在于：

(1)導(dǎo)熱性能差：活性炭的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.14至0.2W/m·K(相當(dāng)于隔熱材料石棉的導(dǎo)熱系數(shù))，活性炭顆粒的加熱升溫是一個(gè)較為緩慢的過(guò)程。

(2)解吸速度慢：活性炭是微孔類(lèi)材料，吸附質(zhì)是儲(chǔ)留在這些微孔內(nèi)部。加熱再生時(shí)，吸附質(zhì)必須從微孔經(jīng)中孔、大孔向外擴(kuò)散才能進(jìn)入氣相(稱(chēng)為“內(nèi)擴(kuò)散”)。微孔口徑窄小且深度大，吸附質(zhì)分子從微孔至中孔至大孔的擴(kuò)散路徑較長(zhǎng)，因此吸附質(zhì)解吸必然是一個(gè)較為緩慢的過(guò)程。內(nèi)擴(kuò)散通常為活性炭再生過(guò)程的速率控制步驟。

(3)再生熱量需求大；即使是所謂易脫附型吸附質(zhì)，其解吸熱也相當(dāng)大。例如，苯從活性炭脫附時(shí)需要吸收的解吸熱約為734kJ/kg-苯。去除高沸點(diǎn)難脫附型吸附質(zhì)生成的孔隙內(nèi)炭化物的氣化反應(yīng)亦為吸熱反應(yīng)。因此，再生加熱必須提供足夠的熱量來(lái)滿(mǎn)足吸附質(zhì)脫附、炭化及氣化反應(yīng)的吸熱需求。

(4)耐熱性能差：活性炭不宜急劇地加熱，因?yàn)槠鋵?dǎo)熱系數(shù)小，溫度不均勻時(shí)容易破壞其微孔結(jié)構(gòu)，甚至引起活性炭顆粒破裂粉化。另外，有機(jī)化合物處于吸附態(tài)時(shí)的熱解和炭化溫度遠(yuǎn)低于處于氣相或液相時(shí)的熱解和炭化溫度。 由于吸附質(zhì)從活性炭解吸時(shí)的內(nèi)擴(kuò)散速度相當(dāng)緩慢，如果再生加熱時(shí)溫度過(guò)高、升溫速率過(guò)快，那些本來(lái)能夠解吸的吸附質(zhì)可能出現(xiàn)還未解吸就已經(jīng)在活性炭微孔內(nèi)部發(fā)生分解或炭化反應(yīng)。

(5)防火防爆要求高：大多數(shù)種類(lèi)的活性炭在空氣中的著火溫度為250-300℃，用化學(xué)活化法生產(chǎn)的活性炭在空氣中的著火溫度低至110℃。另外，大多數(shù)種類(lèi)的吸附質(zhì)蒸氣與空氣混合時(shí)可能發(fā)生爆燃。例如，苯蒸氣在空氣中的爆炸下限濃度(LFL)為45.5g/m³。為了避免爆燃，一般要求吸附質(zhì)蒸氣濃度低于其LFL的四分之一。

(6)腐蝕性：有些種類(lèi)的吸附質(zhì)或其分解、轉(zhuǎn)化產(chǎn)物一定條件下可引起設(shè)備腐蝕問(wèn)題。例如，加熱再生含有較多的氯和無(wú)機(jī)鹽的活性炭可能引起設(shè)備腐蝕問(wèn)題。采用水蒸氣吹掃再生法解吸煙氣脫硫活性炭時(shí)產(chǎn)生的硫酸具有腐蝕性。加熱吸附二氯甲烷的活性炭時(shí)部分吸附態(tài)二氯甲烷分解生成的氯化氫有腐蝕性，另外，在液相操作時(shí)，活性炭本身也可能引起設(shè)備腐蝕問(wèn)題。

(7)氧化損失：在加熱再生時(shí)，活性炭本身也會(huì)一定程度上被氧化，出現(xiàn)氧化損失。另外，不同種類(lèi)的吸附質(zhì)也有其不同的耐熱和耐氧化方面的要求。

(8)機(jī)械強(qiáng)度不高：活性炭的機(jī)械強(qiáng)度不高。再生操作時(shí)活性炭顆粒之間的摩擦及與爐壁的摩擦可引起一定程度的粉化損失。使用多層耙式爐、回轉(zhuǎn)窯再生時(shí)的機(jī)械摩擦和氣流夾帶造成的活性炭損失更大。

上述的難點(diǎn)/限制性因素給尋求所述技術(shù)問(wèn)題的解決造成了相當(dāng)大的困難。本實(shí)用新型提供適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案來(lái)解決所述技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)施例1

如圖1所示，為本實(shí)用新型的一種內(nèi)部分隔為兩個(gè)部分的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖1，再生裝置1具有爐體2，其內(nèi)部由間壁3分隔為兩個(gè)部分，其中一個(gè)部分為吸附劑床4，另一個(gè)部分為垂直氣流通道5，吸附劑床4的上部空間和下部空間與垂直氣流通道5的上部空間和下部空間分別經(jīng)上通氣口8和下通氣口9相通。吸附劑床4下部由透氣漏斗6支撐(該透氣漏斗6的形狀與爐體2 相適應(yīng)，透氣漏斗6壁面上開(kāi)設(shè)有許多的小孔，這些小孔的直徑小于吸附劑顆粒直徑，使得透氣漏斗6壁面可讓氣體通過(guò)，而不讓吸附劑顆粒通過(guò))。透氣漏斗6下方設(shè)有再生加熱器7(為電加熱器或其它類(lèi)型的加熱器，其發(fā)熱面是垂直走向的，可避免積累粉塵和減少氣體流動(dòng)阻力)。爐體2的頂部和底部分別安裝有用于加入待再生的吸附劑的進(jìn)料器10和排出再生后的吸附劑的出料器11，透氣漏斗6的下料管連接出料器11。透氣漏斗6與出料器11之間的下料管上設(shè)有一個(gè)惰化介質(zhì)進(jìn)口，爐體2中部設(shè)有另外一個(gè)惰化介質(zhì)進(jìn)口。垂直氣流通道5下部設(shè)有排氣口，該排氣口通向冷凝器12。進(jìn)料器10上方進(jìn)料管連接吸附劑儲(chǔ)倉(cāng)或者輸料設(shè)備如皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)或氣力輸送機(jī)等(圖1中未示出)。該再生裝置1的監(jiān)測(cè)儀表包括測(cè)量再生裝置1內(nèi)部氣體最高溫度(即透氣漏斗6與再生加熱器7之間)和最低溫度(即垂直氣流通道5底端)的溫度計(jì)、吸附劑床4二分之一高度位置以及垂直氣流通道5下部氣體的氧氣和有機(jī)氣體濃度計(jì)、以及吸附劑床4的料位高度計(jì)(圖1中未示出這些監(jiān)測(cè)儀表)。爐體2有保溫層。

本實(shí)施例再生裝置1的操作步驟如下(假定需要再生的飽和吸附劑為顆粒狀活性炭，該活性炭吸附有0.25kg-苯/kg-活性炭，活性炭堆積密度為450kg/m，

3空隙率為40％。開(kāi)始操作時(shí)再生裝置1內(nèi)部是空的，再生裝置1內(nèi)部原有的氣體為常溫空氣)：

(1)進(jìn)料：使用進(jìn)料器10加入待再生的飽和活性炭(圖1中粗實(shí)線(xiàn)箭頭表示再生過(guò)程中活性炭的移動(dòng)方向)，直至活性炭床加滿(mǎn)。

(2)惰化：使用爐體2中部的惰化介質(zhì)進(jìn)口向裝置內(nèi)部通入惰化介質(zhì)(如氮?dú)?，同時(shí)打開(kāi)冷凝器12的排氣口，排出再生裝置1內(nèi)部原有的常溫空氣，直至活性炭床4二分之一高度位置以及垂直氣流通道5下部氣體的氧氣濃度低于3％。完成惰化后關(guān)閉惰化介質(zhì)進(jìn)口和冷凝器12的排氣口。

(3)加熱：調(diào)節(jié)再生加熱器7達(dá)最大加熱功率。當(dāng)再生裝置1內(nèi)部被加熱后透氣漏斗6與再生加熱器7之間位置的氣體溫度(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“最高溫度”)接近600℃時(shí)，則應(yīng)減小再生加熱器7的加熱功率，使再生裝置1內(nèi)部氣體的最 高溫度不超過(guò)600℃。

(4)升溫：再生加熱器7加熱產(chǎn)生的熱氣體向上流動(dòng)，流過(guò)透氣漏斗6后進(jìn)入活性炭床4，這些熱氣體一邊加熱活性炭床4，一邊通過(guò)活性炭顆粒之間的空隙向上流動(dòng)。由于再生加熱器7加熱的氣體和活性炭床4內(nèi)部氣體能夠達(dá)到較高的溫度，而垂直氣流通道5內(nèi)部氣體有較低的溫度，因此活性炭床4內(nèi)部氣體向上流動(dòng)(圖1裝置內(nèi)的細(xì)實(shí)線(xiàn)箭頭表示較高溫度氣體的流動(dòng)路徑，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“熱側(cè)”)，而垂直氣流通道5內(nèi)部氣體則向下流動(dòng)(圖1裝置內(nèi)的細(xì)虛線(xiàn)箭頭表示較低溫度氣體的流動(dòng)路徑，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“冷側(cè)”)，從而形成再生裝置1內(nèi)部氣體的循環(huán)流動(dòng)。該循環(huán)氣流將再生加熱器7的熱量傳遞給活性炭床4，使整個(gè)活性炭床4逐漸升溫。

(5)解吸：活性炭顆粒受熱升溫達(dá)到約70℃時(shí)，苯吸附質(zhì)開(kāi)始解吸。隨著活性炭床4內(nèi)的活性炭顆粒向下移動(dòng)，活性炭顆粒溫度越來(lái)越高，苯吸附質(zhì)顯著解吸。在加熱再生過(guò)程中，再生加熱器7的加熱功率調(diào)節(jié)為維持再生裝置1內(nèi)部氣體的最低溫度不低于100℃，同時(shí)再生裝置1內(nèi)部氣體的最高溫度不高于600℃?？梢哉{(diào)整再生加熱器7的功率，并結(jié)合調(diào)整活性炭床4的高度(改變進(jìn)料器10和出料器11的轉(zhuǎn)速可以改變活性炭床4的高度)來(lái)調(diào)整再生裝置1內(nèi)部和活性炭移動(dòng)床高度方向的溫度分布。

(6)冷凝：在上述步驟期間吸附質(zhì)解吸產(chǎn)生吸附質(zhì)蒸氣。例如，100kg重量的飽和活性炭含有25kg苯，加熱解吸使苯從吸附態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)苯的體積顯著增大，導(dǎo)致再生裝置1內(nèi)部氣壓增大，促使吸附質(zhì)蒸氣流入冷凝器12。在冷凝器12內(nèi)部，吸附質(zhì)蒸氣被冷凝為吸附質(zhì)液體，使冷凝器12內(nèi)部氣壓下降。在再生裝置1內(nèi)部與冷凝器12內(nèi)部氣壓差的驅(qū)動(dòng)下吸附質(zhì)蒸氣持續(xù)流入冷凝器12。吸附質(zhì)苯蒸氣在冷凝器12冷凝為苯液體排出。

(7)出料：完成再生的活性炭連續(xù)地經(jīng)出料器11排出。

(8)連續(xù)再生操作狀態(tài)：使用進(jìn)料器10連續(xù)進(jìn)料，活性炭顆粒在重力作用下持續(xù)向下移動(dòng)形成活性炭移動(dòng)床，再生加熱器7持續(xù)加熱再生活性炭，完成再生的活性炭連續(xù)地經(jīng)出料器11排出。

