CN103693642A - 制备竹基活性炭的方法及其生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备竹基活性炭的方法及其生产装置。该方法包括以下步骤：A、干燥：将竹材破碎后，采用250℃-350℃干燥气进行干燥；B、炭化：将干燥后的竹材采用550℃-700℃的热解气作为热载体在缺氧条件下进行炭化；以及C、活化：向炭化后的竹材喷入水蒸气，在缺氧条件下对竹炭进行活化，活化温度900℃-1000℃，再经冷却后得到竹基活性炭产品。本发明反应均匀充分，活化过程中水蒸气与炭化料充分接触，生成的活性炭不易在炉内结球、结壁，提高了产品质量稳定性及出炭率。另外，本发明充分利用了炭化干馏余热，降低能耗，回收炭化干馏副产品，减少烟气外排，降低对环境的污染，提高竹材的综合利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种竹基活性炭的制备方法和生产装置。
背景技术
活性炭是具有发达空隙结构、巨大比表面积和吸附能力的优良吸附剂，其性质稳定，不溶于水和有机溶剂，能耐酸碱，使用失效后容易再生。活性炭种类很多，但活性炭制造和应用的历史证明，竹、木质原料生产的活性炭与其他原料生产的活性炭相比具有总孔容积大、比表面积大、反应活性大及杂质少等优点。但随着全社会环境意识的提高，为保护森林资源，国家明文规定严禁乱砍乱伐，因此木质活性炭的原料日益贫乏。而竹材具有生长速度快、成材周期短的特点，因而其资源相对丰富，故有必要大力加以开发。
竹基活性炭现有制备技术主要有土窑法、改进土窑法和干馏法等。土窑法的缺点是人为影响因素多，物料加热不均匀，炭化温度低，活化剂与物料接触不均，制得的竹基活性炭质量稳定性差，同时存在氧化问题，出炭率较低，且周期长。改进土窑法虽然较土窑法有所改进，但是整体上仍存在着土窑法的缺点。现行的干馏法使用的炭化炉精炼温度低，竹基活性炭炭质量难保证，并且干馏釜容积小，产量低。
公开号为CN1229120A的竹炭生产工艺，它采用螺旋进火道焖烧法烧制竹炭，此工艺简单，普通化，但是能耗大，废热较多，烧制周期长，人为因素多，产品质量稳定性差，而且其缺乏竹炭活化工艺，实质上该工艺是一种炭化工艺，所以这种工艺生产的竹炭各项指标如吸附性能、耐压强度和堆密度等均不如竹基活性炭好。
公开号为CN101195485A公开了一种“竹质活性炭的制备方法”，它的生产步骤包括：（1）原料准备；（2）干馏，将竹片进行干馏，得到灰分小于4%、固定碳大于70%、挥发份小于25%的炭化料；（3）破碎、磨粉，将干馏后的炭化料破碎，要求物料颗粒小于30×30mm，然后用磨粉机磨至200目；（4）捏合、成型，按炭粉：煤焦油：水=100：34～38：8～16的重量分数，先将炭粉倒入捏合锅内开动机器，然后加入煤焦油，待充分搅拌后，再将水加入其中，继续搅拌，有效搅拌时间为15min～25min，整个捏合过程中其温度保持在45℃～60℃，然后液压成型，压条采用两次成型工艺；（5）炭化，将上述成型的物料在炭化炉内炭化，炭化炉头温度450℃～540℃，炉尾温度240℃～300℃；（6）活化，将上述炭化后物料采用水蒸汽进行活化，活化炉温度控制在850℃～920℃；(7)酸洗。所用煤焦油沥青含量大于55%，捏合锅为带夹套可以用蒸汽加热的设备，采用液压机做成型设备，压条采用两次成型工艺，第一次成型压力控制在16Mpa～22Mpa，二次成型压力控制在16Mpa～22Mpa。所用到炭化炉为廻回转式炭化炉，活化炉为斯列普活化炉或转炉，炭化料用鄂式破碎机破碎。用浓度为5.0%的盐酸溶液对生产出的活性炭进行酸洗。用该方法生产的活性炭具有很高的强度和适当的堆积比重、比表面积大、孔隙结构分布均匀、大大降低活性炭中杂质含量，提高了产品的质量。但是该方法先将竹材干馏，后加工处理再进行炭化活化，能耗大，余热利用和干馏副产品回收不足，竹材综合利用率低，另外加工处理还用到煤焦油，其在活化过程中会产生大量的污染气体。
