CN102502625A

CN102502625A - 木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法

Info

Publication number: CN102502625A
Application number: CN2011103370172A
Authority: CN
Inventors: 徐卫星; 项缙农
Original assignee: Hangzhou Xingyu Carbon Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Xingyu Carbon Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2012-06-20

Abstract

木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，属生产活性炭技术领域，木屑物料连续加入回转式活化炉进料端，在炉壁与布风管、布气管回转的不断翻动下，在布风管、布气管经过物料层底部的吹动下，物料不断上下跳动流态化渐渐通过活化炉，完成木屑的干燥、炭化和活化，从活化炉排出，经余热锅炉冷却，入旋风分离器回收活性炭产品，在一个装置中完成木屑原料的炭化和活化，木屑炭化产生木焦油、木醋液等污染物，流经活化区时，与高温水蒸汽反应形成水煤气，彻底消除炭化对环境的污架，在生产活性炭的同时，副产煤气，大大提高热效率。

Description

木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法

一，所属技术领域

本发明属生产活性炭技术领域，特别是涉及木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法。

二，背景技术

现有用木屑原料制造活性炭的方法，绝大多数都是先炭化后活化的二步法。木屑炭化方法，多为槽式倒焰逐层炭化法，这种方法存在严重缺陷，炭化速度极其缓慢，在一个深1m的炭化槽中，烧满一池炭化料需要3-7天时间；手工间歇操作，劳动条件极差，热火、粉尘，生产效率低下；炭化产生散发的木焦油、木醋液严重污染环境；烧成木屑炭化料很难灭火，见风就着火，只有靠多洒水才能灭火，虽然火灭了，但木屑炭化料水多了，给下步活化造成极大困难，往往需要增加一道干燥工序。木屑炭化料的活化，多数采用日本特许公开昭45-005646，活性炭制造炉，它的活化炉为卧式圆筒形，炉头低，炉尾稍高，炉壁一侧设有一排与炉腔轴线垂直、与炉腔断面成切线方向的喷气管，活化炉炉体并不旋转，主要是依靠炉壁上的一排喷气管喷入的活化气，使炉内的炭化料呈强、弱旋转流态化，自炉头向炉尾运动，炭化料在喷口处堆积形状成凹谷形，沉积粗重的炭粒，在2个喷口之间处堆积成尖峰状，沉积细轻的炭粒。这种方法，由于活化炉炉体并不旋转，在炉腔底部堆积有厚100-200mm的炭粒层，活化介质从凹谷状与尖峰状炭粒层表面吹过，炭粒层内部几乎没有活化介质，所以生产效率很低，活性炭的收得率也只有20％.中国专利申请，201010134900.7，自热式连续制备生物质粉状活性炭的方法及所用的旋风炉，与201020143964.9，自热式连续制备生物质粉状活性炭的旋风炉，其内容与上述日本特许公开昭45-006545基本相同，活化炉为卧式圆筒形，活化炉炉体并不旋转，完全依靠在引风机从炉头部到炉尾部沿轴向的抽力和由旋风炉炉壁上一排进气管斜向进入的活化混合气体的共同作用下，生物质粉状炭化料在炉内形成旋风状态，呈旋转流态化自炉头向炉尾运动，光靠风力将物料吹成流态化，必须有一定风速、风量，才能将炭化料吹成流态化，太快的风速、过量的风量，势必造成炭化料大量烧损，活性炭的收得率只有16-18％。上述两种方法，原料消耗很高，要5-6t炭化料才能制1t活性炭。