上述的步驟(2)惰化的作用是：(a)防止苯蒸氣爆燃：苯蒸氣在空氣中的爆炸下限濃度(LFL)為45.5g/m³，其發(fā)生爆燃的最低氧濃度(MOC)為9％。惰化使再生裝置1內(nèi)部的氧氣濃度低于MOC的三分之一，此時(shí)即使苯蒸氣在再生裝置1內(nèi)部的濃度高于LFL，也不會(huì)發(fā)生爆燃；(b)防止吸附劑粉塵爆燃：炭粉發(fā)生爆燃的MOC為10％，惰化可避免粉塵爆燃；(c)防止活性炭著火燃燒：大多數(shù)種類(lèi)的活性炭在空氣中的著火溫度為250-300℃(但化學(xué)活化法生產(chǎn)的活性炭在空氣中的著火溫度低至110℃)。惰化可防止活性炭著火燃燒，并且減少在加熱再生過(guò)程中活性炭的氧化損失。經(jīng)步驟(2)惰化后，由于再生裝置1內(nèi)部為惰化狀態(tài)，在隨后的步驟(3)加熱操作中再生裝置1內(nèi)部氣體溫度達(dá)到600℃也不會(huì)出現(xiàn)安全性問(wèn)題。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例只是在再生裝置1啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行一次惰化操作使再生裝置1內(nèi)部氧氣濃度低于吸附劑粉塵MOC的三分之一、并且低于吸附質(zhì)蒸氣MOC的三分之一即可。由于爐體2是密封的，在隨后的裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，僅有少量的外界氧氣經(jīng)進(jìn)料器10和出料器11泄漏進(jìn)入再生裝置1內(nèi)部(包括活性炭顆粒之間空隙的空氣和活性炭表面吸附的氧氣)。這些泄漏進(jìn)入再生裝置1內(nèi)部的氧氣能夠與活性炭發(fā)生氧化反應(yīng)，生成一氧化碳和二氧化碳。也就是說(shuō)，在再生裝置1正常的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，從外界泄漏進(jìn)入再生裝置1內(nèi)部的少量氧氣能夠與活性炭發(fā)生氧化反應(yīng)而被消耗掉，從而保持再生裝置1內(nèi)部的低氧狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)為“自惰化”作用)。本實(shí)施例在再生裝置1正常的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不需要持續(xù)加入惰化介質(zhì)，但仍然需要連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部氧氣濃度。如果出現(xiàn)異常泄漏使氧氣濃度增加時(shí)則需要加入惰化介質(zhì)，使氧氣濃度低于3％(解吸操作步驟中可使用透氣漏斗9與出料器11之間下料管的惰化介質(zhì)進(jìn)口來(lái)補(bǔ)充惰化介質(zhì)，同時(shí)起到冷卻活性炭和回收活性炭顯熱的作用)。惰化操作可使用氮?dú)?、二氧化碳、水蒸氣、低氧煙道氣或其它惰性氣體作為惰化介質(zhì)。

在上述的步驟(3)至(5)加熱-升溫-解吸過(guò)程中，由于苯的凝點(diǎn)為80.1℃，且在氣相中苯蒸氣的熱裂解(炭化)溫度約為700℃，因此再生加熱器7的加熱功率應(yīng)該調(diào)節(jié)為維持再生裝置1內(nèi)部的最低溫度不低于100℃以避免苯蒸氣在再 生裝置1內(nèi)部的較低溫度處出現(xiàn)冷凝。同時(shí)，再生加熱器7的加熱功率應(yīng)該調(diào)節(jié)為維持再生裝置1內(nèi)部的最高溫度不高于600℃以避免苯蒸氣出現(xiàn)熱裂解后在再生加熱器7的發(fā)熱面產(chǎn)生積碳(再生加熱器7發(fā)熱面的表面溫度高于氣體最高溫度約50℃)，影響再生加熱器7的性能。

在加熱-升溫-解吸過(guò)程中，再生裝置1內(nèi)部氣體循環(huán)流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力為熱氣體的浮升力。該浮升力的計(jì)算式為：浮升力(Pa)＝熱氣柱的高度(m)x重力加速度(m/s₂)x{冷側(cè)的氣體密度(kg/m₃)-熱側(cè)的氣體密度(kg/m₃)}?？梢?jiàn)，該浮升力的大小與再生裝置1內(nèi)部熱側(cè)與冷側(cè)的溫度差、再生裝置1的高度和內(nèi)部氣體的密度成正比。具體來(lái)說(shuō)，再生加熱器7的加熱使熱側(cè)的氣體溫度升高、密度減小，熱側(cè)內(nèi)部的氣體對(duì)于下通氣口9處的壓力降低；而冷側(cè)的氣體溫度較低、密度較大，冷側(cè)內(nèi)部的氣體對(duì)于下通氣口9處的壓力大于熱側(cè)內(nèi)部的氣體對(duì)于下通氣口9處的壓力，所述壓力的不平衡(壓力差)使得氣體經(jīng)下通氣口9從冷側(cè)流向熱側(cè)。本實(shí)施例再生裝置1內(nèi)部氣體循環(huán)流動(dòng)實(shí)質(zhì)上是由冷、熱氣體溫度差帶來(lái)的密度差導(dǎo)致的壓力差引起的自然對(duì)流。本實(shí)施例再生裝置1的設(shè)計(jì)原理就是利用自然對(duì)流的氣體循環(huán)流動(dòng)將再生加熱器7的熱量傳遞給活性炭床4。

圖1所示再生裝置1中，再生加熱器7加熱產(chǎn)生的熱氣體向上流動(dòng)的阻力主要是透氣漏斗6的局部阻力和活性炭床4的阻力?，F(xiàn)有技術(shù)資料中，關(guān)于氣體流經(jīng)活性炭床和多孔板的流動(dòng)阻力(壓力降)的計(jì)算式表明流動(dòng)阻力與活性炭床層高度成正比，且與氣體流速的平方成正比。就是說(shuō)，隨著氣體流速的增加，流動(dòng)阻力急劇增加；隨著氣體流速的減少，流動(dòng)阻力大幅度地降低。本實(shí)施例再生裝置1內(nèi)氣體自然對(duì)流的流速較低，在低氣體流速時(shí)活性炭床4的壓力降很小。只要圖1中再生加熱器7加熱產(chǎn)生的熱氣體達(dá)到較高的溫度，這些熱氣體就一定能夠在其浮升力推動(dòng)下向上流動(dòng)進(jìn)入活性炭床4內(nèi)部。再生裝置1適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)為爐體2具有較大的高度/直徑比并使再生加熱器7達(dá)到600℃以上的加熱溫度且通過(guò)調(diào)節(jié)活性炭進(jìn)料和出料速度來(lái)控制活性炭床4床層高度能夠取得較好的再生裝置1內(nèi)部氣體循環(huán)流動(dòng)和傳熱效果。

本實(shí)施例再生裝置1內(nèi)部的循環(huán)氣流含有吸附劑解吸產(chǎn)生的吸附質(zhì)蒸氣。但再生裝置1內(nèi)部循環(huán)氣流中吸附質(zhì)蒸氣濃度遠(yuǎn)低于吸附-解吸的平衡濃度。例如，根據(jù)波拉尼(Polanyi)平衡吸附容量曲線(xiàn)可得到常壓下苯-活性炭的吸附-解吸平衡狀態(tài)為：200℃溫度下苯的氣相分壓為0.1時(shí)平衡吸附量為0.112kg-苯/kg-活性炭，250℃溫度下苯的氣相分壓為0.15時(shí)平衡吸附量為0.099kg-苯/kg-活性炭。溫度越高，吸附質(zhì)的氣相分壓越大，平衡吸附量越小。600℃的高溫時(shí)，平衡吸附量很小。在本實(shí)施例加熱溫度達(dá)600℃的情況下，即使循環(huán)氣流含有苯蒸氣，苯也可以從活性炭完全解吸。因此，本實(shí)施例利用再生加熱器7加熱產(chǎn)生的600℃溫度氣流可以使活性炭床4徹底再生。

在整個(gè)再生操作過(guò)程中，活性炭床4內(nèi)活性炭顆粒是依靠其自身重量向下移動(dòng)的。隨著活性炭床4內(nèi)的活性炭顆粒向下移動(dòng)，活性炭顆粒逐漸被加熱至接近600℃溫度。在這種加熱條件下，負(fù)載有苯吸附質(zhì)的活性炭顆粒在活性炭移動(dòng)床的平均停留時(shí)間約一小時(shí)可完成再生。改變進(jìn)料器10和出料器11的轉(zhuǎn)速可方便地調(diào)節(jié)活性炭的停留時(shí)間。

本實(shí)用新型再生裝置的操作條件是要根據(jù)吸附質(zhì)的特性來(lái)選取的，更多的例子如下：

(1)吸附有苯、甲苯和二甲苯混合物的活性炭再生：甲苯的沸點(diǎn)為110.6℃，二甲苯的沸點(diǎn)為138.4至和144.4℃，它們的解吸需要較長(zhǎng)的時(shí)間。本實(shí)施例再生裝置1處理吸附有苯、甲苯和二甲苯混合物的活性炭時(shí)，活性炭顆粒在再生裝置1內(nèi)的平均停留時(shí)間應(yīng)調(diào)節(jié)為大約2小時(shí)。在加熱再生過(guò)程中，再生加熱器7的加熱功率調(diào)節(jié)應(yīng)維持再生裝置1內(nèi)部的最低溫度不低于200℃，同時(shí)裝置內(nèi)部的最高溫度不高于550℃。其它條件同上。

(2)除汞活性炭的再生：用于凈化含汞廢氣的活性炭一般為氯添載型活性炭(用HCl、CuCl₂或Cl₂處理使活性炭負(fù)載氯)。凈化含汞廢氣時(shí)，在氯添載型活性炭微孔內(nèi)生成HgCl₂。使用本實(shí)施例再生裝置1處理含HgCl₂活性炭時(shí)，活性炭顆粒在再生裝置1內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)調(diào)節(jié)為大約2小時(shí)，再生加熱器7的加熱功率調(diào)節(jié)應(yīng)維持再生裝置1內(nèi)部的最低溫度不低于350℃，同時(shí)裝置內(nèi)部的最 高溫度不高于700℃。其它條件同上。HgCl₂解吸產(chǎn)生的HgCl₂蒸氣在冷凝器12內(nèi)冷凝為HgCl₂晶體，定期噴水沖洗得到HgCl₂溶液。

(3)燃?xì)饷摿蚧钚蕴康脑偕喝細(xì)?如天然氣、煤氣)含有硫化氫時(shí)可引起燃?xì)庠O(shè)備腐蝕。在供應(yīng)燃?xì)饨o用戶(hù)前，燃?xì)馄髽I(yè)一般將燃?xì)馔ㄈ牖钚蕴课剿摿?。在活性炭表面發(fā)生的脫硫反應(yīng)是：2H₂S+O₂ 2S+2H₂O，所生成的單質(zhì)硫沉積在活性炭微孔內(nèi)。使用本實(shí)施例再生裝置1處理燃?xì)饷摿蝻柡突钚蕴繒r(shí)，活性炭顆粒在再生裝置1內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)調(diào)節(jié)為大約1小時(shí)，再生加熱器7的加熱功率調(diào)節(jié)應(yīng)維持再生裝置1內(nèi)部的最低溫度不低于500℃，同時(shí)裝置內(nèi)部的最高溫度不高于900℃。其它條件同上。從活性炭解吸產(chǎn)生的單質(zhì)硫蒸氣在冷凝器12內(nèi)冷凝形成液硫排出。

(4)工業(yè)廢氣脫硫活性炭的再生：硫酸廠(chǎng)、有色金屬冶煉廠(chǎng)排放的廢氣用活性炭吸附脫硫時(shí)，二氧化硫在活性炭表面氧化產(chǎn)生的硫酸沉積在活性炭微孔內(nèi)。使用本實(shí)施例再生裝置1處理煙氣脫硫飽和活性炭時(shí)，在惰化條件下加熱活性炭使硫酸還原，所產(chǎn)生的單質(zhì)硫從活性炭解吸?；钚蕴款w粒在本實(shí)施例再生裝置1內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)調(diào)節(jié)為大約1小時(shí)，再生加熱器7的加熱功率調(diào)節(jié)應(yīng)維持再生裝置1內(nèi)部的最低溫度不低于500℃，同時(shí)裝置內(nèi)部的最高溫度不高于900℃。其它條件同上。從活性炭解吸產(chǎn)生的單質(zhì)硫蒸氣在冷凝器12冷凝形成液硫排出。

本實(shí)施例的有益效果包括：

(1)活性炭是在一小時(shí)至若干小時(shí)內(nèi)被逐漸加熱達(dá)到500℃以上高溫，其加熱歷程較為合理，且加熱溫度較高(500℃的溫度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)熱氣體吹掃再生法達(dá)到的溫度)，較高的溫度有利于加快吸附質(zhì)脫附速度和使活性炭得到徹底再生。

(2)本實(shí)施例布置方式使得再生加熱器7可以具有較高的發(fā)熱面溫度。由于再生加熱器7的發(fā)熱面沒(méi)有與活性炭顆粒直接接觸，因此再生加熱器7的發(fā)熱面溫度可以超過(guò)活性炭及所負(fù)載的吸附質(zhì)的耐熱溫度。再生加熱器7的較高的發(fā)熱面溫度有利于將大量的熱量提供給活性炭床4，使活性炭床4得到迅速和 均勻的加熱。本實(shí)施例利用惰性氣體的自然對(duì)流循環(huán)加熱活性炭移動(dòng)床的溫度分布較為均勻，既不會(huì)出現(xiàn)部分區(qū)域過(guò)熱燒結(jié)，也不會(huì)出現(xiàn)部分區(qū)域溫度過(guò)低得不到再生。本實(shí)施例布置方式還使得再生加熱器7的發(fā)熱面較少受到積碳、結(jié)焦、污垢和灰塵的影響，且較容易進(jìn)行清理和維護(hù)。