CN1333180A公开了“由竹质原料制备活性炭的方法”，该工艺包括：（1）把毛竹、竹枝或竹制品加工废料进行切片、筛选，竹屑经筛选或将竹屑筛选成型；（2）在炭化炉中将竹原料进行低温干馏炭化，干馏温度200℃～600℃；（3）在微量氧存在的条件下，将炭化后的炭化料放入活化炉中，在高温下用过热蒸汽进行活化，活化温度为400℃～850℃；（4）活化过的活性炭再经破碎、水洗、干燥、分级筛选，便得到实用的活性炭。该工艺提出，在炭化之前，可将（1）的原料用氯化锌和双氧水的混合液浸渍，或者用磷酸和双氧水的混合液浸渍，制出的竹质活性炭，在同等条件下，其亚甲基蓝脱色力较木质活性炭提高了20%。使用的炭化炉或是平板炉、回转炉、隧道炉、立式炉、双排炉或焖烧炉。所用到的挤出机是液压挤压机或螺旋挤压机。但平板炉受热不均匀，使原料的反应不均匀，影响产品的得率和质量，单一外热式加热炉和外热式卷炉存在原料易结壁，滚动结球、结块等问题，影响产品质量。
公开号为CN1884061A公开了一种“竹质活性炭的制备方法及其专用设备”，制备过程包括破碎、在多管式炭化炉内连续炭化、在活化炉内连续活化、酸洗、自来水漂洗、脱水及活干等步骤，炭化温度为550℃～750℃，炭化时间1～4h；活化温度为800℃～950℃，活化时间48～72h。炭化炉具有炉体基座、炉体、炉体的炉膛内设置有若干竖向的炭化管，炭化管的上端有进料的开口，下端接有出料装置；炭化管自上而下分为预热段、炭化段和冷却段。活化炉包括炉本体、蓄热室和烟囱；炉本体和蓄热室均为左右对称结构；炉本体由中间隔墙分隔成左右两个半炉，蓄热室相应的被分隔成左右两个蓄热半室；蓄热半室的下部设有蒸汽喷射管；半炉的炉膛中间设有竖向的活化带，活化带内设有若干上下走向的炭化料通道和横向的且与炭化料通道相连的气体通道。可实现连续性生产，生产效率高、产品质量稳定性高。此工艺采用破碎竹材利用重力加料，但是竹材密度较小，容易漂浮，而且竹材破碎规格不好控制，破碎的竹材在活化过程中，喷入的水蒸气（或其它活化剂）会吹浮小颗粒的竹炭，容易产生气旋影响活化，还可能造成碰撞，产品质量下降。加料的粒径过小，容易造成炭化后结球、结壁。本装置采用了旋转炉型把主材的占有空间尽量压低，并且采用螺旋的形状，从而避免了工艺过程中产生的气旋现象，使产品质量稳定。
公开号为CN101085677A公开了一种“竹质活性炭的生产工艺”，生产步骤包括：原料选择、原料装窑、熏烟脱水、干馏炭化、精炼、喷蒸气和封窑等工序。本工艺由于采用熏烟法和特殊活化生产工艺技术，疏通了竹炭微孔，物理活化彻底，提高了竹炭的吸附和导电性。各项性能指标优良，且工艺简单，成本低廉，取材容易，回收率高，生产过程无污染，是纯天然环保产品。该工艺技术活化特殊之处在：喷气孔离窑底500cm～550cm，用电加热蒸汽发生器先向喷气孔喷少量的水蒸气，使竹炭上的蓝色火焰逐步淡化直至看不见，之后逐渐加大喷气量，蒸汽发生器的蒸汽压力﹤0.11Mpa，产气量在8～10kg，并按每立方米竹炭喷入1kg左右蒸汽量控制，蒸汽从窑侧迅速升腾至顶部，变成高温蒸汽再从顶部罩下，使竹炭处于完全无氧真空之中，此时再封闭窑门和烟囱。此工艺存在的缺点是能耗大，废热较多，人为影响因素多，同时存在氧化问题，竹基活性炭炭质量稳定性差，出炭率较低，且周期长。本技术废热综合利用，而且采用全自动控制，从而避免了人为因素的影响，增强了产品的稳定性。
公开号为CN1382625A公开了“一种竹质活性炭生产工艺”，该工艺包括：1、先将毛竹锯成竹筒并阴干待用;2、原料装窑；3、熏烟脱水：将窑内温度控制在25℃～105℃，用烟道气体蒸发脱水6～10天；4、干馏炭化:窑内升温至150℃～300℃，竹材在真空状态下干馏炭化，保持4天；5、精炼：打开窑门，窑内温度升至700℃～1000℃，增加供氧，保持1小时；6、喷蒸气：打开窑顶喷气孔，往窑内喷水蒸气，再封住窑门和烟囱；7、封窑：将喷气后的竹炭在窑内封闭4天后出窑。该工艺存在的主要缺点是能耗大，废热较多，周期长，生产效率低，竹材物料受热不均匀、水蒸气与竹料接触不均匀，因此产品质量的稳定性差。本技术采用金属装置，传热效率高，而且采用气载体，从而解决了生产周期长，受热不均匀的问题。
