CN1038495C - 化学法制活性炭的活化方法及活化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学法活化制活性炭的活化炉及其操作方法。活化炉由加热室与活化室互相间隔重叠而成立式活化炉。活化室中的物料受到室底床板热传导和室顶床板远红外线辐射上下双面加热和耙齿式搅拌器连续搅拌。活化炉顶部附设双路废气冷凝系统，分别用于冷凝回收活化剂挥发物与水蒸汽或水蒸汽与燃烧气的混合气体。设备为连续作业、木屑用氯化锌、磷酸活化剂活化制得活性炭的焦糖色、亚甲兰脱色力都很好，生产过程没有污染，热能与活化剂消耗很低。

Description

化学法制活性炭的活化方法及活化炉

本发明是为木屑用氯化锌、磷酸等化学活化剂活化制造活性炭提供一种新型的活化方法及活化炉。

在工业生产上，木屑用氯化锌、磷酸等活化剂活化制造活性炭的活化炉都为回转炉和平板炉。在回转炉中，物料用与其逆流的燃烧气直接加热，活化剂容易分解、气化，消耗高，并且严重污染环境。平板炉由耐火砖砌成，用燃烧气间接加热物料，热效率很低，燃料消耗很大；间歇操作，热物料出炉，冷(湿)物料进炉，温度忽高忽低，耐火砖很容易碎裂；物料由手工翻动、搅拌，劳动强度很大。化学法活性炭用的多螺杆炭化炉(中国实用新型申请88221216.8)，炉中物料由上面辐射远红外线单面加热，而物料下面炉体为冷却面，生产效率偏低、封闭式内外并热多层炭活化炉(发明专利申请CN88100831A)为手工搅拌的双层卧式炭活化炉，没有废气冷凝回收系统，仍然存在间歇操作，劳动强度大、污染严重等问题。

我们研究表明，木屑用氯化锌、磷酸等化学活化剂活化时，渗透活化剂溶液的木屑，在加热干燥、塑化和炭化过程中所需的热量占整个炭、活化过程所需总热量的87％以上，面最后活化所需的热量仅占所需总热量的13％以下。

根据上述化学法活化，木屑加热干燥、塑化、炭化过程所需的热量多，而活化过程所需的热量很省的特点，汲取回转炉用燃烧气直接加热物料，热效率高，和平板炉用燃烧气间接加物料，活化剂消耗低，活性炭质量好的经验而发明本专利化学法活性炭活化方法及活化炉。

本发明的目的是为木屑用化学活化剂活化制造活性炭提供1种新型活化方法及活化炉。把活化过程实现连续化作业、把化学法制造活性炭的污染控制在活化过程之中。把活化剂、燃料的消耗降低至最低水平。生产焦糖色脱色与亚甲兰脱色力都很好的活性炭。

本发明公开了一种化学法活化制活性炭的活化方法。物料自活化炉顶部加入上层活化室，受耙齿式搅拌器的翻动，自上而下呈S形路线逐层下落，从炉底层活化室卸出活性炭。在燃烧室内燃烧产生的燃烧气从炉底进入下层加热室，自下而上呈S形路线上升逐层通过各层加热室，从炉顶层加热室放出。燃烧气所含的热量，通过活化室底的炉床板的热传导和活化室顶的炉床板远红外线辐射，或燃烧气从物料表面流过直接加热的上下2面加热活化室中的物料，使物料完成干燥、塑化、炭化和活化的过程。

本发明就该活化方法提供的活化炉为加热室与活化室互相间隔重叠成多段的封闭型活化炉。相邻2个加热室由燃烧气通道沟通，相邻2个活化室由下料管沟通。炉内设有耙齿式搅拌器。