(3)本實(shí)施例再生裝置1正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不需要連續(xù)通入大量的惰性氣體，只需要在裝置啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行一次性的惰化操作，因此大幅度地降低了惰性氣體消耗量，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

(4)本實(shí)施例的廢氣排放量較低，減少了廢氣排放引起的熱損失。再生裝置1正常運(yùn)行時(shí)不需要連續(xù)補(bǔ)充惰性氣體，冷凝器12的排氣口關(guān)閉，沒(méi)有廢氣需要向外排放。只是在再生裝置1出現(xiàn)異常泄漏時(shí)需要補(bǔ)充惰性氣體，這時(shí)冷凝器12的排氣口才需要向外排放少量的惰性氣體和不凝性氣體如活性炭氧化產(chǎn)生的一氧化碳和二氧化碳。

(5)本實(shí)施例中再生加熱器7提供的熱量的絕大部分用于活性炭床4的加熱再生，可取得較高的熱效率(僅有爐體2壁面的少量散熱損失)。在再生過(guò)程中，再生加熱器7提供的熱量的大部分被吸附質(zhì)吸收成為吸附質(zhì)蒸氣的能量，然后吸附質(zhì)蒸氣在冷凝器12冷凝時(shí)釋放這些能量給冷卻介質(zhì)帶走。就是說(shuō)，再生加熱器7提供熱量的絕大部分被用于本再生裝置的目的，即吸附質(zhì)的解吸；未被用于本再生裝置的目的的那部分熱量只有爐體2壁面的散熱損失。因此本實(shí)施例有較高的熱效率。

(6)本實(shí)施例再生裝置1內(nèi)部沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，沒(méi)有其它復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)力設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)的多層耙式爐、回轉(zhuǎn)窯相比較，本實(shí)施例再生裝置1結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。本實(shí)施例既可以是大型的活性炭再生爐，也方便制作為小型的活性炭再生設(shè)備。

(7)由于本實(shí)施例再生裝置1內(nèi)部沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，所處理的活性炭的機(jī)械磨損較低，再生回收率高。本實(shí)施例是在惰性氣氛中加熱再生活性炭，因此活性炭氧化損失少、含水量低，沒(méi)有水垢、雜質(zhì)。本實(shí)施例再生活性炭的品質(zhì)優(yōu)于熱空氣吹掃再生法、水蒸氣吹掃再生法的品質(zhì)。

(8)由于本實(shí)施例再生裝置1內(nèi)部主要為惰性氣體，進(jìn)入冷凝器12的是惰性氣體與吸附質(zhì)蒸氣的混合物，冷凝器12排出的冷凝液一般只含吸附質(zhì)液體，所以容易回收吸附質(zhì)液體，且其品質(zhì)較高。

(9)本實(shí)施例再生裝置1可用于粉末活性炭的再生。因?yàn)檠b置內(nèi)部氣流速度較低，且沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，所處理的粉末活性炭被氣流夾帶或機(jī)械磨損引起的損失極低。

(10)當(dāng)本實(shí)施例再生裝置1用于處理脫硫活性炭時(shí)，由于是在惰性氣氛中加熱，且本實(shí)施例再生裝置1的熱損失較低，活性炭移動(dòng)床的活性炭向下移動(dòng)時(shí)容易被加熱達(dá)到約700至900℃溫度，獲得的脫硫產(chǎn)物為單質(zhì)硫，避免了現(xiàn)有技術(shù)水蒸氣吹掃再生法產(chǎn)生硫酸的腐蝕性問(wèn)題。

如上所述，本實(shí)用新型用于再生固體吸附劑時(shí)，當(dāng)解吸的吸附質(zhì)有回收利用價(jià)值時(shí)，可使用冷凝器12冷凝回收吸附質(zhì)。當(dāng)解吸的吸附質(zhì)沒(méi)有回收利用價(jià)值時(shí)，圖1中的冷凝器12可用其它設(shè)備替代。例如，可采用熱力燃燒器或催化燃燒器焚燒分解從再生裝置1排出的吸附質(zhì)蒸氣。

本實(shí)施例圖1中冷凝器12的設(shè)置方式使得再生加熱器7與活性炭床4之間的循環(huán)氣流并不流經(jīng)冷凝器12，其好處是降低了熱損失。另外一種方式是將冷凝排管設(shè)置在垂直氣流通道5內(nèi)，對(duì)垂直氣流通道5內(nèi)的氣體進(jìn)行冷凝，并在垂直氣流通道5底部設(shè)置冷凝液排出口。這種設(shè)置方式的好處是利用冷凝排管降低垂直氣流通道5內(nèi)氣體溫度，加大再生裝置1內(nèi)熱側(cè)與冷側(cè)的溫度差，增強(qiáng)再生裝置1內(nèi)部氣體的循環(huán)流動(dòng)。

透氣漏斗的作用是讓氣體通過(guò)，而不讓吸附劑顆粒通過(guò)。透氣漏斗的壁面可為多孔板、金屬絲網(wǎng)或者更復(fù)雜的多層疊套式、百葉窗式等形式。

采用氣密性能優(yōu)良的進(jìn)料器10和出料器11有利于保持再生裝置1內(nèi)部的低氧狀態(tài)。例如，用兩級(jí)星型進(jìn)料器或者螺旋進(jìn)料器串聯(lián)，兩級(jí)星型進(jìn)料器或者螺旋進(jìn)料器之間充入微量氮?dú)饬?，可避免外界氧氣泄漏進(jìn)入再生裝置1內(nèi)部并避免再生裝置1內(nèi)部的吸附質(zhì)蒸氣向外界泄漏。

再生加熱器7最好選用方便控制發(fā)熱面溫度的加熱器類(lèi)型。有些種類(lèi)的有機(jī) 吸附質(zhì)蒸氣在400℃溫度時(shí)開(kāi)始發(fā)生熱裂解，這種情況下能夠精確地控制加熱器發(fā)熱面溫度可以避免出現(xiàn)積碳。

為了節(jié)約能源，再生加熱器7可利用任何方便的熱源或廢熱源，再生條件可根據(jù)該實(shí)際可用熱源的溫度做相應(yīng)的調(diào)整。例如，某工廠(chǎng)內(nèi)某設(shè)備排放廢氣的溫度僅為150℃。則本實(shí)施例再生加熱器7可采用換熱盤(pán)管，將該150℃的廢氣通入所述換熱盤(pán)管內(nèi)，利用此廢氣的熱量來(lái)再生上述吸附有苯的顆粒狀活性炭。此時(shí)，再生加熱器7溫度只有150℃，活性炭床4只能達(dá)到約100℃的溫度，苯吸附質(zhì)仍然可以從活性炭解吸，但需要更長(zhǎng)的時(shí)間，所以在這種情況下活性炭在再生裝置1內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)為二至三小時(shí)。

當(dāng)本實(shí)施例再生裝置1用于粉末活性炭再生時(shí)，透氣漏斗6可采用高目數(shù)鋼絲網(wǎng)制作，或者采用其它的透氣漏斗結(jié)構(gòu)；圖1中再生加熱器7可以改為設(shè)置在垂直氣流通道5內(nèi)部，以避免從透氣漏斗6泄漏下的粉末活性炭影響再生加熱器7傳熱性能；爐體2底部對(duì)應(yīng)于透氣漏斗6的位置可增設(shè)從透氣漏斗6泄漏的粉末活性炭收集和排出的機(jī)械裝置。

圖1僅為本實(shí)施例裝置的示意圖。實(shí)際布置時(shí)，爐體2與冷凝器12相互緊靠，爐體2與冷凝器12之間的連通管道為短距離、大直徑，可減少氣體流動(dòng)阻力。

本實(shí)施例并沒(méi)有限定爐體2的形狀，也沒(méi)有限定間壁3和垂直氣流通道5的具體形式，各種形狀的爐體2和各種形式的間壁3所形成的垂直氣流通道5有著類(lèi)似的效果。例如，在吸附劑床4內(nèi)部放置一個(gè)垂直走向的管道有著類(lèi)似的效果(管道最上端的開(kāi)口高于吸附劑床4，最下端的開(kāi)口低于吸附劑床4，該管道的管壁相當(dāng)于間壁3，該管道的內(nèi)部相當(dāng)于垂直氣流通道5)。

以下進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別之處。在本技術(shù)領(lǐng)域的公知文獻(xiàn)中已經(jīng)記載了許多不同形式的活性炭再生爐。蔣劍春《活性炭應(yīng)用理論與技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2010，第六章“活性炭的再生技術(shù)和設(shè)備”列出了回轉(zhuǎn)爐、多層爐、移動(dòng)層爐和流態(tài)化爐。其中的移動(dòng)層爐是在爐子頂部加入活性炭，然后活性炭借助重力向下移動(dòng)經(jīng)過(guò)爐子內(nèi)部的高溫再生區(qū)，完成再生的活性炭從 爐子底部排出。張廣林的CN201520960979“一種粉末狀活性炭再生裝置”專(zhuān)利技術(shù)的物料移動(dòng)方式同樣采用活性炭依靠自身重量向下運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)床，其加熱方式為電阻加熱。韓樹(shù)笑的CN200920011186“高性能中頻活性炭再生設(shè)備”亦為活性炭依靠自身重量向下運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)床，其加熱方式為電感加熱。翁元聲的CN01210957“活性炭調(diào)頻放電脈動(dòng)再生裝置”亦為活性炭依靠自身重量向下運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)床，其加熱方式為電導(dǎo)加熱。另外，活性炭移動(dòng)床還常用機(jī)械動(dòng)力設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)。例如，湖北君集水處理有限公司的CN201610268911“一種用于粉末活性炭再生的轉(zhuǎn)爐”和CN201520980700“一種用于粉末活性炭再生的裝置”的物料移動(dòng)方式為螺旋機(jī)驅(qū)動(dòng)的活性炭移動(dòng)床，加熱方式為電阻絲加熱器通過(guò)壁面加熱。張廣林的CN 201520961119“一種顆粒狀活性炭再生裝置”為螺旋機(jī)驅(qū)動(dòng)的活性炭移動(dòng)床，加熱方式是使用通風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)通入活性炭移動(dòng)床。大連理工大學(xué)的CN03134195“一種載金活性炭的再生方法”中活性炭由傳送帶輸送，其加熱方式為微波加熱?；剞D(zhuǎn)窯和多層爐亦可以認(rèn)為是移動(dòng)床的特殊形式。近期使用回轉(zhuǎn)窯的活性炭再生裝置有：青島科技大學(xué)的CN201210006255“一種粉狀活性炭的再生方法”、長(zhǎng)春黃金研究院的CN200720093194“燃?xì)馐筋w?；钚蕴吭偕剞D(zhuǎn)窯”、福建元力環(huán)境工程有限公司的CN201610248587“一種清潔環(huán)保高效的活性炭再生裝置”、山西黎城藍(lán)天燃?xì)忾_(kāi)發(fā)有限公司的CN201510638386“飽和活性炭就地再生活化爐、系統(tǒng)及方法”、山西新華化工有限責(zé)任公司的CN201520897649“活性炭再生活化爐”、無(wú)錫市杰家化工裝備有限公司的201420650169“一種內(nèi)熱式活性炭再生爐”。沈善明的CN 201110134766“廢粉末活性炭熱再生爐”為多層爐。

與以上以及本說(shuō)明書(shū)背景技術(shù)部分所說(shuō)明的公知技術(shù)相比較，本實(shí)施例的再生裝置在技術(shù)特征上有著如下的區(qū)別：

區(qū)別一：本實(shí)施例的再生裝置布置為再生加熱器的加熱使得再生裝置內(nèi)部氣體能夠在再生加熱器和吸附劑床之間發(fā)生循環(huán)流動(dòng)，再生加熱器提供的熱量通過(guò)該循環(huán)氣流傳遞給吸附劑床，使吸附劑被加熱再生。

區(qū)別二：本實(shí)施例的再生裝置連接有冷凝器，再生加熱器和吸附劑床之間的 循環(huán)動(dòng)氣體含有的吸附質(zhì)蒸氣可以借助吸附質(zhì)從吸附劑解吸過(guò)程中由吸附態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)體積膨脹產(chǎn)生的壓力從而流入冷凝器，冷凝產(chǎn)生的吸附質(zhì)液體再?gòu)睦淠髋懦霾⒈换厥铡＿@種冷凝排出吸附質(zhì)的方式有助于本實(shí)施例的再生裝置減少向外界排放廢氣和廢熱。

