一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種活性炭塑型的方法，尤其涉及一種非粘結式顆粒活性炭塑型的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，我國汽車、家具、機械、家電、化工、印刷等行業快速發展，這些行業的共同特點是生產過程中要排放大量的苯、甲苯、鹵代烴、乙醚、乙酸乙酯等有機溶劑進入空氣，這些揮發、進入空氣的溶劑稱為揮發性有機物，用VOCs表示。VOCs是形成霧霾的重要物質，因此，將含有VOCs的空氣經過處理，回收其中的溶劑是治理空氣污染的必要措施。
[0003]通常回收VOCs的方法有兩類，一類是回收法，另一類是消除法。回收法主要有炭吸附、變壓吸附、冷凝法及膜分離技術，回收法是通過物理方法，用溫度、壓力、選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來分離VOCs的。消除法有熱氧化、催化燃燒、生物氧化及集成技術；消除法主要是通過化學或生化反應，用熱催化劑和微生物將有機物轉變成為CO2和水。
[0004]上述方法中，以活性炭吸附法最為實用，也是目前采用最多的技術。活性炭吸附法可以將污染空氣中的VOCs吸附，然后經解吸、冷凝，可以回收溶劑，也可以先經活性炭吸附，然后解吸后得到濃度較高的少量解吸氣，將這種解吸氣通過催化燃燒，轉化為CO2和水，消除了污染。前者回收工藝適用于大規模、VOCs較高的場合，后者適用于規模小，回收價值不大的場合。
[0005]目前，對于處理VOCs濃度高、氣體量較少時，一般采用吸附塔充填顆粒活性炭吸附，配套冷凝回收或解吸氣焚燒的工藝，這種工藝適合于少量氣體處理，氣體量太大時，氣體阻力太大，無法運行。但對于大規模、氣體量巨大的情況下，主要采用蜂窩活性炭，利用蜂窩的大孔作為氣流的通道，可大大減少氣流阻力。
[0006]采用蜂窩炭處理VOCs工藝最大的優點是阻力小，適用于處理大風量的被VOCs污染的空氣。但蜂窩炭工藝難以解決的問題、也是最致命的問題是吸附性能和強度性能較差。原因是蜂窩活性炭生產時，以粉末活性炭為原料，原料粉炭的粒度在0.2mm以下，加膠黏劑后壓制成蜂窩狀炭(類似于民用蜂窩煤)，這樣，膠黏劑很容易堵塞活性炭的吸附孔道，使活性炭的吸附性能大幅度下降。另外，由于蜂窩炭經由膠黏劑膠結成型，而活性炭粉的膠黏成型性較差，使得制成的蜂窩炭強度不高，在長期使用中，因為氣流沖刷、反復吸附和再生，將導致蜂窩炭逐漸解體，碎裂成小塊或粉末，將導致報廢。因此，蜂窩炭吸附塔的使用壽命不長，一般不超過2年。此外，鑒于蜂窩炭的強度低，難以在立式吸附塔上使用，多用臥式吸附床，這就帶來占地面積大、管理不方便等問題。這些缺點，將導致投資高、使用成本高、效率低等不利結果。
【發明內容】
[0007]針對上述現存的技術問題，本發明提供一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法，以解決以下技術問題:(I)解決蜂窩活性炭孔隙堵塞問題，防止活性炭吸附性能的明顯下降，以提高吸附的效率和容量；(2)解決蜂窩活性炭易碎裂、使用壽命短的致命問題，以使吸附塔的使用壽命由1-2年延長到10年以上；(3)解決蜂窩炭的臥式吸附床占地問題，變為吸附塔，以大幅度減少設備的占地面積。
[0008]此外，煙氣中CO2的分離捕集、煤礦低濃度瓦斯濃縮也可以用此設備。