公开号为CN1406867A公开了“以竹子制备活性炭的方法”，取预定长度的竹材，置入加热烘炉中，加热使烘炉升温至300℃～500℃，进行脱水、炭化及活化三个过程，三个过程的时间大约6～8小时。其中加热炉体为矩形炉体，在炉体中央有一个加热通道，提供温度为350℃～550℃的火源，而竹材则放置在距通道20～150cm位置处。此工艺单从一边加热，其受热状况及与水蒸气接触不均匀，同样存在产品质量稳定性差的缺点。
发明内容
发明人发现现有竹基活性炭制备工艺存在如下问题：人为影响因素多，物料加热不均匀，炭化温度低，制得的竹基活性炭炭质量稳定性差且同时存在氧化问题。另外，现有竹基活性炭制备工艺的竹炭出炭率低，生产周期长，炭化炉精炼温度低，竹基活性炭质量难保证。再有，干馏釜容积小，产量低，竹炭制备工艺中没有余热回收设备，耗能大，余热利用不足，干馏副产品回收利用，竹材综合利用率低。最后，现有竹基活性炭制备工艺竹材炭化与干馏副产品回收不可连续进行，活化过程中水蒸气与原料接触不足。
针对现有竹基活性炭制备技术中存在的问题，本发明提供一种制备竹基活性炭的方法。竹材原料在炭化活化过程中受热均匀，反应均匀充分，活化过程中水蒸气与炭化料充分接触，生成的活性炭不易在炉内结球、结壁，提高了产品质量稳定性及出炭率，充分利用了炭化干馏余热，降低能耗，回收炭化干馏副产品，减少烟气外排，降低对环境的污染，提高竹材的综合利用率，实现竹材炭化以及干馏副产品回收连续进行。总之，本发明的目的是提供一种质量稳定，出炭率高，周期短的，满足工业化生产的，并且热效能高的竹基活性炭的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的一种制备竹基活性炭的方法，包括以下步骤：
A、干燥：将竹材破碎后，采用250℃-350℃干燥气进行干燥；
B、炭化：将干燥后的竹材采用550℃-700℃的热解气作为热载体在缺氧条件下进行炭化；以及
C、活化：向炭化后的竹材喷入水蒸气，在缺氧条件下对竹炭进行活化，活化温度900℃-1000℃，再经冷却后得到竹基活性炭产品。
前述的方法，所述步骤A的干燥气包括加热炉燃烧产生的900℃-1000℃高温烟气，90℃-180℃干燥尾气，及干燥过程中竹材产生的气体。
前述的方法，该方法进一步包括D换热：经冷凝处理后的B炭化步骤产生的热解气循环利用，先与冷凝处理前的B炭化步骤产生的热解气进行换热处理，然后一部分用作炭化工序的热载体，一部分用作加热炉的燃料。
前述的方法，用作燃料的经冷凝、换热处理后的B炭化步骤产生的热解气与外部燃料在加热炉燃烧，将用作热载体的经冷凝、换热处理后的B炭化步骤产生的热解气加热到550℃-700℃，并产生900℃-1000℃高温烟气。
前述的方法，B炭化步骤产生的热解气经喷洒竹醋液冷凝处理，得到含竹焦油和竹醋液的混合液。
前述的方法，含竹焦油和竹醋液的混合液经冷却、分离处理，得到竹焦油和竹醋液。
前述的方法，所述步骤B的活化过程中，水蒸汽和炭的重量比是1:5-10。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第二技术方案，一种竹基活性炭的生产装置，包括：干燥设备，炭化设备以及活化设备；
其中，干燥设备，炭化设备以及活化设备依次连接；炭化设备设有加热炉。
前述的生产装置，该装置进一步包括：气体混合设备；
其中，气体混合设备的出气口连接干燥设备的干燥气入口，气体混合设备的进气口分别连接干燥设备的尾气出口与加热炉的烟气出口。
前述的生产装置，该装置进一步包括：气气换热设备和冷却塔；