區(qū)別三：本實(shí)施例的再生裝置設(shè)有惰化介質(zhì)進(jìn)口和使用惰化操作步驟。

區(qū)別四：本實(shí)施例的再生裝置是設(shè)計(jì)用于負(fù)載有易脫附吸附質(zhì)的活性炭再生。

其中區(qū)別一的技術(shù)作用最為重要，為本實(shí)用新型的核心技術(shù)特征。該核心技術(shù)特征帶來(lái)了本實(shí)用新型惰性氣體消耗量少、沒(méi)有或極少?gòu)U氣排放、熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單和成本低等有益效果。

本實(shí)施例只是用于說(shuō)明本實(shí)用新型原理的一個(gè)例子。本實(shí)施例的圖1所示裝置的物料移動(dòng)方式為依靠活性炭自身重量向下運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)床形式，該移動(dòng)床技術(shù)特征的技術(shù)作用是使活性炭運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)爐子內(nèi)部的高溫再生區(qū)。顯而易見(jiàn)的是，其它的任何能夠起到相同技術(shù)作用的使活性炭運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)爐子內(nèi)部高溫再生區(qū)的床型(如輸送床、旋轉(zhuǎn)床、流化床、載流床和利用其它類(lèi)型機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)床等)均可以成為本實(shí)施例重力移動(dòng)床技術(shù)特征的替換形式。因此，本實(shí)用新型核心技術(shù)特征與各種類(lèi)型物料移動(dòng)方式組合的實(shí)施方式均屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

實(shí)施例2

如圖2所示，為本實(shí)用新型的一種內(nèi)部分隔為三個(gè)部分的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖2，再生裝置1具有爐體2，其內(nèi)部分隔為三個(gè)部分，其中一個(gè)部分設(shè)置吸附劑床4，另外二個(gè)部分設(shè)置一系列的再生加熱器7。吸附劑床4所在的部分為冷側(cè)，再生加熱器7所在的部分為熱側(cè)。再生加熱器7的加熱使熱側(cè)的氣體向上流動(dòng)，冷側(cè)的氣體則向下流動(dòng)，形成再生裝置1內(nèi)部氣體的循環(huán)流動(dòng)，將再生加熱器7的熱量傳遞給吸附劑床4，使吸附劑被加熱再生。圖2裝置內(nèi)粗實(shí)線(xiàn)箭頭表示再生過(guò)程中活性炭的移動(dòng)方向，細(xì)實(shí)線(xiàn)箭頭表示較高溫度氣體的 流動(dòng)路徑，細(xì)虛線(xiàn)箭頭表示較低溫度氣體的流動(dòng)路徑。本實(shí)施例的原理、操作步驟和有益效果與實(shí)施例1類(lèi)似。本實(shí)施例的特點(diǎn)是：(1)便于安排更大的傳熱面積，適用于再生加熱器7需要有較大傳熱面積的場(chǎng)合。例如，再生加熱器7為換熱器，使用溫度約150℃的工業(yè)余熱或廢熱作為再生加熱器7的熱源。(2)再生加熱器7較少受到吸附劑粉塵的影響。(3)尤其適合于粉末活性炭的再生。

本實(shí)施例并沒(méi)有限定爐體2的形狀，其橫截面可以是圓形、方形、長(zhǎng)方形或其它形狀。

本實(shí)施例未提及的部分與實(shí)施例1類(lèi)似，在此不再贅述。

實(shí)施例3

本實(shí)施例為多段式再生裝置，主要用于液相吸附活性炭(如自來(lái)水廠(chǎng)活性炭)的再生。參見(jiàn)圖3，再生裝置1由四段構(gòu)成：活性炭移動(dòng)床4A為干燥段，4B為炭化段，4C為活化段，4D為冷卻段。7A、7B、7C分別為干燥段、炭化段、活化段的加熱器。各段的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1所描述的再生裝置1的結(jié)構(gòu)相同(有一個(gè)不同之處是：在活化段，加熱器7C是設(shè)置在垂直氣流通道5內(nèi)的)。

該裝置在正常的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，飽和吸附劑從再生裝置1頂部加入，經(jīng)過(guò)各段移動(dòng)床后，完成再生的吸附劑從再生裝置1底部排出。以下假定需要再生的吸附劑為自來(lái)水廠(chǎng)深度凈化吸附塔的顆粒狀活性炭，該活性炭吸附有難降解大分子有機(jī)物如人工合成有機(jī)物、天然有機(jī)物(在本實(shí)施例再生裝置1處理之前，已經(jīng)用機(jī)械脫水機(jī)如離心式脫水機(jī)將這些活性炭脫水至含水率為30％)，各段工序說(shuō)明如下：

(1)干燥：調(diào)節(jié)加熱器7A的加熱功率使該段內(nèi)部氣體的最低和最高溫度分別為110和150℃，活性炭含有的水分蒸發(fā)成為水蒸氣?；钚蕴吭诟稍锒蔚耐Ａ魰r(shí)間大約為1.5小時(shí)。加熱器7A的加熱作用使得該段活性炭床4A內(nèi)部的水蒸氣向上流動(dòng)，垂直氣流通道內(nèi)的水蒸氣向下流動(dòng)，所形成的循環(huán)氣流將加熱器7A的熱量傳遞給活性炭床4A。部分水蒸氣經(jīng)垂直氣流通道5下部的排氣口向外排出(垂直氣流通道5底端還設(shè)有冷凝水排放口，用于排放垂直氣流通道5內(nèi) 形成的冷凝水)。該段溫度較低，且干燥自來(lái)水廠(chǎng)活性炭沒(méi)有爆燃風(fēng)險(xiǎn)，啟動(dòng)裝置時(shí)該段進(jìn)行惰化或者不進(jìn)行惰化均可。該段活性炭在1.5小時(shí)內(nèi)升溫達(dá)到150℃的加熱歷程可去除其大部分水分。

(2)炭化：調(diào)節(jié)加熱器7B的加熱功率使該段內(nèi)部的最低和最高溫度分別為300和750℃，活性炭含有的大分子有機(jī)物被部分分解、部分解吸、部分炭化?；钚蕴吭谔炕蔚耐Ａ魰r(shí)間大約為半小時(shí)。裝置內(nèi)部的循環(huán)氣流將加熱器7B的熱量傳遞給活性炭床4B。吸附質(zhì)蒸氣經(jīng)垂直氣流通道5下部的排氣口向外排出。該段在啟動(dòng)裝置時(shí)需要進(jìn)行一次性惰化，正常運(yùn)行時(shí)不需要補(bǔ)充惰性氣體(其上段為干燥段，下段為活化段，極少量外界氧氣泄漏進(jìn)入炭化段，而且炭化段具有實(shí)施例1中提及的自惰化效應(yīng))。

(3)活化：活性炭在活化段的停留時(shí)間大約為20分鐘。由于加熱器7C是設(shè)置在垂直氣流通道5內(nèi)，垂直氣流通道5為熱側(cè)，活性炭床4C為冷側(cè)。垂直氣流通道內(nèi)的較熱氣體向上流動(dòng)，活性炭床4C內(nèi)的較冷氣體向下流動(dòng)，所形成的循環(huán)氣流將加熱器7C的熱量傳遞給活性炭床4C。調(diào)節(jié)再生加熱器7C的加熱功率使該段內(nèi)部的最低和最高溫度分別為800和950℃，活性炭含有的炭化物與加入的水蒸氣發(fā)生氣化反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣。該段內(nèi)部的循環(huán)氣流有助于提高水蒸氣的利用率，使氣化反應(yīng)進(jìn)行至接近化學(xué)平衡(氣化反應(yīng)接近化學(xué)平衡時(shí)，從活化段排出的一氧化碳、氫氣和水蒸氣混合氣中水蒸氣濃度很低)。

(4)冷卻：在冷卻段活性炭移動(dòng)床與冷卻氣流以逆流方式直接接觸，活性炭被冷卻后排出。

以上操作過(guò)程中調(diào)整各段的進(jìn)料器和出料器的轉(zhuǎn)速，可以改變各段的活性炭移動(dòng)床的高度，從而調(diào)整活性炭在各段的停留時(shí)間。

其它未在圖3畫(huà)出的的輔助設(shè)備和余熱利用部分包括：(1)完成再生的活性炭顯熱的回收部分：將冷氮?dú)馔ㄈ肜鋮s段下端來(lái)回收活性炭顯熱，產(chǎn)生的熱氮?dú)鈴睦鋮s段上端排出后通入干燥段的加熱器7A來(lái)提供干燥所需的熱量；降溫后的氮?dú)鈴募訜崞?A流出后用循環(huán)風(fēng)機(jī)通入冷卻段下端，形成氮?dú)饬鞯难h(huán)回路，其作用是回收那些完成再生的活性炭的顯熱用作干燥所需的熱量。(2)炭 化段和活化段排出氣體的化學(xué)能利用部分：炭化段排出的吸附質(zhì)蒸氣和活化段排出的一氧化碳、氫氣和水蒸氣混合氣通入用于生產(chǎn)活化段使用的水蒸氣的鍋爐燃燒器，其作用是回收吸附質(zhì)蒸氣、一氧化碳和氫氣的化學(xué)能用作生產(chǎn)水蒸氣的熱能。(3)干燥段排出水蒸氣的冷凝潛熱的回收利用部分：干燥段排出的水蒸氣在冷凝器內(nèi)冷凝釋放冷凝潛熱，該冷凝器的冷卻介質(zhì)為空氣，這些空氣被水蒸氣釋放的冷凝潛熱加熱所形成的熱空氣用作鍋爐燃燒器的助燃空氣，其作用是回收水蒸氣冷凝潛熱用于生產(chǎn)水蒸氣。

本實(shí)施例可用于各種液相吸附用途的活性炭或其它吸附劑的再生，例如自來(lái)水凈化用活性炭、廢水處理用活性炭、食品和藥品脫色精制用粉炭、石油產(chǎn)品精制用吸附劑、材料提純用吸附劑等。冶金工業(yè)中從含金礦砂提取黃金一般采用炭漿提金法：將含金礦砂粉碎至300目，加水制成礦漿后加入氰化鉀溶液消解，得到低濃度含金液，再加入顆粒狀活性炭吸附氰金絡(luò)離子，吸附氰金絡(luò)離子飽和活性炭用濕法脫附，得到高濃度含金液，電解得到黃金。使用若干次后顆粒狀活性炭因吸附有機(jī)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)的積累而失效。失效的提金活性炭經(jīng)酸洗去除無(wú)機(jī)雜質(zhì)后每公斤總重大約含有0.5kg水分、0.1kg有機(jī)吸附質(zhì)、0.02kg無(wú)機(jī)吸附質(zhì)。本實(shí)施例再生裝置可用于再生失效的提金活性炭，去除有機(jī)吸附質(zhì)，恢復(fù)其對(duì)氰金絡(luò)離子的吸附性能。

本實(shí)用新型再生裝置的段數(shù)和各段的操作參數(shù)應(yīng)該根據(jù)吸附劑和吸附質(zhì)的特性來(lái)設(shè)計(jì)(最好是根據(jù)需要再生的吸附劑的實(shí)際樣品TGA曲線(xiàn)來(lái)設(shè)計(jì))。例如，在制藥企業(yè)，粉炭常用于產(chǎn)品的精制，目的是去除雜質(zhì)，使產(chǎn)品有更高的品質(zhì)和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。處理液體藥劑產(chǎn)品后的粉炭每公斤總重大約含有0.2kg水分、0.1kg藥劑、0.03kg色素、0.05kg膠體。用于再生上述特性的飽和粉炭時(shí)，本實(shí)用新型再生裝置應(yīng)包括5段：干燥、解吸、炭化、活化、冷卻。其中解吸段用于解吸并回收粉炭上的藥劑，解吸段溫度約為200至300℃；其它的色素和膠體在炭化段被炭化，然后在活化段被氣化。其余同上。

本實(shí)施例同樣具有如實(shí)施例1所述的自然對(duì)流的循環(huán)加熱的核心技術(shù)特征，并且該核心技術(shù)特征在本實(shí)施例中起到了類(lèi)似的技術(shù)作用。

