CN102259853B - 球形活性炭的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球形活性炭的制备方法及盘式造球机,其工艺步骤是:将炭粉和煤沥青粉磨细,炭粉是指煤粉、木炭粉或煤粉与木炭粉按1:1比例混合的炭粉,然后混合,并加入配制好的改性水,再通过盘式造球机造球,干燥,最后炭化、活化。盘式造球机的主要结构是增加了与成球盘同心、同轴的种子盘,当种子盘内球体直径达到0.5~1.0mm时自动滚入成球盘,球体在成球盘内长大,使成球盘盘面积充分利用,生产效率高。本发明生产的球形活性炭的比表面积大,机械强度好,无棱角,在输送、吸附、再生等系统粉化程度小,床层阻力均匀,压力降较小,并且在生产过程中不需要专用设备及蒸汽保温系统,不用成型模具,节能成排,有利于推广应用。
Description
技术领域
本发明属活性炭制备技术领域,具体涉及一种球形活性炭的制备方法。
背景技术
活性炭不仅是一种良好的吸附剂,同时也是一种良好的催化剂载体。其用途十分广泛,如:饮水净化、污水处理、烟道气脱硫、有机溶剂回收、维尼伦生产、黄金吸附、药品脱色、垃圾焚烧等等。
活性炭的分类,若按使用的原材料,可分为煤质炭、木质炭、果壳炭等;按炭、活化工艺,可分为物理炭、化学炭等;按活性炭的形状,可分为球形炭、柱状炭(俗称条炭)、不规则颗粒炭(俗称破碎炭)、粉炭等。
我国活性炭的产量已居世界第一,但制备的工艺条件,产品的品种与质量长期以来处于千篇一律,市场营销处于无序竞争的状态。所谓千篇一律,主要是指至今没有物理法制备的木质颗粒炭;没有摆脱煤焦油做粘合剂生产条炭的传统工艺;没有制备球形活性炭的理想设备及其产品等。如条炭的传统工艺,是将原煤磨粉﹥掺煤焦油混捏﹥通过摸孔压条﹥炭化﹥物理法活化。其不足之处:一是焦油在运输,储存、生产过程中需要专用设备和蒸汽保温系统。二是压条过程中问题较多,第一,对粉体的粗细有一定的范围要求,即180目(或200目)过95%左右,再细工艺性极差,而粉体越细产品的性能却越好;第二,压条需要不同孔径的大量模具,特别是模孔小于¢1.75mm压条时,容易堵塞,桶摸耗时耗力;第三,煤粉与煤焦油混捏后称之为煤膏,压条时煤膏温度须保持在30℃左右,否则堵模频繁,甚至不能生产,造成原材料浪费;第四,使用的液压设备结构复杂,维修困难。三是炭化的工作量大,特别是在炭化过程,焦油中有260公斤左右即73%的有害物质要挥发出来,污染环境。四是生产的产品水容量不高,长短不齐,均等系数为2.3左右,床层阻力不均,压力降较大,棱角多,影响使用效果。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述缺点,提供一种生产效率高、产品性能好、节能环保的球形活性炭制备方法。
为达到上述目的,本发明采取如下解决方案:一种球形活性炭的制备方法,其特征在于:包括炭粉和煤沥青粉,采用以下工艺步骤:
1、制粉:将炭粉磨到细度为140~325目,通过率达95%,将煤沥青粉磨到细度为200~625目,通过率达98%;
2、混合:将制好的炭粉与煤沥青粉按100:18~28进行混合,先干混8~12min,然后加入8~16%的改性水后再混8~12min;
3、造球:盘式造球机启动运转正常后,边转动、边将混合好的原料粉加入机内,同时边喷改性水,加料量与改性水的比例为100:16~26,待球体大小达到要求后,从盘式造球机的下边缘甩出;
4、干燥:将制好的活性炭湿球加入干燥炉中干燥,进口温度60℃~80℃,出口温度100℃~120℃,干燥时间20~30min,要求球体不能有裂纹,水份含量≤5%,干燥球出炉后进行冷却;
5、炭化:将干燥球加入炭化炉中,炭化炉的中部温度控制在380~420℃,炭化时间为30~40min;
6、活化:将炭化后的球体在斯列普活化炉中活化,其工艺条件是:蒸汽入口压力2.8kg~4.0kg/cm2,炉内压力20~100Pa,活化温度850~950℃,出料间隔时间20~40min。
上述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的炭粉为煤粉、木炭粉或煤粉与木炭粉按1:1比例混合的炭粉。
上述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的改性水的配制方法是:
1、将自来水加热至40~50℃;
2、在搅拌的同时,加入0.1~5%的烷基酚聚氧乙烯醚或木质素磺酸盐,充分溶解;