其中，炭化设备热解气出口连接气气换热设备第一进气口，气气换热设备第一出气口连接冷却塔进气口，冷却塔出气口连接气气换热设备第二进气口，气气换热设备第二出气口分别连接加热炉与炭化设备热解气进口。
利用本发明的制备方法生产的竹基活性炭产品的饱和硫容≥920mg/g，比表面积1200-1800m3/g，机械强度≥98%，灰分≤3%，水分≤3%，四氯化碳吸附值90-130%，亚甲蓝250-320%，碘值250-320mg/g，装填密度400g/l。
本发明提供的竹基活性炭的制备方法和生产系统的优点在于：
1）使竹材原料在炭化活化过程中受热均匀，反应均匀充分，活化过程中水蒸气与炭化料充分接触，生成的活性炭不易在炉内结球、结壁，提高产品质量稳定性及出炭率。
2）干燥气及热解气都作为热源循环使用，从而可以回收大量余热，降低能耗。
3）在加热炉中燃烧部分热解气体对炭化热载体进行加热，充分利用热解气资源。
4）回收干燥及炭化的副产品，减少烟气外排，降低对环境的污染，提高竹材的综合利用率，实现竹材炭化以及干馏副产品回收连续进行。
5）在不同温度下分别回收竹醋液和竹焦油产品，从而保证了竹醋液的纯净性，并减少了以后的分离成本。
6）采用在炉体底部喷入蒸汽，对炭化后的竹材进行活化，使碳化物与水蒸汽充分接触。
附图说明
图1是本发明由竹材制备竹基活性炭的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合图1对本发明作进一步详细描述。本发明所用干燥设备、炭化设备、加热炉、活化设备、气体混合设备、气气换热设备、冷却塔、电捕焦油器、油水换热器、混合液槽、液液分离装置、竹醋液槽、竹醋液产品槽、竹焦油产品槽、冷却装置、除尘装置均为本领域常规设备，然而这些设备的组合以及特定连接关系，使得本发明的竹基活性炭的制备方法，能够充分利用干燥气及热解气作为热源循环使用。
本发明的竹基活性炭的制备方法以及生产系统的一个实施方式分为四个工段具体如下：
一、干燥工段
竹材经破碎后首先进入干燥设备（干燥室）1，干燥室1采用250℃-350℃的干燥气对破碎的竹材进行干燥，干燥时间为0.5-2h。气体混合器4管道连接干燥室1，干燥气由气体混合器4输送到干燥室1中，对竹材进行干燥。
优选的，干燥气是多种气体成分的混合物，主要包括炭化工序热源加热炉3燃烧产生的900℃-1000℃高温烟气、90℃-180℃干燥尾气及干燥过程中竹材产生的气体。本发明优选在加热炉3中燃烧低温热解气和外部燃料，加热炭化工序的作为热载体的热解气到550-700℃，并同时产生900℃-1000℃高温烟气。这里的低温热解气是后序炭化工序产生的热解气经过冷却塔6分离回收竹焦油和竹醋液后的气体，与刚从炭化活化一体炉2出气口输出的高温热解气，在气-气换热器5中进行换热得到的温度250℃左右的低温热解气。该低温热解气一部分用作炭化工序的循环热载体，一部分用作加热炉3的燃料。在反应的开始没有产生热解气的时候用热氮气作为干燥气。
被破碎的竹材在干燥室1中经干燥，会产生90℃-180℃得干燥尾气。该干燥尾气的一部分经管道输送到气体混合器4，作为循环干燥气使用。干燥尾气的另一部分经过除尘装置15后由烟囱外排。干燥尾气作为循环干燥气的比例由所需干燥气的温度决定，即干燥气的温度通过控制高温废气和干燥尾气的比例进行调节。将900℃-1000℃高温烟气与循环的90℃-180℃干燥尾气在气体混合器4中混合，得到干燥所需的250℃-350℃的干燥气。
本发明采用纯炭化产生的热解气作为干燥气，从而可以保证所收集的竹醋液的纯净程度。
二、炭化工段
干燥室1出料口管道连接炭化活化一体炉2进料口，经干燥的竹材输送进入炭化活化一体炉2中。在炭化活化一体炉2中主要是对干燥后的竹材进行炭化和活化。
在炭化活化一体炉2中，采用550℃-700℃的热解气作为热载体在缺氧条件下对干燥后的竹材进行炭化，得到竹炭。竹炭挥发分达到5%以下，完成炭化，炭化时间为1.5h-3h。