本實(shí)施例未提及的部分與實(shí)施例1類(lèi)似，在此不再贅述。

實(shí)施例4

本實(shí)施例為應(yīng)用多段式再生裝置的吸附裝置。參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例應(yīng)用多段式再生裝置的吸附裝置由再生裝置1、吸附塔13及其飽和吸附劑輸送管線(xiàn)14和再生吸附劑輸送管線(xiàn)15構(gòu)成。以使用活性炭吸附劑為例：待處理流體進(jìn)入移動(dòng)床式活性炭吸附塔13的底部，然后向上流經(jīng)活性炭床，被凈化的流體由吸附塔13的頂部排出。顆粒狀活性炭由吸附塔13頂部加入，這些活性炭在重力作用下向下移動(dòng)過(guò)程中吸附凈化待處理流體。吸附飽和的活性炭由吸附塔13底部排出后用飽和活性炭輸送管線(xiàn)14輸送到再生裝置1頂部，然后被加入再生裝置1進(jìn)行再生。再生后的活性炭從再生裝置1底部排出后用再生活性炭輸送管線(xiàn)15輸送到吸附塔13頂部，然后被加入吸附塔13用于吸附操作。飽和活性炭輸送管線(xiàn)14和再生活性炭輸送管線(xiàn)15可以是機(jī)械輸送式、氣力輸送式或液力輸送式。待處理流體可為氣體或液體。當(dāng)待處理流體為水時(shí)，飽和活性炭輸送管線(xiàn)14最好增設(shè)機(jī)械脫水設(shè)備。

本實(shí)用新型的各種形式的再生裝置都可以圖3所示方式與吸附塔聯(lián)合使用，形成固體吸附劑連續(xù)吸附且連續(xù)再生的成套裝置，即為應(yīng)用本實(shí)用新型再生裝置的吸附裝置。

本實(shí)施例未提及的部分與以上實(shí)施例類(lèi)似，在此不再贅述。

實(shí)施例5

如圖4所示，為本實(shí)用新型的一種再生加熱器外置于吸附塔的吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖4，本實(shí)施例包括兩個(gè)固定床式吸附塔A和B和一個(gè)用作再生加熱器的換熱器7，A塔和B塔的上端與換熱器7的上端連通，且A塔和B塔的下端與換熱器7的下端連通，所述A塔和B塔與換熱器7的連通管道上設(shè)有閥門(mén)。A塔和B塔交替地進(jìn)行吸附和再生操作。吸附時(shí)，待處理氣流進(jìn)入吸附塔底部后向上流經(jīng)吸附床4，凈化氣流從吸附塔頂部排出。再生操作步驟如下(以A塔為 例)：

(1)惰化：關(guān)閉A塔的待處理氣流進(jìn)氣閥門(mén)，打開(kāi)A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化氣流排氣閥門(mén)，向A塔通入惰化介質(zhì)，A塔內(nèi)原先存在的氣體向上排出后與另一塔的凈化氣流混合排走。繼續(xù)加入惰化介質(zhì)直至A塔內(nèi)部氣體的氧氣濃度低于吸附劑粉塵MOC的三分之一、并且低于吸附質(zhì)蒸氣MOC的三分之一。

(2)加熱-升溫-解吸：完成上述惰化步驟后，關(guān)閉A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化氣流排氣閥門(mén)，打開(kāi)A塔與換熱器7之間連通管道的閥門(mén)，使A塔的頂端和底端分別與換熱器7殼程的頂端和底端連通。將溫度例如為500至600℃的加熱介質(zhì)通入換熱器7的管程，換熱器7的殼程內(nèi)部氣體被加熱升溫達(dá)到例如為300至400℃溫度。由于換熱器7殼程內(nèi)部氣體與A塔內(nèi)部氣體有數(shù)百度的溫度差，換熱器7殼程內(nèi)部的熱氣體向上流動(dòng)，A塔內(nèi)部的冷氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)，將換熱器7的熱量傳遞給A塔的吸附床4，使吸附質(zhì)受熱解吸。換熱器7繼續(xù)加熱，直至吸附床4完全解吸。在加熱過(guò)程中，A塔通向冷凝器12的閥門(mén)應(yīng)打開(kāi)，冷凝器12應(yīng)處于冷凝操作狀態(tài)。當(dāng)加熱升溫使A塔內(nèi)部氣體體積膨脹時(shí)，部分膨脹氣體可流入冷凝器12后冷卻降溫，體積減小，其作用是使A塔內(nèi)部氣壓保持接近常壓。

(3)冷凝：在上述步驟期間吸附質(zhì)解吸產(chǎn)生吸附質(zhì)蒸氣。例如，活性炭吸附苯飽和時(shí)可達(dá)0.25kg-苯/kg-活性炭，典型的100kg活性炭重量的吸附床含有25kg苯。加熱解吸使苯從吸附態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)苯的體積顯著增大，導(dǎo)致吸附塔A內(nèi)部氣壓增大，促使吸附質(zhì)蒸氣流入冷凝器12。在冷凝器12內(nèi)部，吸附質(zhì)蒸氣被冷凝為吸附質(zhì)液體，使冷凝器12內(nèi)部氣壓下降。在A(yíng)塔與冷凝器12內(nèi)部壓力差的驅(qū)動(dòng)下吸附質(zhì)蒸氣持續(xù)流入冷凝器12，其冷凝產(chǎn)生的吸附質(zhì)液體儲(chǔ)留在冷凝器12殼程內(nèi)的底部。

(4)冷卻：完成上述步驟后將冷卻介質(zhì)通入換熱器7管程，換熱器7殼程內(nèi)部氣體被冷卻降溫。當(dāng)換熱器7殼程內(nèi)部氣體溫度低于A(yíng)塔內(nèi)部氣體溫度時(shí)，換熱器7殼程內(nèi)部氣體向下流動(dòng)，A塔內(nèi)部氣體向上流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)，將A塔內(nèi)部的吸附床4的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)，吸附床4降溫至常溫后結(jié)束再 生操作，將冷凝器12殼程內(nèi)的吸附質(zhì)液體排空。

在整個(gè)吸附-再生操作期間，換熱器7殼程和冷凝器12殼程內(nèi)部氣體始終是以惰化操作時(shí)加入的那些惰性氣體為主。在A(yíng)、B塔吸附、再生操作切換時(shí)，換熱器7殼程和冷凝器12殼程內(nèi)部惰性氣體被保留(無(wú)需向外排放)。冷凝器12內(nèi)部惰性氣體長(zhǎng)時(shí)間被管程的冷卻介質(zhì)所冷卻降溫。當(dāng)來(lái)自于吸附塔A或B的吸附質(zhì)蒸氣流入冷凝器12并與冷凝器12內(nèi)部的低溫惰性氣體混合時(shí)，吸附質(zhì)蒸氣可被迅速冷凝。因此冷凝器12有較好的冷凝效果。本實(shí)用新型用于再生固體吸附劑當(dāng)吸附質(zhì)蒸氣有回收利用價(jià)值時(shí)，可使用冷凝器12回收吸附質(zhì)。但是，即使解吸的吸附質(zhì)蒸氣沒(méi)有回收利用價(jià)值，本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式仍然是使用冷凝器12將吸附質(zhì)蒸氣冷凝排出，主要是因?yàn)檫@樣可以避免向外界排出再生裝置內(nèi)部的惰性氣體，有利于維持再生裝置內(nèi)部的惰化氣氛。

上述通入換熱器7管程的加熱介質(zhì)可為熱空氣、熱煙氣、高溫水蒸氣、導(dǎo)熱油、發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣、工業(yè)余熱或其它熱流體；冷卻介質(zhì)可為冷空氣、冷水或其它冷流體。

圖4僅為本實(shí)施例裝置的示意圖。實(shí)際布置時(shí)，吸附塔A、B與換熱器7和冷凝器12相互緊靠，吸附塔A、B與換熱器7和冷凝器12之間的連通管道為短距離、大直徑，調(diào)節(jié)閥門(mén)采用插板閥，可減少循環(huán)氣體流動(dòng)阻力。

本實(shí)施例以上說(shuō)明的是當(dāng)待處理流體為含有易脫附型吸附質(zhì)的氣體時(shí)的操作步驟。當(dāng)待處理流體為含有難脫附型吸附質(zhì)的污水時(shí)，A塔和B塔底部須增設(shè)排水口，冷凝器12須增設(shè)不凝性氣體排氣口。再生操作步驟簡(jiǎn)述如下(以A塔為例)：

(1)排水：排干A塔內(nèi)部的污水。

(2)干燥：用換熱器7通過(guò)自然對(duì)流的循環(huán)加熱使活性炭床4升溫達(dá)到約120℃，吸附水蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入冷凝器12冷凝排出。

(3)惰化：將惰化介質(zhì)通入A塔。

(4)炭化：用換熱器7通過(guò)自然對(duì)流的循環(huán)加熱使活性炭床4升溫達(dá)到約700℃，吸附質(zhì)被炭化。

(5)活化：通過(guò)惰化介質(zhì)進(jìn)口將過(guò)熱水蒸氣通入A塔，用換熱器7通過(guò)自然對(duì)流的循環(huán)加熱使活性炭床4升溫達(dá)到約900℃，炭化物氣化產(chǎn)生的不凝性氣體由冷凝器12排氣口排出后可被回收利用。

(6)冷卻：用換熱器7通過(guò)自然對(duì)流的循環(huán)氣流使活性炭床4冷卻降溫。

本實(shí)施例圖4中，吸附塔A或B及內(nèi)部的活性炭床4、用作再生加熱器的換熱器7及其連接管道和切換閥門(mén)共同構(gòu)成一套再生裝置；圖4所示成套裝置(包括或不包括冷凝器12及其連接管道和切換閥門(mén))為應(yīng)用該再生裝置的吸附裝置。本實(shí)施例同樣具有如實(shí)施例1所述的自然對(duì)流的循環(huán)加熱的核心技術(shù)特征，并且該核心技術(shù)特征在本實(shí)施例中起到了類(lèi)似的技術(shù)作用。

本實(shí)施例未提及的部分與以上實(shí)施例類(lèi)似，在此不再贅述。

實(shí)施例6

如圖5所示，為本實(shí)用新型的一種再生加熱器內(nèi)置于吸附塔的吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖5，固定床式吸附塔A和B內(nèi)部設(shè)有吸附床4，并且在吸附床4下方設(shè)有再生加熱器7。A塔和B塔交替地進(jìn)行吸附和再生操作。吸附時(shí)，待處理氣流從吸附塔頂部進(jìn)入后向下流經(jīng)吸附床4，凈化氣流從吸附塔底部排出。再生操作步驟如下(以A塔為例)，首先說(shuō)明不包括圖5中虛線(xiàn)連接設(shè)備的情形(簡(jiǎn)稱(chēng)為“正壓加熱解吸”)：

(1)惰化：關(guān)閉A塔的待處理氣流進(jìn)氣閥門(mén)，打開(kāi)A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化氣流排氣閥門(mén)，向A塔通入惰化介質(zhì)，A塔內(nèi)原先存在的氣體向下排出后與另一塔的凈化氣流混合排走。繼續(xù)加入惰化介質(zhì)直至A塔內(nèi)部氣體的氧氣濃度低于吸附劑粉塵MOC的三分之一、并且低于吸附質(zhì)蒸氣MOC的三分之一。

(2)加熱-升溫-解吸：完成上述惰化步驟后，關(guān)閉A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化氣流排氣閥門(mén)，使用內(nèi)置于A(yíng)塔的再生加熱器7加熱A塔內(nèi)部的氣體，再生加熱器7加熱產(chǎn)生的熱氣體向上流動(dòng)，吸附床4內(nèi)的冷氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)，將再生加熱器7的熱量傳遞給吸附床4，使吸附質(zhì)受熱解吸。再生加熱器7繼續(xù)加熱，直至吸附床4完全解吸。

(3)冷凝：在上述步驟期間吸附質(zhì)解吸形成的吸附質(zhì)蒸氣引起A塔內(nèi)部氣壓增大，使吸附質(zhì)蒸氣流入冷凝器12，冷凝產(chǎn)生的吸附質(zhì)液體排入儲(chǔ)罐16。

(4)冷卻：完成上述步驟后讓吸附床4自然冷卻和/或者利用惰化介質(zhì)進(jìn)口將冷卻介質(zhì)通入A塔，該冷卻介質(zhì)流經(jīng)吸附床4，吸熱升溫后的冷卻介質(zhì)由凈化氣流出口排出。吸附床4降溫至常溫后結(jié)束再生操作，將儲(chǔ)罐16內(nèi)的吸附質(zhì)液體排空。

