一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种活性炭塑型的方法，尤其涉及一种非粘结式颗粒活性炭塑型的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国汽车、家具、机械、家电、化工、印刷等行业快速发展，这些行业的共同特点是生产过程中要排放大量的苯、甲苯、卤代烃、乙醚、乙酸乙酯等有机溶剂进入空气，这些挥发、进入空气的溶剂称为挥发性有机物，用VOCs表示。VOCs是形成雾霾的重要物质，因此，将含有VOCs的空气经过处理，回收其中的溶剂是治理空气污染的必要措施。
[0003]通常回收VOCs的方法有两类，一类是回收法，另一类是消除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收法是通过物理方法，用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOCs的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术；消除法主要是通过化学或生化反应，用热催化剂和微生物将有机物转变成为CO2和水。
[0004]上述方法中，以活性炭吸附法最为实用，也是目前采用最多的技术。活性炭吸附法可以将污染空气中的VOCs吸附，然后经解吸、冷凝，可以回收溶剂，也可以先经活性炭吸附，然后解吸后得到浓度较高的少量解吸气，将这种解吸气通过催化燃烧，转化为CO2和水，消除了污染。前者回收工艺适用于大规模、VOCs较高的场合，后者适用于规模小，回收价值不大的场合。
[0005]目前，对于处理VOCs浓度高、气体量较少时，一般采用吸附塔充填颗粒活性炭吸附，配套冷凝回收或解吸气焚烧的工艺，这种工艺适合于少量气体处理，气体量太大时，气体阻力太大，无法运行。但对于大规模、气体量巨大的情况下，主要采用蜂窝活性炭，利用蜂窝的大孔作为气流的通道，可大大减少气流阻力。
[0006]采用蜂窝炭处理VOCs工艺最大的优点是阻力小，适用于处理大风量的被VOCs污染的空气。但蜂窝炭工艺难以解决的问题、也是最致命的问题是吸附性能和强度性能较差。原因是蜂窝活性炭生产时，以粉末活性炭为原料，原料粉炭的粒度在0.2mm以下，加胶黏剂后压制成蜂窝状炭(类似于民用蜂窝煤)，这样，胶黏剂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，由于蜂窝炭经由胶黏剂胶结成型，而活性炭粉的胶黏成型性较差，使得制成的蜂窝炭强度不高，在长期使用中，因为气流冲刷、反复吸附和再生，将导致蜂窝炭逐渐解体，碎裂成小块或粉末，将导致报废。因此，蜂窝炭吸附塔的使用寿命不长，一般不超过2年。此外，鉴于蜂窝炭的强度低，难以在立式吸附塔上使用，多用卧式吸附床，这就带来占地面积大、管理不方便等问题。这些缺点，将导致投资高、使用成本高、效率低等不利结果。
【发明内容】
[0007]针对上述现存的技术问题，本发明提供一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法，以解决以下技术问题:(I)解决蜂窝活性炭孔隙堵塞问题，防止活性炭吸附性能的明显下降，以提高吸附的效率和容量；(2)解决蜂窝活性炭易碎裂、使用寿命短的致命问题，以使吸附塔的使用寿命由1-2年延长到10年以上；(3)解决蜂窝炭的卧式吸附床占地问题，变为吸附塔，以大幅度减少设备的占地面积。
[0008]此外，烟气中CO2的分离捕集、煤矿低浓度瓦斯浓缩也可以用此设备。
[0009]为实现上述目的，本发明提供一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法，包括如下具体步骤:
A、首先，制作复数个长方体框架状的钢笼，该扁平的钢笼具有框架式结构，共六个面，每面都是通透的，气流可以自由通过。并在钢笼外周包裹网孔直径小于1.5mm的编织网，组成型片。
[0010]B、然后，将型片等间距、平行直立排列布置在吸附塔节底部的格栅上，遍满整个塔盘，且型片长度为其外侧长棱所在的塔弦长度，宽度为20-50mm，高度为500-2000mm;接着在型片之间的间隙中填满颗粒活性炭，使整个塔节形成一个型块。如此一来，该型块中的钢笼由于内部是空的，可作为气流通道，类似于蜂窝炭中的孔的作用，并且钢笼间隙中填充颗粒活性炭可作为吸附层。
[0011]C、最后，按步骤A、B逐一制作型块，将多个型块在高度方向上向上叠加，组成吸附塔，类似于多节塔单元逐一叠加组成吸附塔。
[0012]进一步，所述的钢笼采用金属材料制作而成。
[0013]更进一步，所述的编织网采用金属或有机材料。
[0014]更进一步，所述的钢笼内部还设有连接其框架的支撑件。因为钢笼本身是扁平的框架式结构，其内部设有支撑件的目的是增加钢笼的刚性，保持钢笼的形状，使进入钢笼通过的气体畅通无阻。该支撑件的形状不限，但不能阻碍气流的流通。
[0015]相比于现有技术，使用本发明的塑型方法利用非粘结式颗粒活性炭制作出的吸附塔，能够带来以下的优点:
(I)不使用胶黏剂“成型”，而是采用钢笼“塑型”，使得活性炭吸附性能不受影响，解决了蜂窝炭中活性炭孔隙堵塞的问题，可以选用高性能活性炭，大幅度提高吸附的效率和容量，也使活性炭的相对成本下降。