[0009]為實現上述目的，本發明提供一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法，包括如下具體步驟:
A、首先，制作復數個長方體框架狀的鋼籠，該扁平的鋼籠具有框架式結構，共六個面，每面都是通透的，氣流可以自由通過。并在鋼籠外周包裹網孔直徑小于1.5mm的編織網，組成型片。
[0010]B、然后，將型片等間距、平行直立排列布置在吸附塔節底部的格柵上，遍滿整個塔盤，且型片長度為其外側長棱所在的塔弦長度，寬度為20-50mm，高度為500-2000mm;接著在型片之間的間隙中填滿顆粒活性炭，使整個塔節形成一個型塊。如此一來，該型塊中的鋼籠由于內部是空的，可作為氣流通道，類似于蜂窩炭中的孔的作用，并且鋼籠間隙中填充顆粒活性炭可作為吸附層。
[0011]C、最后，按步驟A、B逐一制作型塊，將多個型塊在高度方向上向上疊加，組成吸附塔，類似于多節塔單元逐一疊加組成吸附塔。
[0012]進一步，所述的鋼籠采用金屬材料制作而成。
[0013]更進一步，所述的編織網采用金屬或有機材料。
[0014]更進一步，所述的鋼籠內部還設有連接其框架的支撐件。因為鋼籠本身是扁平的框架式結構，其內部設有支撐件的目的是增加鋼籠的剛性，保持鋼籠的形狀，使進入鋼籠通過的氣體暢通無阻。該支撐件的形狀不限，但不能阻礙氣流的流通。
[0015]相比于現有技術，使用本發明的塑型方法利用非粘結式顆粒活性炭制作出的吸附塔，能夠帶來以下的優點:
(I)不使用膠黏劑“成型”，而是采用鋼籠“塑型”，使得活性炭吸附性能不受影響，解決了蜂窩炭中活性炭孔隙堵塞的問題，可以選用高性能活性炭，大幅度提高吸附的效率和容量，也使活性炭的相對成本下降。
[0016](2)“型塊”的形狀和結構強度由鋼籠支撐，解決了蜂窩活性炭易碎裂、使用壽命短的致命問題，該方案將使吸附塔的使用壽命由蜂窩炭的1-2年延長到10年以上。
[0017](3)在“型塊”組合上，“鋼籠”的間隙可根據氣體量進行自由調節，使得吸附塔氣體處理能力的彈性大大高于蜂窩炭的吸附床。
[0018](4)該方案可以根據處理氣體的特點，將多個活性炭“型塊”在高度方向上疊加，將蜂窩炭的臥式吸附床變為“塑型炭”的立式吸附塔，大幅度減少設備的占地面積。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明中鋼籠的結構示意圖；
圖2是本發明中型塊的橫截面示意圖；
圖3是本發明中型塊的結構主視圖；
圖4為本發明中吸附塔的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0021 ]本發明將吸附塔中的顆粒活性炭采用非粘結式方法塑型，具體制作過程如下:
首先，如圖1和圖2所示，采用金屬材料棒條或扁條制作出復數個扁平的長方體框架狀的鋼籠，也可使用有機材料，如工程塑料。鋼籠長度為其外側長棱放置在吸附塔中的位置所在的塔弦的長度，寬度為20-50mm，高度依鋼籠的強度和剛性，在500-2000mm范圍內。進一步，為加強鋼籠的剛性，在其內放置支撐件以連接鋼籠框架，且該支撐件所用棒條或扁鋼的密度，以足夠剛度支撐后續充填活性炭后形成的擠壓力，保持鋼籠不變形且不影響氣流穿透活性炭層為準。
[0022]然后，在鋼籠外周包裹網孔直徑小于1.5mm的編織網，組成復數個型片備用。該編織網采用金屬或尼龍材料，網孔尺寸大小可在規定范圍內靈活掌握，以保證后續填充的顆粒活性炭不漏損，及不影響氣流通過為原則。