三，发明内容

技术方案

为了克服现有用木屑原料先炭化后活化二步法制造活性炭的方法，炭化技术落后，活化生产效率低下，活性炭的收得率偏低与木屑炭化料消耗高等缺陷，而拟定下述技术方案：

技术方案的理论依据：

现有技术方法活化的主要反应：

1，C+H₂O→CO+H₂-131Mj/kmol

2，CO+H₂+O₂→CO₂+H₂O+569Mj/kmol

3，C+O₂→CO₂+394Mj/kmol

本发明方法活化的主要反应：

1，C+H₂O→CO+H₂-131Mj/kmol

2，CO+H₂+O₂→CO₂+H₂O+569Mj/kmol

3，CO+H₂+O₂→CO₂+H₂O+569Mj/kmol

水煤气气化的主要反应：

1，C+H₂O→CO+H₂-131Mj/kmol

2，CO+H₂+O₂→CO₂+H₂O+569Mj/kmol

本发明方法与现有方法的主反应式1，2相同，唯有辅助反应式3不同，为了加热物料、空气、水蒸汽至活化反应温度所需热量，现有方法是从燃烧炭化料获得，势必降低活性炭的收得率，增加炭化料的消耗，而本发明方法是从燃烧木屑炭化产生的部分木煤气获得，不用燃烧炭化料，所以显著提高活性炭的收得率，降低炭化料的消耗，生产1公斤活性炭约副产8-10m³木煤气，多余的木煤气与水煤气，经除尘回收活性炭，冷凝脱除水蒸汽后，热值约3600kj/m³，供作其它热源。水煤气气化反应式1，2与活性炭的活化反应式1，2完全相同，所以生产活性炭同时副产水煤气，理论上是可行的。

技术方案：木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，木屑物料连续加入回转式活化炉进料端，在炉壁与安装在炉壁上布风管、布气管回转的不断翻动下，在布风管、布气管经过物料层底部的吹动下，物料不断上下跳动流态化渐渐通过活化炉，完成木屑的干燥、炭化和活化，从活化炉排出，经余热锅炉冷却，入旋风分离器回收活性炭产品，余热锅炉产生的水蒸汽部分作为活化介质，经布气管吹动物料、活化活性炭，木屑炭化产生的木煤气与炭化料活化产生的水煤气部分和布风、布气管的布风混合燃烧产生热能，供应木屑的干燥、炭化和炭化料活化所必需的热量及维持木屑炭化和炭化料活化所必须的温度，多余的木煤气与水煤气供作其它热能源。

活化炉从进料端至出料端，依次分为木屑物料干燥、炭化功能区与炭化料活化功能区，在木屑物料干燥、炭化功能区炉腔内壁上，安装炉轴线方向的布风管，在炭化料活化功能区炉腔内壁上，安装炉轴线方向的布气管，布风管、布气管的管道彼此间距200-600mm，朝回转式活化炉旋转方向开一排布气孔，布风管、布气管分别具有布风、布气和扬翻物料的功能，布风管只布风，布气管转到回转炉下部物料层底部时布水蒸汽，转到物料层上空时布风，布风管与布气管的布风量是根据活化炉的炭化温度和活化温度高低而定，炭化和活化温度分别为650-800℃与800-1300℃，布气管的水蒸汽布汽量是根据活性炭的吸附指标而定，活性炭的吸附指标，例如亚甲基蓝脱色力为12-18mm.

木屑物料在炭化区炭化产生的木焦油、木醋液等污染物，流经活化区时，与高温水蒸汽气化反应形成水煤气，既提高煤气的热值，又彻底消除炭化过程对环境污染问题。

发明所用的木屑原料包括：木材、竹材加工的竹木屑，农作物秸秆加工的粉料、煤与焦炭加工的粉料，以及谷壳等，目数10-30目，水分20％以下。

发明所用的原料，除上述的粉料以外，还可以利用木片、煤质颗粒炭、果壳果核等颗粒状原料。

有益效益：

1，将现有方法木屑物料的炭化和活化二工序，合二为一，在一个装置中完成炭化和活化，节省设备投资，并实现连续化、机械化作业，改善劳动条件，提高劳动生产效率；

2，由于炉壁与安装在炉壁上布风管、布气管回转的不断翻动，由于布风管、布气管经过物料层底部的吹动，物料不断上下跳动流态化渐渐通过活化炉，进行活化，既能节省活化介质水蒸汽又能使水蒸汽与物料充分接触，提高活化效率，增加活性炭产量。

3，木屑物料炭化产生的木焦油、木醋液等污染物，流经活化功能区时，与高温水蒸汽反应形成水煤气，既提高煤气的热值，又彻底消除炭化过程对环境污染问题。

4，木屑物料生产活性炭的同时，又副产煤气可供作其它能源，大大提高热效率。

四，附图说明

图1，是回转式活化炉外部布风、布气管路示意图；

图2，是回转式活化炉内布风、布气管横断面示意图。

附图标记：

1，炉尾；2，前鱼鳞片密封装置；3，回转炉炉体；4，前托轮、轮带；5，大齿轮、小齿轮；6，减速机；7，电动机；8，布风管接管；9，布风管电磁阀，调节阀；10，环状总风管；11，微型时序控制仪；12，风机；13，紫铜环、电刷动静传电组合件；14，布汽系统；15，后托轮、轮带；16，紫铜环、电刷动静传电组合件；17，布风系统；18，后鱼鳞片密封装置；19，炉头；20，蒸汽总管及旋转接头；21，回转炉壳体；22，保温层；23，耐火层；24，布气管或布风管；25，布气孔或布风孔。