竹材炭化产生的热解气经回收竹醋液之后分为两部分进行使用。具体的，经过冷却塔6分离回收竹焦油和竹醋液后的气体，与刚从炭化活化一体炉2出气口输出的高温热解气，在气-气换热器5中进行换热得到温度250℃左右的低温热解气。该低温热解气一部分用作炭化工序的循环热载体，一部分用作加热炉3的燃料。加热炉3中燃烧一部分低温热解气和外部常规燃料，加热另一部分低温热解气到550-700℃，用作炭化工序的热载体。在反应的开始没有产生热解气的时候采用热甲烷气作为热载体。
本发明采用纯炭化产生的热解气作为循环热载体，从而可以保证所收集的竹醋液的纯净程度。竹材炭化产生大量富含可燃性气体的热解气，在加热炉中燃烧部分热解气对炭化活化一体炉热载体（部分热解气）进行加热，充分利用了热解气资源。
三、活化工段
炭化活化一体炉2底部设有蒸汽喷入口。竹材完成炭化后，在炭化活化一体炉2底部通过蒸汽喷入口喷入水蒸气，对炭化所得竹炭进行活化制得竹基活性炭，活化温度900-1000℃，活化时间1-3h。炭化活化一体炉2出料口管道连接冷却装置14进料口。最后，将完成炭化、活化后的竹基活性炭输送到冷却装置14，经冷却后输出竹基活性炭产品。活化过程中，水蒸汽和竹炭的重量比是1:5-10优选1:6-7。
本发明采用炉体底部喷入蒸气，对炭化后的竹材进行活化，使碳化物与水蒸气充分接触。
四、换热工段
炭化活化一体炉2第一出气口管道连接气-气换热器5的第一进气口。炭化活化一体炉2中排出的炭化竹材过程产生的600℃左右高温热解气输送到气-气换热器5中。高温热解气在气-气换热器5中与电捕焦油器7输送到气-气换热器5中的低温热解气进行换热，高温热解气降温到200℃左右，低温热解气预热到250℃左右。低温热解气的用途与循环已经在上文中进行了详述，这里不再赘述。
气-气换热器5的第一出气口管道连接冷却塔6的进气口。降温到200℃左右的高温热解气输送到冷却塔6底部，冷却塔6顶部喷洒竹醋液，热解气温度降低到78℃左右，同时冷凝形成含有竹焦油、竹醋液的混合液。
冷却塔6的出气口连接电捕焦油器7。温度降低到78℃左右的热解气输送到电捕焦油器7中，脱除竹焦油雾，得到的竹焦油送竹焦油产品槽13。电捕焦油器7出气口连接气-气换热器5的第二进气口连接。将脱出竹焦油的热解气（78℃左右的低温热解气）输送到气-气换热器5，与上述高温热解气换热，高温热解气降温到200℃左右，低温热解气预热到250℃左右。
本发明通过换热器可以充分利用竹材炭化过程中产生的热解气富含的大量的余热。
五、竹醋液、竹焦油回收工段
冷却塔6的出液口连接油水换热器8。冷却塔6中冷凝形成含有竹焦油、竹醋液的混合液输送到油水换热器8，用乙二醇-水冷却液对该混合液冷却处理。冷却后的混合液送到混合液槽9中，接着输送到液-液分离槽10中。分离后的竹焦油输送到竹焦油产品槽13中，分离后的部分竹醋液作为产品输出到竹醋液产品槽12，部分竹醋液作为冷却液输送到冷却塔6顶部循环使用。
本发明对竹材炭化产生的竹醋液和竹焦油进行分离回收，可实现竹炭与竹醋液连续生产。
本工艺所得到的产品性能如下，测试方法分别为
水分：GB/T12496.4-1999
灰分：GB/T12496.3-1999
四氯化碳吸附值：GB/T7702.13-1997
亚甲蓝：GB/T7702.6-2008
碘值：GB/T7702.7-1997
比表面积：GB/T7702.21-1997
强度：GB/T12496.6-1999
| 名称 | 指标 |
| 水分 | 小于3wt% |
| 灰分 | 小于3wt% |
| 四氯化碳吸附值（wt%） | 90-130 |
| 亚甲蓝（wt%） | 250-320 |
| 碘值（mg/g） | 1100-1250 |
| 比表面积（m2/g） | 1200-1800 |
| 强度（%） | 大于98 |
产品制备例
实施例1
