Вращающиеся печи. На некоторых предприятиях, произво­дящих активный уголь, используются вращающиеся печи с внутренним обогревом, в которых можно вести реактивирова­ние. Если объем активного угля не слишком велик, значитель­но проще отправлять уголь на реактивирование к изготовите­лям. При необходимости переработки больших объемов удоб­нее установить печи для реактивирования прямо на месте Использования угля и тем самым исключить затраты по его перевозке. Для этой цели предлагаются вращающиеся печи с
внешним обогревом, преимущество которых состоит в возмож­ности легко создавать необходимую газовую атмосферу в зоне реактивирования.

Конструкция такой вращающейся печи, используемой для реактивирования зерненого угля, показана на рис. 10.3 [5]. Уголь непрерывно пропускается через печь, потери на истира­ние относительно невелики. Продолжительность реакции значи­тельно меньше, чем при приготовлении активного угля из сыро­го материала. Она может составлять, например, 10—20 % от времени активирования углей.

Наряду с водоочистными углями во вращающихся печах можно реактивировать и угли, используемые для очистки газов, например, отходящих газов крупных лакировальных линий. Благодаря лучшей управляемости печи с внешним обогревом обладают значительными преимуществами и в этом случае.

Описана также двухступенчатая вращающаяся печь, в кото­рой первая ступень, предназначенная для осушки, обогревается пламенем внутренних горелок, тогда как вторая (реакционная) ступень, требующая поддержания строгого температурного режима, снабжена рубашкой внешнего обогрева.

Этажные многополочные печи. Печи этого вида состоят из вертикального цилиндрического корпуса: внутренний его объем разделен горизонтальными палками, снабженными поочередно по середине и по краям отверстиями, через которые уголь ссы­пается на ниже расположенные полки. На центральной оси, охлаждаемой в направлении снизу вверх, укреплены гребки с лопатками, которые последовательно передвигают продукт из­нутри наружу и наоборот. Схема печи показана на рис. 10.4 [6]’

Специально сконструированные для реактивирования много­полочные печи имеют три зоны. Уголь, выгружаемый из адсор­беров, при необходимости обезвоживается в осушающих шне­ках и подается в верхнюю сушильную зону печи. В этой зоне вода, содержащаяся на поверхности частиц и в порах, удаля­ется противотоком отходящего газа при температуре окол°

LOO°C. В средней зоне разложения в свободной от кислорода атмосфере температура угля поднимается примерно до 400°С. 0 этих условиях отгоняются летучие компоненты, а органиче­ские примеси, содержащиеся в порах угля, подвергаются пиро­лизу. В нижней зоне происходит реактивирование смесью водя­ного пара и диоксида углерода при 870—980 °С. Нагревание можно осуществлять с использованием газа или мазута.

Печи обычно снабжены рядом предохранительных устройств, например, при каждой горелке должен быть ультрафиолетовый детектор, позволяющий сразу обнаружить возможное затуха­ние пламени и отключить печь. В случае слишком высокого или слишком низкого давления газа также предусматривается отключение печи.

Схема циркуляции продукта от адсорбера к печи и обратно показана на рис. 10.5 [6]. Для удаления пыли, летучих, токсич­ных или сильно пахнущих веществ из отходящих газов реакти­вирования целесообразно использовать водные скрубберы или дожигательные камеры. Такие системы позволяют часть очи­щенного газа, содержащего водяной пар, направить в горелки или топочные камеры печи и таким образом сделать процесс более экономичным. Мощность современных многополочных печей, предназначенных для реактивирования гранулированно­го активного угля, составляет около 0,5—70 т/сут.

Более дешевый порошковый активный уголь также можно регенерировать в модифицированных этажных печах. Осушку такого угля целесообразно производить в фильтр-прессе.

В период с 1970 г. по 1977 г. в США была построена этажная печь с 22 полками для реактивирования активных углей на водо­очистных и канализационноочистных станциях [7]. На самой большой в США станции очистки сточных вод химического

Производства, построенной в 1977 г. в Баунд-Бруке (Нью-Джерси) фирмой Cyanamid, очищается около 76 000 м3 стоков в сутки. Очистка производится в 10 адсорберах с угольным слоем диа — Отходящий газ

Метром 5 м и высотой 14,5 м; активный уголь реактивируется в многополочной печи диаметром почти 8 м [8].

Печи с псевдоожиженным слоем. Реактивирование в псевдо- ожиженном или кипящем слое сокращает время процесса (по сравнению с выше описанными способами) и позволяет обрабатывать гранулированные и порошковые активные угли. Принцип периодического реактивирования в кипящем слое давно известен. В патентной литературе [9, 10] также описан процесс и аппарат для непрерывного реактивирования отра­ботанного активного угля, в котором на первой ступени в ки­пящем слое удаляются летучие примеси, а затем во втором реакторе производится строго контролируемая обработка угля окисляющими газами при 650—870 °С. При этом содержание кислорода должно составлять 5—10 % (мол.) от общего коли­чества газа. Кроме кислорода реактивирующий газ может содержать также водяной пар.