[0023]接著，如圖2和圖3所示，將型片等間距的平行直立排列在吸附塔節底部的格柵上，且在型片之間的間隙中填充顆粒活性炭，組成一個型塊，此時類似于吸附塔的一節塔單元。如此一來，該型塊中的鋼籠由于六個面都是通透的，可作為氣流通道，類似于蜂窩炭的孔道的作用，并且鋼籠間隙中填滿的顆粒活性炭作為吸附層。另外，可根據氣體量對“鋼籠”的間隙進行自由調節，從而對顆粒活性炭吸附層的厚度進行增減。
[0024]最后，如圖4所示，按上述步驟繼續制作型塊，并將后續的型塊疊裝在前面的型塊之上，類似于多節塔單元在高度方向上逐一疊加，組成吸附塔。
[0025]使用時，“型塊”中的顆粒活性炭作為吸附層，“型塊”中的鋼籠作為氣流通道，這樣的活性炭與“型塊”的組合稱為“塑型炭”，區別于“蜂窩炭”。因為“塑型炭”不使用膠黏劑“成型”，而是采用鋼籠“塑型”，使得顆粒活性炭的原有吸附性能不受破壞，而且“型塊”的形狀和結構強度由鋼籠支撐，也解決了蜂窩炭通過膠黏劑成型帶來的強度低的問題。同時，由于不使用膠黏劑、“型塊”的強度由鋼籠支撐，“塑型炭”的強度也得到了有效保證。
[0026]綜上所述，在使用本發明方法塑型的吸附塔處理VOCs時，框架式鋼籠應對顆粒活性炭起到塑型的保形作用，活性炭吸附性能不受影響，解決了蜂窩炭易碎裂、活性炭孔隙堵塞等技術問題，并且吸附塔氣體處理能力的彈性大大高于蜂窩炭的吸附床。
【主權項】
1.一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法，其特征在于，包括如下具體步驟: A、首先，制作復數個長方體框架狀的鋼籠，并在每個鋼籠外周包裹網孔直徑小于1.5mm的編織網，組成復數個型片； B、然后，將型片等間距、平行直立排列布置在吸附塔節底部的格柵上，遍滿整個塔盤，且型片長度為其外側長棱所在的塔弦長度，寬度為20-50mm，高度為500-2000mm;接著在型片之間的間隙中填滿顆粒活性炭，使整個塔節形成一個型塊； C、最后，按步驟A、B逐一制作型塊，將多個型塊在高度方向上向上疊加，組成吸附塔。2.根據權利要求1所述的一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法，其特征在于，所述的鋼籠采用金屬材料制作而成。3.根據權利要求1或2所述的一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法，其特征在于，所述的編織網米用金屬或有機材料。4.根據權利要求1或2所述的一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法，其特征在于，所述的鋼籠內部還設有連接其框架的支撐件。
【專利摘要】本發明公開了一種非粘結式顆粒活性炭塑型方法，A、首先，制作復數個長方體框架狀的鋼籠，并在每個鋼籠外周包裹網孔直徑小于1.5mm的編織網，組成復數個型片；B、然后，將型片等間距的平行直立排列布置在吸附塔節底部的格柵上，遍滿整個塔盤，且型片長度為其外側長棱所在的塔弦長度，型片的寬度為20?50mm，型片的高度為500?2000mm；接著在型片之間的間隙中填滿顆粒活性炭，使整個塔節形成一個型塊；C、最后，按步驟A、B逐一制作型塊，并將型塊在高度方向上向上疊加，組成吸附塔。本發明解決了蜂窩活性炭的孔隙堵塞、易碎裂、使用壽命短的問題，并且“塑型炭”立式吸附塔氣體處理能力的彈性也大大高于蜂窩的吸附床。
【IPC分類】B01D53/04
【公開號】CN105709561
【申請號】CN201610075590
【發明人】張雙全, 郭廣林, 岳曉明
【申請人】中國礦業大學