CN103570017A

CN103570017A - 磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉

Info

Publication number: CN103570017A
Application number: CN201310638525.3A
Authority: CN
Inventors: 董寅生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: CN103570017B

Abstract

磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，包括进料机构、进料炉门、进料炉门启闭机构、循环风管、炉体、出料炉门启闭机构、出料炉门和出料机构，所述循环风管设于炉体的顶部，进料炉门和出料炉门分别设于炉体的两端，进料炉门启闭机构与进料炉门连接，出料炉门启闭机构与出料炉门连接，炉体内设有轨道，进料机构设于炉体的进料炉门端，出料机构设于炉体的出料炉门端，轨道上设有小车。炭化活化一体化炉内的换热方式为对流换热，大大强化了低温时的换热强度，促进了炉温的均匀分布，保证了物料的均匀受热。

Description

磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉

技术领域

本发明涉及活性炭生产设备领域，尤其涉及一种磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉。

背景技术

活性炭是一种以石墨微晶为基础结构的无定型、多孔性材料，具有丰富的内部孔隙结构和巨大的比表面积，不但性能稳定，可以在不同温度、酸碱度的条件下使用，而且还可以再生循环利用。

活性炭主要是以含碳量较高的物质制成，原则上讲，凡是含有非晶态碳的矿物和植物都可以做活性炭的原料，如木材、煤、果壳、石油残渣等，通过物理和化学方法对其进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工即可制成活性炭。

果壳活性炭以果壳为原料，经炭化、活化、精制加工而成。具有比表面积大、强度高、粒度均匀、孔隙结构发达、吸附性能强等特点，能有效吸附液相中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染物以及回收有机溶剂等，在药品、食糖、味精、柠檬酸、木糖醇、饮料、酒类、食用油等产品的脱色、精制、提纯，以及污水处理等方面获得了广泛应用。

目前，果壳类活性炭的生产方法主要有物理活化法和化学活化法。物理活化法制备活性炭主要以水蒸气、烟道气(主要成分为CO₂)、空气等含氧气体或混合气体作为活化剂，在高温下与炭化料接触进行活化或两种活化剂交替进行活化，从而生产出比表面积巨大、孔隙发达的活性炭产品。应用物理活化法生产活性炭，炭化和活化一般是在炭化、活化两个转炉内分别进行，这两个转炉都需要单独供热，而且物理法需要较高的活化温度和较长的活化时间，总体能耗较高。

化学活化法是将原料以一定比例加入到化学药品中浸渍一段时间，然后去除多余的化学药品，浸渍后的原料移入加热炉中同时进行炭化和活化得到活性炭。化学活化法的炭化活化通常一步完成，与物理活化法相比，活化时间较短且温度较低，具有能耗低、产率高的优点。此外，活性炭的活化程度可通过浸渍比调节，所制备的活性炭比表面积和孔容大。在化学法工艺中，磷酸法具有污染少、容易回收等优点，近年来在生产中得到快速发展。

经过多年的发展，目前已有多种用于化学活化法生产活性炭的设备，有平板炉、立式炉、转炉等多种形式。这些设备都是从传统物理活化法所用设备演变而来，用于化学活化法生产中存在诸多不足，有的设备采用直接法加热，活化剂和活性炭损失大，有的设备是间歇生产，产量小；有的设备能耗大，浪费能源。

实用新型专利“高温活化炉生产线（201220628287.9）”公开了一种可连续生产的高温活化炉，主要解决目前设备普遍存在的马弗罐、轨道热变形问题，可实现连续生产。实用新型专利“两段温度活性碳连续活化炉（200620099147.1）同样提供了一种可连续生产的活化炉，主要是用于炭化料的活化处理。这些专利技术更多的着重于实现连续生产，对炭化、活化过程中的热量传输过程重视不够，尤其是采用磷酸活化法生产活性炭时，由于其处理温度较低，而待处理物料的导热能力差，若其堆积到一起，很容易造成不同区域温度差大，活化物料受热不均匀，最终难以保证产品的均一性，直接影响产品质量。实用新型专利“活性炭多层穿流活化炉（CN201220118539.3）”和发明专利“活性炭多层穿流活化法（CN201210085065.1）” 为了克服现有多层耙式活化炉活化介质水蒸汽流过活性炭原料层表面活化时，水蒸汽消耗多，热能消耗大，活化效率不高的缺陷，公开了一种水蒸汽自下而上逐层穿过活性炭原料层进行活化处理的技术，强化了水蒸汽与活性炭原料之间的热交换，改善了活性炭原料的受热条件，但不适用于磷酸活化法。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术存在的不足，设计一种磷酸法果壳活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，实现磷酸法生产果壳活性炭的批量连续生产。