将会同楠竹破碎成11mm×11mm×5mm，送入干燥室内，在常压下、利用300℃干燥气体对竹子进行干燥脱水0.5h，干燥尾气循环回用。干燥气由加热炉产生的1000℃的高温烟气和150℃的干燥尾气混合组成。
然后将干燥竹子送入炭化活化一体炉中，采用600℃热解气作为热载体，在缺氧条件下对干燥后的竹材进行炭化。炭化时间1.5h，竹炭挥发分达到5%以下，完成炭化。
在炭化活化一体炉底部喷入高温水蒸气对竹炭进行活化，活化温度900℃，其中水蒸气和炭的重量比为1:6，活化时间2h，再经冷却装置空气冷却后输出竹基活性炭产品1#。
炭化产生的热解气经过在气-气换热器中换热后，在冷却塔中冷凝形成含有竹焦油、竹醋液的混合液，然后在油水换热器中冷却处理，在经过分离处理，得到竹醋液和竹焦油。
制备的竹基活性炭的性能参数如下：
| 名称 | 指标 |
| 四氯化碳吸附值（%） | 120 |
| 亚甲蓝（%） | 280 |
| 碘值（mg/g） | 1200 |
| 比表面积（m2/g） | 1500 |
| 强度 | 98 |
| 出炭率（%） | 25 |
| 竹焦油产品得率（%） | 2 |
| 竹醋液产品得率（%） | 60 |
| 竹醋液纯净度 | 高 |
实施例2
将桃江毛竹破碎成11mm×11mm×5mm，送入干燥室1内，在常压下、利用300℃干燥气体对竹子进行干燥脱水0.5h，干燥尾气循环回用。干燥气由加热炉产生的1000℃的高温烟气和150℃的干燥尾气混合组成。
然后将干燥竹子送入炭化活化一体中，采用600℃热解气作为热载体，在缺氧条件下对干燥后的竹材进行炭化。炭化时间1.5h，竹炭挥发分达到5%以下，完成炭化。
在炭化活化一体炉底部喷入高温水蒸气对竹炭进行活化，活化温度900℃，其中水蒸气和炭的重量比为1:6，活化时间1.8h，再经冷却装置空气冷却后输出竹基活性炭产品2#。
炭化产生的热解气经过在气-气换热器中换热后，在冷却塔中冷凝形成含有竹焦油、竹醋液的混合液，然后在油水换热器中冷却处理，在经过分离处理，得到竹醋液和竹焦油。
制备的竹基活性炭的性能如下：
| 名称 | 指标 |
| 四氯化碳吸附值（%） | 115 |
| 亚甲蓝（%） | 270 |
| 碘值（mg/g） | 1200 |
| 比表面积（m2/g） | 1400 |
| 强度（%） | 98 |
| 出炭率（%） | 23 |
| 竹焦油产品得率（%） | 1.5 |
| 竹醋液产品得率（%） | 61 |
| 竹醋液纯净度 | 高 |
实施例3
将会同楠竹破碎成11mm×11mm×5mm，送入干燥室1内，在常压下、利用350℃干燥气体对竹子进行干燥脱水0.8h，干燥尾气循环回用。干燥气由加热炉产生的900℃的高温烟气和150℃的干燥尾气混合组成。
然后将干燥竹子送入炭化活化一体炉中，采用550℃热解气作为热载体，在缺氧条件下对干燥后的竹材进行炭化。炭化时间1.8h，竹炭挥发分达到5%以下，完成炭化。
在炭化活化一体炉底部喷入高温水蒸气对竹炭进行活化，活化温度900℃，其中水蒸气和炭的重量比为1:7，活化时间2h，再经冷却装置空气冷却后输出竹基活性炭产品3#。
炭化产生的热解气经过在气-气换热器中换热后，在冷却塔中冷凝形成含有竹焦油、竹醋液的混合液，然后在油水换热器中冷却处理，在经过分离处理，得到竹醋液和竹焦油。
制备的竹基活性炭的性能如下：
| 名称 | 指标 |
| 四氯化碳吸附值（%） | 122 |
| 亚甲蓝（%） | 260 |
| 碘值（mg/g） | 1100 |
| 比表面积（m2/g） | 1380 |
| 强度（%） | 95 |
| 出炭率（%） | 26 |
| 竹焦油产品得率（%） | 1.7 |
| 竹醋液产品得率（%） | 58 |
| 竹醋液纯净度 | 高 |
实施例4
将会同楠竹破碎成11mm×11mm×5mm，送入干燥室1内，在常压下、利用260℃干燥气体对竹子进行干燥脱水2h，干燥尾气循环回用。干燥气由加热炉产生的900℃的高温烟气和150℃的干燥尾气混合组成。
