[发明专利]一种球状活性碳的活化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种球状活性碳的活化装置，尤其涉及一种直立式流动塔，其用于流体化浮动床的吸附系统中球状活性碳的活化再生。

背景技术

传统上，利用高孔隙率、高比表面积的吸附材，借助吸附作用去除挥发性有机气体(Volatile Organic Compounds，VOCs)的吸附法净化技术，一般多使用固定床的吸附系统；而固定床吸附系统是通过两塔或多塔批式操作方式，进行废气的吸附及吸附饱和后的吸附材料再生，唯在遇有高反应性的VOCs处理时，常因被吸附的化学品在吸附时与吸附材产生触媒氧化放热反应(例如酮类与活性碳吸附材)，导致固定床内部散热不佳而大量热聚集，进而发生碳床着火或爆炸问题；于是，为了改善固定床吸附系统的此项缺点，而发展出一种流体化浮动床或简称流体化床(Fludized Bed)的吸附系统或者是蜂巢状沸石转轮浓缩器(Rotary Type Concentrator)搭配焚化炉系统。

再者，公知流体化浮动床吸附系统的吸附流程如图1所示，废气以一风机14自一气流入口13送入一吸附塔10的底部，而废气气流通过一气流分散板12分散后，与由上落下的球状活性碳30接触，即可用来净化废气并从塔顶的气流出口15排放该经净化气体；其中，该吸附塔10的内部借助多个多孔板11分隔成数层，而该球状活性碳30经由该吸附塔10的顶端落下，而在该等多孔板11的上方形成流体化浮动层，并沿着该等多孔板11一层一层的开口部落下，当该球状活性碳30与含有VOCs的废气接触时，将废气中的VOCs被吸附于球状活性碳30的孔洞内，废气即变成净化气体排放；然而，吸附VOCs后的球状活性碳30落至该吸附塔10底部的贮槽后，借助一吸附材输送装置20运送至后续的脱附程序，在进行脱附再生工作后送回该吸附塔10的顶端。

其次，该流体化浮动床吸附系统的脱附流程如图1右半部所示，吸附VOCs后的球状活性碳30落至该吸附塔10底部的贮槽后，通过该吸附材输送装置20的一输送气源22，以其所送出的空气或氮气形成推送力，经由出料管21、第一输送转接器23、输送管路24及第二输送转接器25送至脱附塔40的顶端，进行脱附再生的工作；而脱附再生后的球状活性碳30则以第三输送转接器26、第四输送转接器27及进料管28送回该吸附塔10的顶端。

其中，待脱附再生的球状活性碳30于该脱附塔40的一脱附反应器41慢慢往下堆积流动，并经由一脱附热源42加热，再由该脱附塔40下方的脱附气源43吹入氮气与该球状活性碳30接触，将该球状活性碳30中的VOCs脱附；脱附后的球状活性碳30经该脱附塔40底部冷却后，由上述的输送流程送回该吸附塔10上端，再度吸附VOCs；而经脱附出来的高浓度废气，则以氮气流经由一脱附气体管路44携带至冷凝塔50进行冷凝，而冷凝液体由一回收槽52回收，另外，冷凝气体则从气体出口53排出。

然而，现有流体化浮动床吸附系统中，球状活性碳在该脱附塔中进行脱附再生反应，但于该脱附再生过程中IPA及Acetone可在脱附温度250℃下几乎完全脱附(残存量＜1％)，但是含IPA的活性碳在加热热点超过250℃时，会热分解反应不凝结气体Propene，当热点温度超过350℃时其转化率分别可高达90％以上。但由于Propene本身为极低沸点不易凝结的可燃性气体且活性高，尤其在含有铁、钴、镍等还原金属触媒存在的高温条件下更易进行碳化反应，如果在球状活性碳中进行碳化反应，将会生成非定型碳，如此一来将会阻塞球状活性碳内的微孔洞，加速球状活性碳的劣化(降低比表面积及微孔体积等)，缩短使用寿命。

因此，流体化浮动床处理的VOCs中若同时含有IPA或Acetone或聚合物(例如：单乙醇氨或苯乙烯或环己酮...等)或高沸点VOCs(例如：二甲基甲酰氨或单乙醇氨或DOP...等)的话，其使用的球状活性碳在多次的脱附再生反应后，因为高温热点热分解反应出Propene、聚合物聚合残留或高沸点VOCs残留而产生碳化生成非定型碳而无法脱附再生的问题，造成球状活性碳微孔洞的阻塞，进而缩短该球状活性碳的使用寿命，同时也影响到流体化浮动床的净化效能，为此而必须进行活性碳活化作业。

然而，一般公知活化设备(例如：卧式旋转炉活化单元)，因为占据空间且无法确保活化均匀性与无氧环境避免氧化反应，而致使每公斤价格为比一般煤基柱状活性碳高15-50倍价格的(沥青基)球状活性碳在市场上无法有效活化再生问题，导致流体化浮动床的应用普及性下降。

发明内容

为了改善上述公知技术所面临的问题，本发明的目的在提供一种球状活性碳的活化装置，该活化装置为一直立式流动塔，其包含：