技术方案：

磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，包括进料机构、进料炉门、进料炉门启闭机构、循环风管、炉体、出料炉门启闭机构、出料炉门和出料机构，所述循环风管设于炉体的顶部，进料炉门和出料炉门分别设于炉体的两端，进料炉门启闭机构与进料炉门连接，出料炉门启闭机构与出料炉门连接，炉体内设有轨道，进料机构设于炉体的进料炉门端，出料机构设于炉体的出料炉门端，轨道上设有小车。

所述炉体上设有烟囱。

所述炉体上设有可调通风口。

所述炉体的内部设有炉胆，炉内轨道设于炉胆的底部，炉膛由炉胆分隔为内外两部分，炉膛内设有一组电热元件、热风循环风机和测温热电偶，所述电热元件位于炉胆外侧，热风循环风机设于炉胆的顶部，测温热电偶由炉体外壁伸入炉胆内。

所述小车的底盘上设有至少一层料盘，料盘上设有盖，底层料盘与小车底盘之间设有隔热保温层，小车底盘下设有车轮。

选取一定粒度的果壳原料，置于120℃的环境中干燥2h去除水分。把干燥后的果壳与一定质量百分浓度的磷酸溶液按确定的酸料比混合浸渍24小时，然后去除多余的磷酸溶液，得到浸渍果壳，也即活性炭原料。磷酸浸渍处理后的活性炭原料装入带盖的料盘，用小车送入一体化炉中经预热、炭化、活化、冷却，再从炉的尾部移出，完成炭化活化过程。用80～90℃热水多次洗涤，直到pH在5~7之间，然后在120℃的环境中烘干得到不定型颗粒活性炭。运行过程中，热风循环风机从左侧抽风送到右侧，风通过在炉胆上开设的缝隙通道从炉膛外侧进入内侧，从内侧的一边流向另一边再返回外侧，热风经过装有活性炭原料的带盖料盘，实现对活性炭原料的均匀加热。在炉的侧壁装有至少一个测温热电偶，对炉内区间的温度进行控制和调节。采用自动化控制程序，根据生产的需要对小车在炉内各区间的停留时间进行控制。

有益效果：

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

1、炭化活化一体化炉内的换热方式为对流换热，大大强化了低温时的换热强度，促进了炉温的均匀分布，保证了物料的均匀受热。

2、炉温控制精确，炭化、活化连续进行，节约能源。

3、化学和物理活化方法有机结合，以化学活化为主，活性炭产品综合性能更好。

4、可根据使用要求，通过工艺参数的调整方便地调节活性炭的性能；可根据用户需要直接生产不同粒度范围的果壳颗粒活性炭，不需要专用的粉碎设备进行处理，最大限度降低生产中的粉尘。

附图说明

图1 为本发明炭化活化一体炉的外形结构示意图；

图2为本发明炭化活化一体炉的A-A剖视图；

图3为本发明炭化活化一体炉图2 A-A剖视图中B部分的放大示意图。

进料机构1、进料炉门2、进料炉门启闭机构3、烟囱4、循环风管5、炉体6、出料炉门启闭机构7、出料炉门8、出料机构9、小车10、炉胆11、料盘12、盖13、活性炭原料14、热风循环风机15、电热元件16、测温热电偶17、隔热保温层18、轨道19、可调通风口20。

具体实施方式

实施例1

一种用于磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，在炉体6的前部设有进料炉门2和进料炉门启闭机构3，在炉体6的后部设有出料炉门8和出料炉门启闭机构7，磷酸浸渍处理后的活性炭原料14装入炭化活化料盘12，用盖13盖好后放到小车10上，由进料机构1 沿轨道19送入一体化炉中进行处理，经预热、炭化、活化、冷却处理后连同小车一起由出料机构9从炉的尾部移出，完成炭化活化过程。在一体化炉的尾部设有可调通风口20，控制进入炉内的空气，对处理后的材料进行冷却。在一体化炉的上部设有循环风管5，可以把冷却区的高温炉气导入炉的前部，用于对浸渍料的预热。在炉的前部还设有烟囱4，用来排除生产中产生的废气。在一体炉的内部设有炉胆11，把炉膛分隔为内外两部分，电热元件16位于炉膛的外侧两边，运行过程中，热风循环风机15从左侧抽风送到右侧，风通过在炉胆11上设有的缝隙通道从右向左经过装有活性炭原料14的带盖13的料盘12，实现对活性炭原料14的均匀加热。在小车10的底盘上设有隔热保温层18，以减少处理过程中对小车加热引起的热量损失，在炉的侧壁装有多个测温热电偶17，对炉内不同区间的温度进行控制和调节。采用自动化控制程序，根据生产的需要对小车在炉内各区间的停留时间进行控制。