然后将干燥竹子送入炭化活化一体炉中，采用600℃热解气作为热载体，在缺氧条件下对干燥后的竹材进行炭化。炭化时间1.5h，竹炭挥发分达到5%以下，完成炭化。
在炭化活化一体炉底部喷入高温水蒸气对竹炭进行活化，活化温度850℃，其中水蒸气和炭的重量比为1:8，活化时间1h，再经冷却装置14空气冷却后输出竹基活性炭产品4#。
炭化产生的热解气经过在气-气换热器中换热后，在冷却塔中冷凝形成含有竹焦油、竹醋液的混合液，然后在油水换热器中冷却处理，在经过分离处理，得到竹醋液和竹焦油。
制备的竹基活性炭的性能如下：
| 名称 | 指标 |
| 四氯化碳吸附值（%） | 102 |
| 亚甲蓝（%） | 250 |
| 碘值（mg/g） | 1140 |
| 比表面积（m2/g） | 1280 |
| 强度（%） | 97 |
| 出炭率（%） | 23 |
| 竹焦油产品得率（%） | 1.4 |
| 竹醋液产品得率（%） | 58 |
| 竹醋液纯净度 | 高 |
Claims (10)
1.一种制备竹基活性炭的方法，包括以下步骤：
A、干燥：将竹材破碎后，采用250℃-350℃干燥气进行干燥；
B、炭化：将干燥后的竹材采用550℃-700℃的热解气作为热载体在缺氧条件下进行炭化；以及
C、活化：向炭化后的竹材喷入水蒸气，在缺氧条件下对竹炭进行活化，活化温度900℃-1000℃，再经冷却后得到竹基活性炭产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A的干燥气包括加热炉燃烧产生的900℃-1000℃高温烟气，90℃-180℃干燥尾气，及干燥过程中竹材产生的气体。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括D换热：经冷凝处理后的B炭化步骤产生的热解气循环利用，先与冷凝处理前的B炭化步骤产生的热解气进行换热处理，然后一部分用作炭化工序的热载体，一部分用作加热炉的燃料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，用作燃料的经冷凝、换热处理后的B炭化步骤产生的热解气与外部燃料在加热炉燃烧，将用作热载体的经冷凝、换热处理后的B炭化步骤产生的热解气加热到550℃-700℃，并产生900℃-1000℃高温烟气。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，B炭化步骤产生的热解气经喷洒竹醋液冷凝处理，得到含竹焦油和竹醋液的混合液。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，含竹焦油和竹醋液的混合液经冷却、分离处理，得到竹焦油和竹醋液。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤B的活化过程中，水蒸汽和炭的重量比是1:5-10。
8.一种竹基活性炭的生产装置，其特征在于，包括：干燥设备，炭化设备以及活化设备；
其中，干燥设备，炭化设备以及活化设备依次连接；炭化设备设有加热炉。
9.如权利要求8所述的生产装置，其特征在于，该装置进一步包括：气体混合设备；
其中，气体混合设备的出气口连接干燥设备的干燥气入口，气体混合设备的进气口分别连接干燥设备的尾气出口与加热炉的烟气出口。
10.如权利要求8或9所述的生产装置，其特征在于，该装置进一步包括：气气换热设备和冷却塔；
其中，炭化设备热解气出口连接气气换热设备第一进气口，气气换热设备第一出气口连接冷却塔进气口，冷却塔出气口连接气气换热设备第二进气口，气气换热设备第二出气口分别连接加热炉与炭化设备热解气进口。
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