[0016](2)“型块”的形状和结构强度由钢笼支撑，解决了蜂窝活性炭易碎裂、使用寿命短的致命问题，该方案将使吸附塔的使用寿命由蜂窝炭的1-2年延长到10年以上。
[0017](3)在“型块”组合上，“钢笼”的间隙可根据气体量进行自由调节，使得吸附塔气体处理能力的弹性大大高于蜂窝炭的吸附床。
[0018](4)该方案可以根据处理气体的特点，将多个活性炭“型块”在高度方向上叠加，将蜂窝炭的卧式吸附床变为“塑型炭”的立式吸附塔，大幅度减少设备的占地面积。
【附图说明】
[0019]图1是本发明中钢笼的结构示意图；
图2是本发明中型块的横截面示意图；
图3是本发明中型块的结构主视图；
图4为本发明中吸附塔的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0021 ]本发明将吸附塔中的颗粒活性炭采用非粘结式方法塑型，具体制作过程如下:
首先，如图1和图2所示，采用金属材料棒条或扁条制作出复数个扁平的长方体框架状的钢笼，也可使用有机材料，如工程塑料。钢笼长度为其外侧长棱放置在吸附塔中的位置所在的塔弦的长度，宽度为20-50mm，高度依钢笼的强度和刚性，在500-2000mm范围内。进一步，为加强钢笼的刚性，在其内放置支撑件以连接钢笼框架，且该支撑件所用棒条或扁钢的密度，以足够刚度支撑后续充填活性炭后形成的挤压力，保持钢笼不变形且不影响气流穿透活性炭层为准。
[0022]然后，在钢笼外周包裹网孔直径小于1.5mm的编织网，组成复数个型片备用。该编织网采用金属或尼龙材料，网孔尺寸大小可在规定范围内灵活掌握，以保证后续填充的颗粒活性炭不漏损，及不影响气流通过为原则。
[0023]接着，如图2和图3所示，将型片等间距的平行直立排列在吸附塔节底部的格栅上，且在型片之间的间隙中填充颗粒活性炭，组成一个型块，此时类似于吸附塔的一节塔单元。如此一来，该型块中的钢笼由于六个面都是通透的，可作为气流通道，类似于蜂窝炭的孔道的作用，并且钢笼间隙中填满的颗粒活性炭作为吸附层。另外，可根据气体量对“钢笼”的间隙进行自由调节，从而对颗粒活性炭吸附层的厚度进行增减。
[0024]最后，如图4所示，按上述步骤继续制作型块，并将后续的型块叠装在前面的型块之上，类似于多节塔单元在高度方向上逐一叠加，组成吸附塔。
[0025]使用时，“型块”中的颗粒活性炭作为吸附层，“型块”中的钢笼作为气流通道，这样的活性炭与“型块”的组合称为“塑型炭”，区别于“蜂窝炭”。因为“塑型炭”不使用胶黏剂“成型”，而是采用钢笼“塑型”，使得颗粒活性炭的原有吸附性能不受破坏，而且“型块”的形状和结构强度由钢笼支撑，也解决了蜂窝炭通过胶黏剂成型带来的强度低的问题。同时，由于不使用胶黏剂、“型块”的强度由钢笼支撑，“塑型炭”的强度也得到了有效保证。
[0026]综上所述，在使用本发明方法塑型的吸附塔处理VOCs时，框架式钢笼应对颗粒活性炭起到塑型的保形作用，活性炭吸附性能不受影响，解决了蜂窝炭易碎裂、活性炭孔隙堵塞等技术问题，并且吸附塔气体处理能力的弹性大大高于蜂窝炭的吸附床。
【主权项】
1.一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法，其特征在于，包括如下具体步骤: A、首先，制作复数个长方体框架状的钢笼，并在每个钢笼外周包裹网孔直径小于1.5mm的编织网，组成复数个型片； B、然后，将型片等间距、平行直立排列布置在吸附塔节底部的格栅上，遍满整个塔盘，且型片长度为其外侧长棱所在的塔弦长度，宽度为20-50mm，高度为500-2000mm;接着在型片之间的间隙中填满颗粒活性炭，使整个塔节形成一个型块； C、最后，按步骤A、B逐一制作型块，将多个型块在高度方向上向上叠加，组成吸附塔。2.根据权利要求1所述的一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法，其特征在于，所述的钢笼采用金属材料制作而成。3.根据权利要求1或2所述的一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法，其特征在于，所述的编织网米用金属或有机材料。4.根据权利要求1或2所述的一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法，其特征在于，所述的钢笼内部还设有连接其框架的支撑件。
【专利摘要】本发明公开了一种非粘结式颗粒活性炭塑型方法，A、首先，制作复数个长方体框架状的钢笼，并在每个钢笼外周包裹网孔直径小于1.5mm的编织网，组成复数个型片；B、然后，将型片等间距的平行直立排列布置在吸附塔节底部的格栅上，遍满整个塔盘，且型片长度为其外侧长棱所在的塔弦长度，型片的宽度为20?50mm，型片的高度为500?2000mm；接着在型片之间的间隙中填满颗粒活性炭，使整个塔节形成一个型块；C、最后，按步骤A、B逐一制作型块，并将型块在高度方向上向上叠加，组成吸附塔。本发明解决了蜂窝活性炭的孔隙堵塞、易碎裂、使用寿命短的问题，并且“塑型炭”立式吸附塔气体处理能力的弹性也大大高于蜂窝的吸附床。
【IPC分类】B01D53/04
【公开号】CN105709561
【申请号】CN201610075590
【发明人】张双全, 郭广林, 岳晓明
【申请人】中国矿业大学