实施例2

选取粒度为0.3～0.85毫米的核桃壳，置于120℃的环境中干燥2h去除水分。把干燥后的核桃壳与质量百分比浓度为50%的磷酸溶液按酸料质量比为4:1浸渍24小时，然后去除多余的磷酸溶液，得到浸渍核桃壳，也即活性炭原料。利用实施例4的装置，把活性炭原料装入料盘12，用盖13盖好后放到小车10上，由进料机构1 沿轨道19送入一体化炉中进行处理，设定炭化温度200℃，炭化时间1小时，活化温度420℃，活化时间1小时，冷却后连同小车一起由出料机构9从炉的尾部移出。用80～90℃热水多次洗涤，直到pH在5~7之间，然后在120℃的环境中烘干得到不定型颗粒活性炭，亚甲蓝吸附值210 mg/g，碘吸附值930 mg/g。

实施例3

选取粒度为1.2～2.8毫米的杏核壳，置于120℃的环境中干燥2h去除水分。把干燥后的核桃壳与质量百分比浓度为55%的磷酸溶液按酸料质量比为3:1浸渍24小时，然后去除多余的磷酸溶液，得到浸渍杏核壳，也即活性炭原料。利用实施例4的装置，把活性炭原料装入料盘12，用盖13盖好后放到小车10上，由进料机构1 沿轨道19送入一体化炉中进行处理，设定炭化温度250℃，炭化时间1.5小时，活化温度500℃，活化时间1.5小时，冷却后连同小车一起由出料机构9从炉的尾部移出。用80～90℃热水多次洗涤，直到pH在5~7之间，然后在120℃的环境中烘干得到不定型颗粒活性炭，亚甲蓝吸附值180 mg/g，碘吸附值900 mg/g。

实施例4

磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，包括进料机构1、进料炉门2、进料炉门启闭机构3、循环风管5、炉体6、出料炉门启闭机构7、出料炉门8和出料机构9，所述循环风管5设于炉体6的顶部，进料炉门2和出料炉门8分别设于炉体6的两端，进料炉门启闭机构3与进料炉门2连接，出料炉门启闭机构7与出料炉门8连接，炉体内设有轨道19，进料机构1设于炉体的进料炉门2端，出料机构9设于炉体的出料炉门8端，轨道上设有小车10。所述炉体上设有烟囱4。所述炉体上设有可调通风口20。所述炉体6的内部设有炉胆11，炉内轨道19设于炉胆的底部，炉膛由炉胆分隔为内外两部分，炉膛内设有一组电热元件16、热风循环风机15和测温热电偶17，所述电热元件16位于炉胆外侧，热风循环风机15设于炉胆的顶部，测温热电偶17由炉体外壁伸入炉胆内。所述小车的底盘上设有至少一层料盘12，料盘上设有盖13，底层料盘与小车底盘之间设有隔热保温层18，小车底盘下设有车轮。

Claims

1.磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，其特征在于包括进料机构（1）、进料炉门（2）、进料炉门启闭机构（3）、循环风管（5）、炉体（6）、出料炉门启闭机构（7）、出料炉门（8）和出料机构（9），所述循环风管（5）设于炉体（6）的顶部，进料炉门（2）和出料炉门（8）分别设于炉体（6）的两端，进料炉门启闭机构（3）与进料炉门（2）连接，出料炉门启闭机构（7）与出料炉门（8）连接，炉体内设有轨道（19），进料机构（1）设于炉体的进料炉门（2）端，出料机构（9）设于炉体的出料炉门（8）端，轨道上设有小车（10）。

2.根据权利要求1所述的磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，其特征在于所述炉体上设有烟囱（4）。

3.根据权利要求1所述的磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，其特征在于所述炉体上设有可调通风口（20）。

4.根据权利要求1所述的磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，其特征在于所述炉体（6）的内部设有炉胆（11），炉内轨道（19）设于炉胆的底部，炉膛由炉胆分隔为内外两部分，炉膛内设有一组电热元件（16）、热风循环风机（15）和测温热电偶（17），所述电热元件（16）位于炉胆外侧，热风循环风机（15）设于炉胆的顶部，测温热电偶（17）由炉体外壁伸入炉胆内。

5.根据权利要求1所述的磷酸法果壳颗粒活性炭用炭化活化连续生产一体化炉，其特征在于所述小车的底盘上设有至少一层料盘（12），料盘上设有盖（13），底层料盘与小车底盘之间设有隔热保温层（18），小车底盘下设有车轮。