Temperatura de regeneração do carvão ativado

Método de regeneração por aquecimento: De acordo com as diferentes temperaturas de decomposição e desligamento dos materiais orgânicos durante o processo de aquecimento, a regeneração por aquecimento é dividida em regeneração por aquecimento a baixa temperatura e regeneração por aquecimento a alta temperatura. (1) Método de regeneração por aquecimento a baixa temperatura. Para o carvão saturado que adsorve hidrocarbonetos de baixo peso molecular e compostos orgânicos aromáticos, com pontos de ebulição baixos, geralmente se utiliza vapor a 100–200°C para regenerar o carvão. A regeneração pode ser feita dentro da torre de adsorção. O vapor de compostos orgânicos, após a desadegação, pode ser reciclado após ser condensado. Usado frequentemente para a regeneração do carvão ativado em adsorção de gases. O método de desvaporação a vapor também é utilizado para a regeneração do carvão ativado saturado, no tratamento preliminar da água utilizada nos processos da indústria de cerveja e bebidas. (2) Método de regeneração por aquecimento a alta temperatura. No tratamento de água, o carvão ativado adsorve principalmente compostos orgânicos de tipo de decomposição térmica e de difícil desadsorção, além disso, o ciclo de adsorção é longo. O método de regeneração por aquecimento a alta temperatura geralmente envolve aquecimento a 850°C, fazendo com que os compostos orgânicos adsorvidos no carvão ativado sejam carbonizados e ativados, alcançando assim o objetivo de regeneração. Esse método oferece uma alta taxa de recuperação da capacidade de adsorção, além de um efeito de regeneração estável. Portanto, para a regeneração do carvão ativado utilizado no tratamento de água, é comum utilizar o método de aquecimento a alta temperatura. No processo de regeneração do carvão ativado após a desidratação, geralmente são necessárias as seguintes 3 fases. (1) Fase de secagem. O carvão úmido, com um teor de umidade entre 50% e 86%, é aquecido a temperaturas de 100–150°C, de modo que a água adsorvida nos grânulos de carvão evapore. Ao mesmo tempo, algumas substâncias orgânicas de ponto de ebulição baixo também se volatilizam. A energia consumida nessa fase representa de 50% a 70% do consumo total de energia em todo o processo de regeneração. (2) Fase de queima, ou fase de carbonização. O carvão em grãos é aquecido a temperaturas entre 150 e 700°C. Diferentes compostos orgânicos, à medida que a temperatura aumenta, são removidos do matriz do carvão ativado por meio de volatilização, decomposição, carbonização e oxidação. Geralmente, nessa fase, a taxa de recuperação da capacidade de adsorção do carvão regenerado já atinge de 60% a 85%. (3) Fase de ativação. Após a carbonização das substâncias orgânicas em altas temperaturas, uma parte considerável de carbonetos permanece nos poros do carvão ativado. Nesse momento, os carbonetos precisam passar por uma reação de vaporização com gases oxidantes como vapor d’água e dióxido de carbono, fazendo com que os carbonetos remanescentes se transformem em gases como CO2 e CO, a uma temperatura de aproximadamente 850°C. Isso permite que a superfície dos microporos seja limpa, restaurando assim suas propriedades de adsorção. As equações de reação entre os carbonetos remanescentes e os gases oxidantes são as seguintes: C + O2 → CO2↑; C + H2O → CO↑ + H2↑; C + CO2 → 2CO↑. Durante o processo de regeneração a altas temperaturas, o oxigênio exerce grande influência sobre a matriz do carvão ativo; portanto, é necessário operar em condições de micropressão positiva. Um excesso de oxigênio fará com que o carvão ativado se queime e se transforme em cinzas, enquanto uma quantidade insuficiente de oxigênio afetará a temperatura dentro do forno e a eficácia da regeneração. Portanto, em fornos de regeneração por aquecimento a altas temperaturas, é necessário controlar rigorosamente a quantidade de oxigênio presente; a quantidade residual de oxigênio deve ser inferior a 1%, enquanto o teor de CO deve ficar em torno de 2,5%. A quantidade de vapor d’água a ser injetada varia entre 0,2 e 1 kg/kg de carvão ativado (dependendo do tipo de forno). As vantagens e desvantagens dos equipamentos de regeneração de carvão ativado estão relacionadas à taxa de recuperação da capacidade de adsorção, à taxa de perda de carbono, à resistência do material, ao consumo de energia, ao consumo de materiais auxiliares, à temperatura de regeneração, ao tempo necessário para a regeneração, aos impactos na saúde humana e no meio ambiente, ao investimento inicial em equipamentos, bem como à complexidade da operação, manutenção e reparos. Além disso, em qualquer dispositivo de regeneração de carvão ativado por aquecimento a alta temperatura, é necessário resolver adequadamente o problema de evitar que as partículas de carvão se unam entre si, formando blocos, o que pode causar incêndios locais ou obstruções nos canais, levando até mesmo à paralisação do funcionamento do dispositivo.

Método de regeneração por aquecimento a alta temperatura com descarga: Este é um método de regeneração completamente diferente dos métodos tradicionais de regeneração por aquecimento a alta temperatura. O método tradicional consiste em aquecer o carvão ativado, em condições fechadas, seja indiretamente por meio do forno, seja diretamente no interior do forno, fazendo com que a temperatura do carvão aumente gradualmente, de fora para dentro. Por fim, atinge-se uma temperatura de 850°C, e então é introduzido vapor d’água. Estudiosos estrangeiros acreditam que a velocidade de aquecimento durante o processo de regeneração não deve exceder 10 °C/min, a fim de evitar a destruição da matriz de carvão. Por isso, todo o processo de regeneração leva cerca de 6 horas. Esse método consiste em fazer com que o carvão aqueça rapidamente, permitindo que as três fases – secagem, calcinação e ativação – sejam concluídas em 5 a 10 minutos. Não é necessário operar em condições fechadas, nem é preciso introduzir vapor de água para ativação. Quando atinge a alta temperatura de 850°C, pode entrar em contato com o ar e esfriar-se naturalmente, sem que ocorra sua completa cinização. Sua resistência também não é afetada, assim como a taxa de perda de carbono