以下說(shuō)明包括圖5中虛線(xiàn)連接設(shè)備的情形(簡(jiǎn)稱(chēng)為“負(fù)壓加熱解吸”)。有些類(lèi)型的吸附質(zhì)在氣相和液相下具有良好的高溫穩(wěn)定性，但在吸附態(tài)時(shí)卻容易發(fā)生熱分解(主要是由于吸附劑表面催化作用或者表面能的影響)。這些易分解吸附質(zhì)例如有酯類(lèi)溶劑(如乙酸乙脂、乙酸丙脂)和酮類(lèi)溶劑(如甲基乙基甲酮、環(huán)己酮)?，F(xiàn)有技術(shù)中這些易分解溶劑被活性炭吸附回收后常含有熱分解產(chǎn)物帶來(lái)的雜質(zhì)，導(dǎo)致溶劑品質(zhì)下降，有些熱分解產(chǎn)物還引起設(shè)備腐蝕損壞。本實(shí)施例包括圖5中虛線(xiàn)連接設(shè)備可解決這些問(wèn)題，其再生操作步驟說(shuō)明如下：

(1)惰化：關(guān)閉A塔的待處理氣流進(jìn)氣閥門(mén)，打開(kāi)A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化氣流排氣閥門(mén)，向A塔通入惰化介質(zhì)，A塔內(nèi)原先存在的氣體向下排出后與另一塔的凈化氣流混合排走。繼續(xù)加入惰化介質(zhì)直至A塔內(nèi)部氣體的氧氣濃度低于吸附劑MOC的三分之一、并且低于吸附質(zhì)蒸氣MOC的三分之一。

(2)降壓：完成上述惰化步驟后關(guān)閉A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化氣流排氣閥門(mén)，打開(kāi)A塔通向冷凝器12和冷凝器18管道上的閥門(mén)。使用抽氣機(jī)17將A塔內(nèi)部的氣體抽進(jìn)冷凝器18殼程內(nèi)部(此時(shí)冷凝器18下部與A塔下部之間的連通管道上的閥門(mén)關(guān)閉)。抽氣使A塔內(nèi)氣壓下降，冷凝器18殼程內(nèi)氣壓上升。A塔內(nèi)部氣壓下降引起吸附質(zhì)開(kāi)始解吸，所產(chǎn)生的吸附質(zhì)蒸氣部分在冷凝器12殼程內(nèi)部冷凝、部分在冷凝器18殼程內(nèi)部冷凝。繼續(xù)抽氣直至A塔內(nèi)氣壓下降至約0.5個(gè)大氣壓(絕對(duì)壓力)。

(3)加熱-升溫-解吸：完成上述降壓步驟后使用內(nèi)置于A(yíng)塔的再生加熱器7加熱A塔內(nèi)部的氣體，再生加熱器7加熱產(chǎn)生的熱氣體向上流動(dòng)，吸附床4內(nèi)的冷氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)，將再生加熱器7的熱量傳遞給吸附 床4，使吸附質(zhì)受熱解吸。在加熱-升溫-解吸期間，調(diào)節(jié)抽氣機(jī)17的轉(zhuǎn)速?gòu)亩３諥塔內(nèi)氣壓約0.5個(gè)大氣壓。再生加熱器7繼續(xù)加熱，直至吸附床4完全解吸。

(4)冷凝：在上述步驟期間吸附質(zhì)解吸形成的吸附質(zhì)蒸氣被抽氣機(jī)17抽出后部分在冷凝器12殼程內(nèi)部冷凝、部分在冷凝器18殼程內(nèi)部冷凝，冷凝液分別排入儲(chǔ)罐16和19。

(5)冷卻：完成上述步驟后打開(kāi)冷凝器18下部與A塔下部的連通管道上的閥門(mén)，使A塔上部、冷凝器12、抽氣機(jī)17、冷凝器18至A塔下部經(jīng)連通管道形成循環(huán)回路。保持抽氣機(jī)17連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使氣體在循環(huán)回路中循環(huán)流動(dòng)。吸附床4的熱量被循環(huán)流動(dòng)氣體傳遞給冷凝器12和18管程中的冷卻介質(zhì)帶走。吸附床4降溫至常溫后結(jié)束再生操作，將儲(chǔ)罐16和19內(nèi)的吸附質(zhì)液體排空。

上述的負(fù)壓加熱解吸操作的具體壓力、溫度、時(shí)間等參數(shù)取決于吸附質(zhì)種類(lèi)。在負(fù)壓時(shí)吸附質(zhì)的解吸溫度低于在常壓時(shí)的解吸溫度。本實(shí)施例裝置包括虛線(xiàn)連接設(shè)備適用于易分解吸附質(zhì)的解吸。例如，二氯甲烷在0.5個(gè)大氣壓時(shí)的解吸溫度僅為80℃，此條件下的負(fù)壓加熱解吸可避免二氯甲烷分解產(chǎn)生腐蝕性的氯化氫。

上述的抽氣機(jī)17可選用干式真空泵、氣體壓縮機(jī)或者高壓頭風(fēng)機(jī)。在抽氣機(jī)17前設(shè)置冷凝器12的作用是冷凝去除大部分的吸附質(zhì)蒸氣及液滴和粉塵，減少抽氣機(jī)17受到吸附質(zhì)蒸氣及液滴和粉塵的影響。優(yōu)選地，可在抽氣機(jī)17前增設(shè)過(guò)濾器，以減少液滴和粉塵對(duì)抽氣機(jī)17的影響。如果選用的抽氣機(jī)17的機(jī)械構(gòu)造能夠承受吸附質(zhì)蒸氣及液滴和粉塵的影響，則可以取消冷凝器12，只使用冷凝器18。

本實(shí)施例裝置在整個(gè)吸附和再生操作及其切換過(guò)程中，冷凝器12和18內(nèi)部及抽氣機(jī)17內(nèi)部始終以惰性氣體為主，并安裝有氧氣濃度檢測(cè)儀表。如果出現(xiàn)設(shè)備異常導(dǎo)致氧氣濃度高于吸附質(zhì)蒸氣MOC的三分之一，則需補(bǔ)充惰性氣體，以防發(fā)生爆燃。

本實(shí)施例進(jìn)一步的改進(jìn)是在同一個(gè)吸附塔內(nèi)部設(shè)置n個(gè)吸附床和n+1個(gè)換熱 盤(pán)管(當(dāng)換熱盤(pán)管內(nèi)通入加熱介質(zhì)時(shí)，可用作再生加熱器；當(dāng)換熱盤(pán)管內(nèi)通入冷卻介質(zhì)時(shí)，可用作冷卻器)。這些吸附床和換熱盤(pán)管交替地設(shè)置，即是：吸附塔內(nèi)部從上往下依次為：第一換熱盤(pán)管、第一吸附床、第二換熱盤(pán)管、第二吸附床、……第n個(gè)換熱盤(pán)管、第n個(gè)吸附床、第n+1個(gè)換熱盤(pán)管。所述吸附塔進(jìn)行吸附操作時(shí)，所有換熱盤(pán)管內(nèi)通入冷卻介質(zhì)，用于移除吸附熱，降低吸附床溫度，提高吸附分離效率。所述吸附塔進(jìn)行再生操作時(shí)，所有換熱盤(pán)管內(nèi)通入加熱介質(zhì)，其再生操作步驟與本實(shí)施例以上的說(shuō)明相同(再生后冷卻吸附床時(shí)可在所有換熱盤(pán)管內(nèi)通入冷卻介質(zhì))。

當(dāng)待處理流體為含有難脫附型吸附質(zhì)的污水時(shí)，再生操作需增加炭化和氣化步驟。

本實(shí)施例圖5中，吸附塔A或B及內(nèi)部的吸附床4和再生加熱器7共同構(gòu)成一套再生裝置；圖5所示成套裝置(包括或不包括虛線(xiàn)連接的設(shè)備、冷凝器12及連接管道和切換閥門(mén))為應(yīng)用該再生裝置的吸附裝置。與以上的實(shí)施例1至5相同，本實(shí)施例再生裝置布置為再生加熱器的加熱使得再生裝置內(nèi)部氣體能夠在再生加熱器和吸附床之間發(fā)生循環(huán)流動(dòng)，再生加熱器提供的熱量通過(guò)該循環(huán)氣流傳遞給吸附床，使吸附劑被加熱再生。該核心技術(shù)特征同樣帶來(lái)了惰性氣體消耗量少、沒(méi)有廢氣排放、熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單和成本低等有益效果。

本實(shí)施例未提及的部分與以上實(shí)施例類(lèi)似，在此不再贅述。

以上給出了本實(shí)用新型的6個(gè)實(shí)施例。這些實(shí)施例有著相同的核心技術(shù)特征，就是“所述再生裝置布置為再生加熱器的加熱使得再生裝置內(nèi)部氣體能夠在再生加熱器和吸附劑床之間發(fā)生循環(huán)流動(dòng)，再生加熱器提供的熱量通過(guò)該循環(huán)氣流傳遞給吸附劑床，使吸附劑被加熱再生”。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例1至6合案申請(qǐng)符合專(zhuān)利申請(qǐng)的單一性原則。

實(shí)施例1中，再生裝置爐體內(nèi)部分隔為吸附劑移動(dòng)床和垂直氣流通道，再生加熱器位于吸附劑移動(dòng)床的下方，再生加熱器的加熱作用使得吸附劑移動(dòng)床內(nèi)部氣體向上流動(dòng)，垂直氣流通道內(nèi)氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)。

實(shí)施例2中，再生裝置爐體內(nèi)部分隔為吸附劑移動(dòng)床和兩個(gè)垂直氣流通道， 一系列的再生加熱器位于垂直氣流通道內(nèi)，再生加熱器的加熱作用使得垂直氣流通道內(nèi)氣體向上流動(dòng)，吸附劑床4內(nèi)部氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)。

實(shí)施例3中，再生裝置活化段爐體內(nèi)部分隔為吸附劑移動(dòng)床和垂直氣流通道，再生加熱器位于垂直氣流通道內(nèi)，再生加熱器的加熱作用使得垂直氣流通道內(nèi)氣體向上流動(dòng)，吸附劑床內(nèi)部氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)。

實(shí)施例5中，固定床式吸附塔的頂端和底端分別與換熱器殼程的頂端和底端連通，換熱器管程加熱介質(zhì)的加熱作用使得換熱器殼程內(nèi)部氣體向上流動(dòng)，吸附塔內(nèi)部氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)。

實(shí)施例6中，固定床式吸附塔內(nèi)部有吸附床和位于吸附床下方的再生加熱器，再生加熱器加熱產(chǎn)生的熱氣體向上流動(dòng)，吸附床內(nèi)的較冷氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)。

在這些不同布置方式的實(shí)施例中，采用自然對(duì)流的循環(huán)加熱這一共同的核心技術(shù)特征帶來(lái)了以下有益效果：

(1)惰性氣體消耗量少。

本實(shí)用新型只是開(kāi)始再生操作時(shí)進(jìn)行一次性的設(shè)備內(nèi)部惰化，即是用惰性氣體置換設(shè)備內(nèi)部的氧氣。然后，實(shí)施例5和6中，由于吸附塔和換熱器是密閉的，外界氧氣不會(huì)進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，且再生操作是依靠惰性氣體在設(shè)備內(nèi)部自然對(duì)流的循環(huán)加熱將再生加熱器的熱量傳遞給吸附床，因此一次性惰化之后的再生操作過(guò)程中不再需要向設(shè)備內(nèi)部加入惰性氣體。實(shí)施例1至3中，在啟動(dòng)再生裝置時(shí)進(jìn)行一次性惰化操作之后的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間主要是依靠惰性氣體在設(shè)備內(nèi)部自然對(duì)流的循環(huán)加熱將再生加熱器的熱量傳遞給吸附床。但少量外界氧氣可能經(jīng)進(jìn)料器和出料器泄漏進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。由于活性炭與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成一氧化碳和二氧化碳的“自惰化”作用有助于保持設(shè)備內(nèi)部的低氧狀態(tài)，因此一次性惰化操作之后的連續(xù)再生操作期間一般不需要加入惰性氣體或者只需要加入少量的惰性氣體。

(2)沒(méi)有或極少?gòu)U氣排放。

實(shí)施例5和6中，在整個(gè)再生操作期間設(shè)備內(nèi)部始終是一次性惰化操作時(shí)加 入的惰性氣體為主，這些惰性氣體在再生加熱器的加熱作用下發(fā)生自然對(duì)流在設(shè)備內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，將再生加熱器的熱量傳遞給吸附劑床。吸附質(zhì)解吸產(chǎn)生的吸附質(zhì)蒸氣依靠壓力差進(jìn)入冷凝器冷凝排出。因此，實(shí)施例5和6在整個(gè)再生操作期間無(wú)需向外界排放任何的廢氣。實(shí)施例1至3中，設(shè)備內(nèi)部也同樣是一次性惰化操作時(shí)加入的那些惰性氣體為主，這些惰性氣體同樣是在再生加熱器的加熱作用下產(chǎn)生自然對(duì)流在設(shè)備內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)，將再生加熱器的熱量傳遞給吸附劑床。但少量外界氧氣可經(jīng)進(jìn)料器和出料器泄漏進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，有時(shí)需要向設(shè)備內(nèi)部補(bǔ)充少量的惰性氣體。補(bǔ)充惰性氣體時(shí)再生裝置要向外界排放少量的廢氣。