五，具体实施方式

以下结合附图和附图标记，对发明方法作详细描述。

参见图1，是回转式活化炉示意图、图2，是回转式活化炉横断面示意图，活化炉由炉尾(1)、炉体(3)、炉头(19)三大部分构成，炉体由壳体(21)、保温层(22)、耐火层(23)构成，活化炉从进料端至出料端，依次分为木屑物料干燥、炭化功能区与炭化料活化功能区，在木屑物料干燥、炭化功能区炉腔内壁上，安装炉轴线方向的布风管(24)，在炭化料活化功能区炉腔内壁(23)上，安装炉轴线方向的布气管(24)，布风管、布气管的管道彼此间距200-600m，朝回转式活化炉旋转方向开一排布气孔(25)，布风管(24)、布气管(24)分别具有布风、布气和扬翻物料的功能，布风管(24)只布风，布气管(24)转到回转炉下部物料层底部时布水蒸汽，转到物料层上空时布风，布风管(24)的布风时间、布气管(24)的布风与布汽时间是通过电磁阀，由微型时序控制仪自动控制。

木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，木屑物料连续加入回转式活化炉进料端，在炉壁(23)及在炉壁上安装的布风管(24)、布气管(24)回转的不断翻动下，在布风管(24)、布汽管(24)一遍一遍经过物料层底部的吹动下，物料不断上下跳动流态化渐渐通过活化炉，完成木屑的干燥、炭化和活化，从活化炉排出，经余热锅炉冷却，入旋风分离器回收活性炭产品，余热锅炉产生的水蒸汽部分作为活化介质，经布气管(24)吹动物料、活化活性炭，木屑炭化产生的木煤气和炭化料活化产生的水煤气部分与布气管(24)、布风管的布风混合燃烧产生热能，供应木屑的干燥、炭化和炭化料活化所必需的热量及维持木屑炭化和活化所必须的温度，多余木煤气、水煤气，经除尘回收活性炭，冷凝脱除水汽后，供作其它热源。布风管(24)、布气管(24)的布风量是根据活化炉的炭化温度、活化温度高低而定，由手动调节阀(9、17)调节到位，布气管(24)的水蒸汽布汽量是根据活性炭的吸附指标大小而定，由手动调节阀(14)调节到位。

用杉木屑物料，含水率15％以下，筛分除去5mm以上的杂质，以每小时1000kg的速度加入活化炉，活化炉转速1r/min，炭化温度700-800℃，活化温度800-1050℃，每小时产活性炭85kg，对木屑收得率为8.5％，对炭化料收得率为28％左右，活性炭的亚甲基蓝脱色力为16ml、碘吸附值为1150mg/g，副产木煤气约

，热值约3600kj/m³。

Claims

1.木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，其特征为：木屑物料连续加入回转式活化炉进料端，在炉壁及安装在炉壁上的布风管、布气管回转的不断翻动下，在布风管、布气管经过物料层底部的吹动下，物料不断上下跳动流态化渐渐通过活化炉，完成木屑的干燥、炭化和活化，从活化炉排出，经余热锅炉冷却，入旋风分离器回收活性炭产品，余热锅炉产生的水蒸汽部分作为活化介质，经布气管吹动物料、活化活性炭，木屑炭化产生的木煤气与炭化料活化产生的水煤气部分和布风管、布气管的布风混合燃烧产生热能，供应木屑的干燥、炭化和炭化料活化所必需的热量及维持木屑炭化和炭化料活化所必须的温度，多余的煤气供作其它热能源。

2.按照权利要求1所述的木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，其特征为：活化炉从进料端至出料端，依次分为木屑物料干燥、炭化功能区与炭化料活化功能区，木屑物料在干燥、炭化功能区内进行干燥、炭化，炭化料在活化功能区内进行活化。

3.按照权利要求1所述的木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，其特征为：布风管只布风，布气管转到活化炉下部物料层底部时布水蒸汽，转到物料层上空时布风。

4.按照权利要求1所述的木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，其特征为：布风管与布气管的布风量是根据活化炉的炭化温度和活化温度高低而定，布气管的水蒸汽布汽量是根据活性炭的吸附指标高低而定。

5.按照权利要求1所述的木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，其特征为：炭化温度为650-800℃，活化温度为800-1300℃。

6.按照权利要求1所述的木屑用回转式活化炉一步法制活性炭并副产煤气的方法，其特征为：所用木屑粉料的目数8-30目，含水率20％以下。