3、在搅拌的同时,加入0.1~5%的聚阴离子纤维素钠,静置8h使其溶张,再搅拌使其充分溶解。
一种制备球形活性炭的盘式造球机,包括成球盘,在成球盘的边缘设置成球盘盘沿,在成球盘的底部设有保温板和蒸汽管,安装有变频电机,并设有支撑架和重心支撑杆,在支撑架上设有液压调节倾斜度装置,其特征在于:在成球盘的中心设置与其同心的种子盘,种子盘的直径小于成球盘的直径,种子盘的边缘设置种子盘盘沿,在种子盘盘沿周边间隔一定距离设置挡料圈,挡料圈的高度高于盘沿,成球盘与种子盘上均设有粉体加料自控系统和喷改性水自控系统。
上述制备球形活性炭的盘式造球机,其特征在于:所述成球盘的盘沿上设有三个高度可调的出料口。
上述制备球形活性炭的盘式造球机,其特征在于:所述成球盘与种子盘内均设有刮料板。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、在应用上,本发明生产的球形活性炭的性能优于其他颗粒状活性炭:
⑴同等质量,体积最小,比表面积最大。
⑵机械强度好,无棱角,在输送、吸附、再生等系统粉化程度小,粉尘量约为条炭和破碎炭的10%左右。
⑶均等系数,条炭为2.3、破碎炭为1.9、球炭为1.3,床层阻力均匀,压力降较小。对于相同当量直径的活性炭,球炭的床层压力约为条炭的40~50%、破碎炭的50~70%,在床内使用,效果最佳。
⑷中、微孔均很发达,水容量比颗粒炭提高20%以上,是浸渍催化剂的良好载体,附加值高。
⑸在煤焦油与煤沥青价格相当时,同材质、同质量的球炭的生产成本比条炭可降低600元/吨左右,市场广阔。
2、在工业化生产上,本发明的工艺条件优于条炭:
⑴改变了以煤焦油做粘合剂与固化剂制备条炭的传统工艺,工艺改变后,①煤焦油的运输、储存、生产不再需要专用设备及蒸汽保温系统;②节约原材料,按2.3吨炭化料产1吨碘值1000mg/g左右的活性炭核算,工艺定额条炭需3.1吨,球炭需2.72吨,节约0.38吨,即12.26%;③实践证明,炭化生产能力,球炭比条炭可提高8%左右,活化速率球炭是条炭的1.5倍左右;④减少污染,若煤的挥发份为10%时,焦油等有害物质的吨排放量可减少310kg左右,达37.61%。
⑵成型不用模具。生产球径1.5mm以下的球炭,不像生产¢1.5mm以下的条炭需要捅模,耗时,耗力。
⑶制备球炭所用的盘式造球机,结构简单、造价低廉、维修方便、一机多用。一是成球盘与种子盘同心、同轴,当种子盘内球体直径达到0.5~1.0mm时自动滚入成球盘,球体在成球盘内长大,使成球盘盘面积充分利用,生产效率高。二是成球盘的盘沿上设有三个出料口,出料口高度可调,分别为200mm、400mm、600mm,高度为200mm时,生产球径小于3.0mm的球体;高度为400mm时,生产球径为4.0~6.0mm的球体;高度为600mm时,生产球径大于6.0mm的球体,一机多用。三是种子盘与成球盘的粉体加料量、改性水的喷洒量,及加料量与喷水量的比例均通过自控系统实现,连续化生产,产品质量稳定。
附图说明
图1、本发明盘式造球机的结构示意图。
图2、本发明盘式造球机成球盘的俯视图。
图3、沿图2 A—A线的剖面图。
图中:1、液压调节倾斜度装置 2、支撑架 3、变频电机
4、刮料板支架 5、刮料板 6、主轴 7、出料口
8、重心支撑杆 9、成球盘 10、成球盘盘沿 11、种子盘
12、种子盘盘沿 13、挡料圈 14、连接板 15、加料装置
16、喷水装置 17、保温板 18、蒸汽管
具体实施方式
实施例一:球形活性炭的制备方法,包括煤粉和煤沥青粉,生产工艺步骤如下:
1、制粉:将煤粉磨到细度为200目,通过率达95%,将煤沥青粉磨到细度为325目,通过率达98%;
2、混合:将制好的煤粉和煤沥青粉按100:20混合8~12min,然后加入10~12%的改性水后再混8~12min;
改性水的配制方法是:⑴将自来水加热到40~50℃。⑵在搅拌的同时,加入0.3~0.5%的烷基酚聚氧乙烯醚或木质素磺酸盐,充分溶解;⑶在搅拌的同时,加入0.3~0.5%的聚阴离子纤维素钠,静置8h使其溶张,再搅拌使其充分溶解;
3、造球:盘球机启动运转正常后,边转动,边将混合好的原料加入盘式造球机内,同时边喷水,待球体滚动20~60min达到球径要求后便自动出球。通过自控系统,达到加料量、喷改性水量的调整及料与改性水100:16~26比例的匹配,实现连续化生产;
4、干燥:将制好的活性炭湿球加入干燥炉中干燥,进口温度60~80℃,出口温度100~120℃,干燥时间20~30min,球体要求不能有裂纹,干燥球水份含量≤5%,干燥球出炉后进行自然冷却;