(3)熱效率高。

實(shí)施例6利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱使整個(gè)再生操作期間沒(méi)有向外界排放任何廢氣，因此沒(méi)有廢氣排放帶來(lái)的熱損失。其唯一的熱損失是設(shè)備外表面散熱損失。在實(shí)施例6采用較高操作溫度的情況下，設(shè)備外表面散熱損失大約占再生加熱器提供總熱量的5％。再生加熱器提供總熱量的其余部分用于本再生裝置的目的，即是供給吸附劑床升溫所需的物理顯熱和吸附質(zhì)脫附所需的解吸熱。這種情況下實(shí)施例6的熱效率約為95％。實(shí)施例5同樣利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱使整個(gè)再生操作期間沒(méi)有向外界排放任何廢氣，因此沒(méi)有廢氣排放帶來(lái)的熱損失。但實(shí)施例5中吸附塔和換熱器有各自的設(shè)備外殼，吸附塔與換熱器之間有連接管道，且吸附塔和換熱器具有較大的高度/直徑比，設(shè)備外表面散熱損失大約占再生加熱器提供總熱量的10％。熱效率約為90％。實(shí)施例1至3同樣利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱使再生操作期間極少向外界排放廢氣，減少了廢氣排放帶來(lái)的熱損失。除了設(shè)備外表面散熱損失之外，實(shí)施例1至3的再生裝置將完成再生的活性炭排出時(shí)會(huì)有活性炭的顯熱損失。當(dāng)活性炭顯熱能夠用熱交換設(shè)備回收利用時(shí)，實(shí)施例1至3的熱效率約為85％；當(dāng)活性炭顯熱未能被回收利用時(shí)，實(shí)施例1至3的熱效率約為65％。

(4)設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低。

本實(shí)用新型利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱所使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。例如，與 水蒸氣吹掃再生法相比較，本實(shí)用新型不需要水蒸氣鍋爐供給水蒸氣；本實(shí)用新型冷凝器的冷凝液只含吸附質(zhì)液體、不含冷凝水，無(wú)需做油水分離和處理廢水，易于回收吸附質(zhì)；且本實(shí)用新型再生后不需使用熱風(fēng)機(jī)吹干活性炭床的水分。本實(shí)用新型所需設(shè)備比水蒸氣吹掃再生法大為簡(jiǎn)化。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型提出：對(duì)于活性炭床的加熱再生，采用自然對(duì)流循環(huán)優(yōu)于采用強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)。例如，假如實(shí)施例1的垂直氣流通道5內(nèi)增設(shè)一臺(tái)防爆型電動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)再生裝置1內(nèi)部氣體按照?qǐng)D1中細(xì)實(shí)線(xiàn)箭頭和細(xì)虛線(xiàn)箭頭所示路徑循環(huán)流動(dòng)，就成為強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)。但這樣設(shè)置的防爆型電動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)要承受數(shù)百度以上的高溫、細(xì)微吸附劑粉塵、吸附質(zhì)蒸氣凝結(jié)和腐蝕對(duì)于風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、電氣絕緣和防爆性能的影響，且高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)葉片、摩擦或電火花將成為再生裝置1內(nèi)部的粉塵或有機(jī)蒸氣爆燃的潛在點(diǎn)火源，因此在再生裝置1內(nèi)設(shè)置防爆型電動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)是十分困難和成本昂貴的。又如，假如實(shí)施例3活化段內(nèi)增設(shè)一臺(tái)文丘里引射器，利用向活化段噴入的水蒸氣的引射作用來(lái)產(chǎn)生循環(huán)氣流，也同樣可以成為強(qiáng)制對(duì)流循環(huán)，但需要增加相應(yīng)的設(shè)備成本。本實(shí)用新型利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱，在再生裝置內(nèi)部無(wú)需設(shè)置循環(huán)風(fēng)機(jī)、文丘里引射器或其它的機(jī)械動(dòng)力部件，設(shè)備結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，設(shè)備成本和運(yùn)行費(fèi)用都大幅度下降，且防火防爆安全性能得到了顯著提高。

實(shí)施例1至6只是用于說(shuō)明本實(shí)用新型原理的一些實(shí)施方式。本實(shí)用新型還有其它許多的具有實(shí)用價(jià)值的具體實(shí)施方式。例如：(1)圖2中的爐體2和間壁3可以為圓筒狀，爐體2和間壁3之間的環(huán)狀空隙形成垂直氣流通道5，有利于在垂直氣流通道5內(nèi)布置換熱盤(pán)管，取得更大的換熱面積(這種布置方式應(yīng)該認(rèn)為是再生裝置1內(nèi)部分隔為兩個(gè)部分)。(2)圖4的一種替換形式是將換熱器7設(shè)置在低于吸附塔A和B的位置，換熱器7與吸附塔A之間只設(shè)置一個(gè)較大直徑的連接管道(及切換閥門(mén))，換熱器7與吸附塔B之間只設(shè)置一個(gè)較大直徑的連接管道(及切換閥門(mén))。這種布置方式中，換熱器7與吸附塔A或B之間的熱、冷氣體同樣可以發(fā)生自然對(duì)流交換。(3)圖5中吸附劑床4下方的再生加熱器7可以安排為只占據(jù)吸附劑床4下方空間的一半(就是說(shuō)吸附劑床4 下方空間的一半有再生加熱器7，另一半空間是空的)，則再生加熱器7的加熱使得再生加熱器7上方對(duì)應(yīng)的那一半吸附劑床4的氣體向上流動(dòng)，另外一半吸附劑床4內(nèi)的氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)。由實(shí)施例1至6以及以上的三個(gè)例子可見(jiàn)，本實(shí)用新型各實(shí)施例都有著眾多的等同替換形式和變型布置方式。不管采用何種的自然對(duì)流布置方式和何種的物料移動(dòng)方式和何種的再生加熱器等等，所有包含有本實(shí)用新型核心技術(shù)特征的實(shí)施方式均應(yīng)屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本說(shuō)明書(shū)具體實(shí)施方式的開(kāi)始部分列出了活性炭再生的難點(diǎn)。以下說(shuō)明本實(shí)用新型以適當(dāng)?shù)姆绞綉?yīng)對(duì)或克服或部分克服了這些難點(diǎn)：

(1)“導(dǎo)熱性能差”的應(yīng)對(duì)：活性炭顆粒內(nèi)部的微孔、中孔和大孔的體積占到活性炭顆粒外形體積的一半左右，這些微孔、中孔和大孔內(nèi)充滿(mǎn)了導(dǎo)熱性能極差的氣體，因此活性炭的導(dǎo)熱系數(shù)很小。本實(shí)用新型采用循環(huán)氣流加熱活性炭時(shí)，熱氣體能夠從每個(gè)活性炭顆粒外部滲透進(jìn)入其內(nèi)部的大孔、中孔、微孔，因此一定程度上提高了傳熱速率。

(2)“解吸速度慢”的應(yīng)對(duì)：本實(shí)用新型采用了較高的再生溫度，可以較高的溫度傳遞給吸附質(zhì)更多的能量，吸附質(zhì)獲得更高的振動(dòng)能量后就可以一定程度上加快其從微孔經(jīng)中孔、大孔向外擴(kuò)散進(jìn)入氣相的內(nèi)擴(kuò)散速率。例如，現(xiàn)有技術(shù)在120℃的再生溫度下，負(fù)載苯的活性炭再生約需二至三小時(shí)。本實(shí)用新型實(shí)施例1中，活性炭被逐漸加熱達(dá)到600℃高溫的情況下，再生時(shí)間縮短為一小時(shí)以?xún)?nèi)。

(3)“再生熱量需求大”的應(yīng)對(duì)；再生加熱提供的熱量只應(yīng)該用來(lái)滿(mǎn)足吸附質(zhì)脫附、炭化及氣化反應(yīng)的吸熱需求，而不應(yīng)該向外界排放廢氣和廢熱，造成熱量的浪費(fèi)。本實(shí)用新型采用自然對(duì)流的循環(huán)加熱，所耗費(fèi)的熱量只是吸附質(zhì)脫附、炭化及氣化反應(yīng)的必需吸熱以及設(shè)備外表面散熱。除此之外，本實(shí)用新型沒(méi)有或極少向外界排出廢氣和廢熱，因此降低了再生過(guò)程的熱能消耗量，一定程度上克服了活性炭“再生熱量需求大”的難點(diǎn)。

(4)“耐熱性能差”的應(yīng)對(duì)：雖然本實(shí)用新型再生加熱器表面溫度高達(dá)650℃ 以上，但再生加熱器首先加熱循環(huán)氣流，然后循環(huán)氣流加熱活性炭，因此不會(huì)造成活性炭被急劇加熱損壞或者具回收價(jià)值的吸附質(zhì)被分解、炭化。在實(shí)施例1中，活性炭顆粒首先與移動(dòng)床上部的較低溫度氣體接觸，隨后活性炭顆粒在被熱氣體加熱的同時(shí)向下移動(dòng)，再與移動(dòng)床下部高達(dá)600℃溫度的熱氣體接觸。該加熱歷程合理，既可避免活性炭的過(guò)熱損耗和吸附質(zhì)的分解或炭化，又可以使活性炭得到較為快速的、均勻的和徹底的再生。本實(shí)用新型較好地克服了活性炭“耐熱性能差”的難點(diǎn)。

(5)“防火防爆要求高”的應(yīng)對(duì)：本實(shí)用新型是在惰性氣氛中加熱活性炭，不會(huì)出現(xiàn)活性炭著火燃燒，不會(huì)出現(xiàn)吸附質(zhì)蒸氣爆燃。本實(shí)用新型裝置開(kāi)始再生操作時(shí)對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行一次性惰化，隨后利用自然對(duì)流的循環(huán)加熱，不再需要持續(xù)地向設(shè)備內(nèi)部加入惰性氣體，大幅度地減小了惰性氣體消耗量，以相當(dāng)?shù)偷某杀具_(dá)到了防火防爆要求。本實(shí)用新型較好地克服了活性炭再生時(shí)“防火防爆要求高”的難點(diǎn)。

(6)“腐蝕性”的應(yīng)對(duì)：本實(shí)用新型在惰性氣氛下加熱活性炭。例如，實(shí)施例1在惰性氣氛下高溫加熱再生燃?xì)夂蜔煔饷摿蚧钚蕴?，獲得不具有腐蝕性的單質(zhì)硫，避免了腐蝕性問(wèn)題。相比較，現(xiàn)有技術(shù)采用水蒸氣吹掃再生脫硫活性炭時(shí)產(chǎn)生具有強(qiáng)腐蝕性的硫酸。另外，針對(duì)易分解產(chǎn)生腐蝕性產(chǎn)物的吸附質(zhì)，實(shí)施例5采用負(fù)壓加熱解吸再生活性炭，可避免產(chǎn)生腐蝕性的分解產(chǎn)物。本實(shí)用新型較好地克服了活性炭再生時(shí)產(chǎn)生“腐蝕性”產(chǎn)物的難點(diǎn)。

(7)“氧化損失”的應(yīng)對(duì)：本實(shí)用新型在惰性氣氛下加熱再生活性炭，避免了活性炭和吸附質(zhì)的氧化損失，較好地克服了活性炭再生時(shí)出現(xiàn)“氧化損失”的難點(diǎn)。

(8)“機(jī)械強(qiáng)度不高”的應(yīng)對(duì)：本實(shí)用新型再生裝置內(nèi)部沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，且氣流速度和活性炭移動(dòng)速度較慢，減少了因機(jī)械摩擦和氣流夾帶造成的活性炭再生損失，較好地克服了活性炭“機(jī)械強(qiáng)度不高”的難點(diǎn)。

工業(yè)上高效、環(huán)保且經(jīng)濟(jì)地再生大量活性炭是相當(dāng)困難的，主要是因?yàn)樵偕俣染徛矣衅渌S多方面的限制性因素。提高再生溫度可以一定程度上提高 吸附質(zhì)解吸速度。但加熱速率過(guò)快、溫度過(guò)高可能造成活性炭顆粒破碎損壞或者使吸附質(zhì)分解或炭化，吸附質(zhì)炭化后更加難以去除。現(xiàn)有技術(shù)的熱氣體吹掃再生法的再生溫度一般為150℃以下，其中熱氣體只是一次性地流經(jīng)活性炭床，提供顯熱給活性炭，然后降溫的熱氣體向外排放，此時(shí)其溫度仍有約100℃。因?yàn)槊苛⒎矫谉釟怏w從150℃至100℃的顯熱只足夠解吸數(shù)克至數(shù)十克的吸附質(zhì)，所以向外排放的每立方米100℃熱氣體只含數(shù)克至數(shù)十克的吸附質(zhì)蒸氣，這是很不合理的。