В последние годы появились новые патенты, посвященные дальнейшему усовершенствованию технологии этого процесса, а также реактивированию порошкового угля. Так, предлага­лось подавать под решетку не весь реактивирующий газ и, по меньшей мере, часть кислорода направлять над решеткой в кипящий слой, нагретый до 700—950 °С. Таким образом можно избежать слишком высоких температур в зоне решетки, кото­рая может быстро зашлаковываться оседающей и оплавляющей­ся золой или сопутствующими технологическими примесями (например, песком из засыпного опорного слоя адсорбера). Чтобы активные угли можно было осушать, нагревать и затем реактивировать в различных зонах, сконструированы реакто­ры кипящего слоя с устройствами, снабженными запорными отверстиями. Для облегчения очистки полок от шлака перепу­скные устройства могут отодвигаться в сторону.

При слишком длительном пребывании в реакторе возможно сильное выгорание частиц угля, при кратковременном — недо­статочно полное реактивирование. Поэтому время пребывания всех частиц в зоне реакции должно быть по возможности оди­наковым. Кроме того, средняя температура каждой частицы должна соответствовать средней температуре слоя, а темпера­тура над и под слоем должна быть одинаково высокой. Эти условия лучше всего выполняются при высоте слоя в реакторе не более 10 см, а в оптимальном случае, 3—7 см [11].

Реактор представляет собой плоский желоб с горизонталь­ным сетчатым дном; на одном конце реактора находится за­грузочное устройство, а на другом — перепускное устройство с регулируемой высотой (максимальная высота 12 см). В реакто­ре кипящего слоя с несколькими, расположенными друг над другом решетками активный уголь непрерывным потоком про­ходит сверху вниз, а рабочие и реактивирующие газы подаются в противотоке. Однако требования к температурному режиму 11 времени выдерживания частиц в многоступенчатом реакторе
Рис 10.б. Схема установки с реакто­ром кипящего слоя для реактивирова­ния угля:

Приемный бункер; 2 — загрузочная иоронка; 3— осушающий шнек; 4 — ре­актор: 5 — гаситель; 6 — мультициклон;

Печь для термического дожигания

Рпящего слоя более стро­гие, чем в реакторе с одной реактивационной зоной. Кро­ме того, активный уголь, по­даваемый в верхнюю зону реактора кипящего слоя, из-за значительной степени насыщения и нередко высокого влагосодержания имеет большую плотность по сравнению с реактивированным углем. Поэтому для вышерасположенного кипящего слоя необходим больший рас­ход рабочего газа. Это требование обеспечивается подачей воздуха под верхнюю полку, при этом выходящие из нижераспо­ложенного кипящего слоя газо — или парообразные продукты разложения сгорают с выделением теплоты. Особое преиму­щество реактора с несколькими расположенными друг над другом слоями состоит в том, что инородные частицы (песок, зола, соли или оксиды) осаждаются на верхней полке, где они не спекаются из-за низкой температуры. Поэтому их мож­но удалить через боковые отверстия в стенке реактора.

На рис. 10.6 показана схема многоступенчатой установки для реактивирования активного угля в кипящем слое, работаю­щей на станции по водоподготовке в Дюссельдорфе [12]. Из бункера-сборника отработанный активный уголь поступает в промежуточную емкость и затем через осушающий шнек в реактор. После реактивирования в кипящем слое реактивиро­ванный продукт попадает в охладитель и далее в накопитель­ный бункер. Отходящие газы освобождаются от крупных частиц пыли в мультициклоне и подвергаются дополнительной очистке термическим дожиганием. Внешний вид реактора показан на рис. 10.7 [13].

Система управления реактором гарантирует строгий темпе­ратурный режим независимо от владсности и степени отработки Угля. Для этой цели реакционный газ одной из горелок под­держивается при постоянной температуре, например 1000 °С, Посредством распыления воды, а постоянная температура в кипяшем слое, например около 800 °С, обеспечивается регули­руемой подачей угля на реактивирование.

Существенным недостатком многоступенчатого реактора ки­пящего слоя является относительно большой реакционный °бъем. Поэтому в горизонтальных реакторах большой длины ^ля ограничения реакционного объема используются опускае­мые сверху погружные затворы. Таким способом, регулируя по — ток продукта от входа в реактор до выхода из него, можно обес­печить равномерное выдерживание угля в реакторе. Глубина

Рис. 10.7. Реактор кипящего слоя.

Погружения затворов составляет 40—80 % полной высоты; она увеличивается в направлении к выходу из реактора.

При всех преимуществах процесса с псевдоожиженным слоем недостатком его, обусловленным самим характером процесса, является неизбежное истирание гранулированного угля.