5、炭化:将干燥球加入炭化炉中,炭化炉中部温度控制在380~420℃,炭化时间30~40min;
6、活化:将炭化后的球体在斯列普活化炉内活化,活化的工艺条件,蒸汽入口压力2.8~4.0kg/cm2,炉内压力20~100Pa,活化温度850~950℃,出料间隔时间20~40min。
实施例二:球形活性炭的制备方法,包括煤粉和煤沥青粉,生产工艺步骤如下:
1、制粉:将煤粉磨到细度325目,通过率达90%,将煤沥青粉磨到细度625目,通过率达90%。
2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。
实施例三:球形活性炭的制备方法,包括木炭粉和煤沥青粉,生产工艺步骤如:
1、制粉:将木炭粉磨到细度200目,通过率达95%,将煤沥青粉磨到细度325目,通过率达98%。
2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。
实施例四:球形活性炭的制备方法,包括混合炭粉和煤沥青粉,生产工艺步骤如下:
1、制粉:将混合炭粉磨到细度200目,通过率达95%(或325目,通过率达90%),将煤沥青粉磨到细度325目,通过率98%(或625目,通过率90%),混合炭粉是指煤粉与木炭粉按1:1比例混合一起的炭粉。
2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。
以上实施例球炭的常规质量指标:
测试方法GB/T7702.1~22-1997
制备球形活性炭的盘式造球机如图1、图2、图3所示,包括成球盘9,在成球盘9的边缘设置成球盘盘沿10,在成球盘9的底部安装有变频电机3,并设有支撑架2和重心支撑杆8,在支撑架2上设有液压调节倾斜度装置1,在成球盘9的中心设置与其同心的种子盘11,种子盘11与成球盘9同主轴6一起转动,种子盘11的盘面直径为1200mm,小于成球盘9的盘面直径,成球盘9的盘面直径为3200mm,种子盘11的边缘设置种子盘盘沿12,种子盘盘沿12高150mm,在种子盘盘沿12周边间隔120mm设置挡料圈13,挡料圈13通过连接板14与种子盘盘沿12连接,挡料圈13的高度高于盘沿100mm,成球盘9与种子盘11内均设有刮料板5,刮料板5可以升降,其作用是防止原料在盘底粘结在一起;成球盘9与种子盘11上均设有加料装置15和喷水装置16;成球盘9的盘底设有保温板17和蒸汽管18;成球盘的盘沿10上设有三个高度可调的出料口7。
Claims (3)
1.一种球形活性炭的制备方法,其特征在于:包括炭粉和煤沥青粉,采用以下工艺步骤:
(1)制粉:将炭粉磨到细度为140~325目,通过率达95%,将煤沥青粉磨到细度为200~625目,通过率达98%;
(2)混合:将制好的炭粉与煤沥青粉按100:18~28进行混合,先干混8~12min,然后加入8~16%的改性水后再混8~12min;
(3)造球:盘式造球机启动运转正常后,边转动、边将混合好的原料粉加入机内,同时边喷改性水,加料量与改性水的比例为100:16~26,待球体大小达到要求后,从盘式造球机的下边缘甩出;
(4)干燥:将制好的活性炭湿球加入干燥炉中干燥,进口温度60℃~80℃,出口温度100℃~120℃,干燥时间20~30min,要求球体不能有裂纹,水份含量≤5%,干燥球出炉后进行冷却;
(5)炭化:将干燥球加入炭化炉中,炭化炉的中部温度控制在380~420℃,炭化时间为30~40min;
(6)活化:将炭化后的球体在斯列普活化炉中活化,其工艺条件是:蒸汽入口压力2.8kg~4.0kg/cm2,炉内压力20~100Pa,活化温度850~950℃,出料间隔时间20~40min。
2.根据权利要求1所述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的炭粉为木炭粉或煤粉与木炭粉按1:1比例混合的炭粉。
3.根据权利要求1或2所述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的改性水的配制方法是:
(1)将自来水加热至40~50℃;
(2)在搅拌的同时,加入0.1~5%的烷基酚聚氧乙烯醚或木质素磺酸盐,充分溶解;
(3)在搅拌的同时,加入0.1~5%的聚阴离子纤维素钠,静置8h使其溶张,再搅拌使其充分溶解。
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