本實(shí)用新型利用再生加熱器加熱產(chǎn)生的熱氣體與吸附劑床內(nèi)部氣體的溫度差引起的自然對(duì)流循環(huán)氣流將再生加熱器的熱量提供給吸附劑床，當(dāng)吸附質(zhì)解吸進(jìn)入循環(huán)氣流時(shí)利用壓力差驅(qū)使吸附質(zhì)蒸氣流入冷凝器來(lái)冷凝排出吸附質(zhì)，從而減少?gòu)U氣和廢熱排放，這樣可以提高熱效率、簡(jiǎn)化設(shè)備、降低成本。當(dāng)吸附劑沒(méi)有回收價(jià)值時(shí)，也可以省略冷凝器，將吸附劑蒸氣排向其它類(lèi)型的處理設(shè)備。雖然一般情況下自然對(duì)流換熱相當(dāng)緩慢。但采用較高的再生加熱器溫度、提高熱側(cè)與冷側(cè)的溫度差、增大爐體的高度/直徑比、降低吸附劑床層阻力等方法可以增強(qiáng)氣體的自然對(duì)流循環(huán)流動(dòng)和傳熱效果。由于活性炭微孔內(nèi)擴(kuò)散為再生過(guò)程的速率控制步驟，活性炭的再生必然是一個(gè)較為緩慢的過(guò)程。本實(shí)用新型采用自然對(duì)流的循環(huán)加熱是適合于活性炭解吸速度緩慢的本質(zhì)屬性的。本實(shí)用新型采用自然對(duì)流循環(huán)加熱的核心技術(shù)特征帶來(lái)了惰性氣體消耗量少、沒(méi)有或極少?gòu)U氣排放、熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單和成本低等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了本實(shí)用新型提供一種高能效、低排放、簡(jiǎn)單實(shí)用的固體吸附劑再生裝置的實(shí)用新型目的。

以上的實(shí)施例中主要以活性炭再生為例進(jìn)行說(shuō)明，本實(shí)用新型同樣適用于其它種類(lèi)吸附劑的再生。但各種吸附劑的特性不同，應(yīng)該根據(jù)吸附劑的性質(zhì)、吸附質(zhì)的種類(lèi)和特性、再生的目的和要求等因素來(lái)確定再生操作條件。例如，某些硅膠吸附劑產(chǎn)品的耐熱溫度僅為150℃，本實(shí)用新型用于再生硅膠吸附劑時(shí)最高操作溫度不應(yīng)超過(guò)150℃。無(wú)機(jī)吸附劑如硅膠、活性氧化鋁、天然沸石、合成沸石分子篩不與氧氣發(fā)生反應(yīng)。如果無(wú)機(jī)吸附劑解吸產(chǎn)生的吸附質(zhì)蒸氣在空氣中不燃燒，則以上實(shí)施例給出的操作步驟的第一步“惰化”可以省略。例如， 加熱再生吸附二氯甲烷的活性氧化鋁時(shí)，因?yàn)榛钚匝趸X和二氯甲烷在空氣中不燃燒，本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)無(wú)需惰化。

本實(shí)用新型再生裝置在需要惰化的應(yīng)用場(chǎng)合下一般要設(shè)置防爆門(mén)和防爆閥(未在附圖中示出)。

根據(jù)不同的具體情況和應(yīng)用場(chǎng)合，本實(shí)用新型的實(shí)施方式可以進(jìn)行變動(dòng)。以下再給出一個(gè)較為復(fù)雜的例子：

燃煤鍋爐煙氣含有氮氧化物(主要為一氧化氮)、二氧化硫、煙塵等污染物。爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)鍋爐換熱排管、預(yù)熱器、省煤器后降溫至約200℃，再流經(jīng)旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器或靜電除塵器除去大部分煙塵后降溫至約120℃，經(jīng)上述除塵后的煙氣一般仍然含有少量的粒徑1μ以下的塵粒。本實(shí)用新型的圖5所示吸附裝置用于凈化上述已降溫和除塵的燃煤煙氣時(shí)，圖5中的待處理流體即為待處理的燃煤煙氣，除了圖5所示包括虛線(xiàn)部分的設(shè)備外，還需要在待處理煙氣進(jìn)氣管道上增設(shè)噴水口，在冷凝器12與吸附塔A、B之間增設(shè)一個(gè)過(guò)濾器(過(guò)濾器A)，在冷凝器12和抽氣機(jī)17之間增設(shè)一個(gè)過(guò)濾器(過(guò)濾器B)，并在冷凝器18的殼程增設(shè)排氣口。凈化燃煤煙氣的操作步驟如下：

(A)增濕-降溫：將適量的水噴入待處理煙氣管道，水的蒸發(fā)和吸熱可增加待處理煙氣的濕度和降低煙氣的溫度至100℃以下。

(B)吸附：將待處理煙氣通入A塔內(nèi)流經(jīng)活性炭床4，煙氣含有的一氧化氮被活性炭吸附，并在活性炭表面氧化為二氧化氮。煙氣中的過(guò)量空氣剩余氧、二氧化硫和水蒸氣被活性炭吸附后在活性炭表面發(fā)生反應(yīng)生成硫酸。煙氣中的微小塵粒被活性炭床4捕集，其中部分塵粒位于活性炭顆粒之間，部分進(jìn)入活性炭的大孔和中孔內(nèi)?；钚蕴课降趸锖投趸蝻柡秃筮M(jìn)入再生操作階段。

(C)再生：

(1)惰化：關(guān)閉A塔的煙氣進(jìn)氣閥門(mén)，打開(kāi)A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化煙氣排氣閥門(mén)，向A塔通入惰化介質(zhì)，A塔內(nèi)原先存在的煙氣向下排出后與另一塔的凈化煙氣混合排走。繼續(xù)加入惰化介質(zhì)直至A塔內(nèi)部氣體的氧氣濃度低 于3％。

(2)吸塵：完成上述惰化步驟后關(guān)閉A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)和凈化煙氣排氣閥門(mén)，打開(kāi)A塔通向冷凝器12和冷凝器18管道上的閥門(mén)。使用抽氣機(jī)17將A塔內(nèi)部的氣體抽進(jìn)冷凝器18殼程內(nèi)部(此時(shí)冷凝器18下部與A塔下部之間的連通管道上的閥門(mén)關(guān)閉)。抽氣機(jī)17高速抽氣使A塔內(nèi)氣壓下降，所產(chǎn)生的負(fù)壓將活性炭床4捕集的微小塵粒吸引進(jìn)入過(guò)濾器A，并收集在過(guò)濾器A的濾料上。完成吸塵后降低抽氣機(jī)17的轉(zhuǎn)速。

(3)加熱-升溫-解吸：完成上述吸塵步驟后使用內(nèi)置于A(yíng)塔的再生加熱器7加熱A塔內(nèi)部的氣體，再生加熱器7加熱產(chǎn)生的熱氣體向上流動(dòng)，活性炭床4內(nèi)的冷氣體向下流動(dòng)，形成氣體的循環(huán)流動(dòng)，將再生加熱器7的熱量傳遞給活性炭床4，使活性炭吸附的二氧化氮解吸，硫酸還原所產(chǎn)生的單質(zhì)硫解吸。在加熱-升溫-解吸期間，調(diào)節(jié)抽氣機(jī)17的轉(zhuǎn)速?gòu)亩３諥塔內(nèi)氣壓為接近常壓。再生加熱器7繼續(xù)加熱，直至活性炭床4完全解吸。

(4)冷凝-排氣：在上述加熱-升溫-解吸步驟期間吸附質(zhì)解吸形成的二氧化氮、單質(zhì)硫蒸氣和少量的一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化硫氣體被抽氣機(jī)17抽出后單質(zhì)硫蒸氣在冷凝器12殼程內(nèi)部冷凝，液硫排入儲(chǔ)罐16。冷凝器18只產(chǎn)生少量冷凝液，可排入儲(chǔ)罐19。二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮和二氧化硫這些不凝性氣體量較少，可以?xún)?chǔ)留在冷凝器18殼程內(nèi)部空間。過(guò)濾器B可收集到少量的硫磺粉末和微小塵粒。結(jié)束上述加熱-升溫-解吸-冷凝操作階段后通過(guò)冷凝器18殼程排氣口向外排出并回收不凝性氣體。然后打開(kāi)A塔的惰化介質(zhì)進(jìn)氣閥門(mén)，用惰化介質(zhì)置換A塔、冷凝器12、抽氣機(jī)17和冷凝器18內(nèi)部的氣體。

(5)冷卻：打開(kāi)冷凝器18下部與A塔下部的連通管道上的閥門(mén)，使A塔上部、冷凝器12、抽氣機(jī)17、冷凝器18至A塔下部經(jīng)連通管道形成循環(huán)回路。保持抽氣機(jī)17連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使惰性氣體在循環(huán)回路中循環(huán)流動(dòng)?；钚蕴看?的熱量被循環(huán)流動(dòng)惰性氣體傳遞給冷凝器12和18管程中的冷卻介質(zhì)帶走?；钚蕴?降溫至常溫后結(jié)束再生操作，將儲(chǔ)罐16和19內(nèi)的液體排空。

上述的過(guò)濾器A和B可選用小型布袋除塵器，其濾料分別選用金屬纖維和玻璃纖維。

上述利用圖5所示吸附裝置凈化燃煤煙氣的實(shí)施方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：熱效率高(因再生過(guò)程極少排出廢氣和廢熱)、活性炭損耗極低(因固定床內(nèi)的活性炭沒(méi)有機(jī)械摩擦損失，且在惰化氣氛下再生活性炭時(shí)活性炭氧化損失極低)、可回收沒(méi)有腐蝕性的液硫、惰化介質(zhì)消耗量低(因只需一次性惰化)、防火防爆安全性高。

與以上類(lèi)似，本實(shí)用新型圖3和4所示吸附裝置適當(dāng)變動(dòng)后也可用于凈化燃煤煙氣。

以上實(shí)施例給出了本實(shí)用新型應(yīng)用于回收有機(jī)溶劑用活性炭、除汞活性炭、燃?xì)夂凸I(yè)廢氣脫硫活性炭、自來(lái)水廠(chǎng)凈水活性炭、冶金工業(yè)提金活性炭、制藥企業(yè)產(chǎn)品精制用粉末活性炭、工業(yè)廢氣凈化用活性炭、工業(yè)污水凈化用活性炭、以及燃煤煙氣脫硫脫硝活性炭再生的具體實(shí)施方式。本說(shuō)明書(shū)已經(jīng)清楚地說(shuō)明了本實(shí)用新型的技術(shù)原理、實(shí)施方式和有益效果，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠明了為何和如何實(shí)施本實(shí)用新型和所能獲得的好處。但是，這些實(shí)施例只是為了清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式的限定。由于人們使用的固體吸附劑種類(lèi)繁多，吸附裝置更是形式多樣，在不同行業(yè)/技術(shù)領(lǐng)域有許多不同用途、不同類(lèi)型和不同規(guī)模的吸附裝置，所處理的吸附質(zhì)可以是任何氣態(tài)或液態(tài)物質(zhì)。本說(shuō)明書(shū)不可能逐一針對(duì)每種具體情況給出本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，在此不需要也不可能對(duì)本實(shí)用新型所有的實(shí)施方式予以窮舉。

對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上可以根據(jù)具體情況做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。例如，以上實(shí)施例1的圖1采用了依靠活性炭自身重力推動(dòng)的移動(dòng)床的形式。顯而易見(jiàn)的是，圖1的再生裝置1內(nèi)部的活性炭移動(dòng)床4可以改為采用其它的床型如輸送床、旋轉(zhuǎn)床、流化床、載流床、利用其它類(lèi)型機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)床等。雖然在實(shí)施例5和6中吸附塔的數(shù)目只有兩個(gè)，顯而易見(jiàn)的是本實(shí)用新型可以根據(jù)實(shí)際需要采用3個(gè)、4個(gè)或更 多數(shù)目的吸附塔。當(dāng)吸附塔數(shù)目大于3時(shí)，本實(shí)用新型可以與回?zé)嵫h(huán)、回質(zhì)循環(huán)、多效循環(huán)、熱泵循環(huán)等現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行組合應(yīng)用。這些類(lèi)似的根據(jù)具體情況或需求所能作出的變化或改動(dòng)對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，無(wú)需付出創(chuàng)新性的勞動(dòng)。因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、簡(jiǎn)化、替代、添加、組合、修飾、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。