为了便于理解本发明，参照附图叙述如下：

图1  活化设备流程图

图2  活化炉B-B纵剖面图

图3  活化炉C-C纵剖面图

图4  活化炉A-A横剖面图

图5  S阀自动控制料层厚度与下料的原理图

参照附图叙述化学法活性炭活化设备、流程及操作方法。

活化炉由壳体(4)，炉芯(2、3、22、33、37、38）、机械搅拌系统(7、16、17)和废气回收系统(8、9、10、11、12、13、14)4个部份组成。炉壳体(4)由炉壁(29)、炉底(40)、炉顶(41)构成。炉壁(29)分外、中、内3层，外层为8-16毫米的钢板，中层为隔热层，内层为耐温耐腐蚀的高铝质耐火砖砌成。炉底(40)由钢板、耐火砖、隔热层构成，架在钢柱上，附设封闭式出料器(连接封水槽)和燃烧室(1)(连接第1个加热室)。炉顶(41)由钢板、隔热层、耐火砖构成，设进料口(6)，连接封闭式螺旋加料器(5)(由调速电机驱动)和木屑料仓、给料器。

炉芯由炉床板A(37)、炉床板B(38)构成的活化室(3)与加热室(2)相间隔重叠而成，其次序自下面上奇数室为加热室(2)、偶数室为活化室(3)、活化室底床板A(即加热室顶板)(37)由含氧化铝质耐火材料，或由下半层耐温合金铸铁(钢)，上半层衬石墨或高铝混凝土等耐温耐腐蚀材料构成复合床板。活化室顶床板B(即加热室底板)(38)为高铝质耐火材料或碳化硅、耐温合金铸铁(钢)，向下的表面呈波浪形，并涂远红外线辐射涂料，向上表面设有多条肋翅，提高传热效率。活化室的边壁(即炉壳体)(4)上设有人孔、窥视孔、温度计(26、27)与料位仪(20)的安装口。加热室(2)的芯壁为园筒体(22)，把加热室(2)与中心转轴(7)隔离，边壁(即炉壳体)上设有燃浇气进口(21)、燃烧气出口(19、36)、燃烧气通道(18、34)、人孔、清灰孔、烧嘴(39)(连接煤气管M与风管F)、温度计(热电偶)。活化室(3)和加热室(2)上所有人孔、清灰孔、窥视孔、温度计与料位仪安装口都密封不漏气。上下2个加热室由燃烧气通道(18、34)沟通。上下2个相邻的活化室之间，或在边沿、或在中心转轴附近设有下料管(25、33)。在下料管(25、33)的上口设有闸板(32)用以调节活化室(3)内物料层的厚度和下料速度，控制物料所经过活化炉的活化时间。或在各层活化室床板的下料管内设置S形阀(42)，自动调节各层活化室中料层的厚度与下料速度。当下层活化室中的物料层薄(料位低)时，S形阀(42)自动开大，下料快，上层活化室中的物料层减薄，下层活化室中的物料层增厚。相反，下层活化室的物料层过厚，S形阀(42)自动关小，下料少，上层活化室的物料层增厚，而下层活化室的物料层减薄。

在活化炉最下层活化室的下料口，连接水封水槽和喷射泵，喷射经冷却的活化剂回收液，高速流动的活化剂回收液，把落入水封水槽内的活化炭带到活化剂回收装置，回收活化剂，分出活化炭。

机械搅拌系统(7、16、17)由中心转轴(7)、耙臂(16)、耙齿(17)构成。中心转轴(7)由耐温合金钢制成，中空，内通空气冷却，外表包裹隔热层和护套。耙臂由耐温耐腐蚀合金钢制成，内通空气冷却，外表加护套。耙齿由耐温耐腐蚀的合金钢或石墨、刚玉制成，其形状分3种：斜板式、犁头式和刀式，各种耙齿都自动紧贴炉床板A的表面耙动，分别用以推移物料、铲松翻动物料和切碎物料的团块。中心转轴(7)下端连接减速器和电动机构及冷风管和鼓风机。中心转轴7)与炉底(40)交接处用砂封(3)、与炉顶(4)交接处用汽封(28)密封，防止漏气。

废气回收系统分3路：第1路，从活化炉(4)、上部的活化室(3)的活化剂分解产物、挥发物的排出口，连接石墨冷凝器，或玻璃冷凝器(9、10、11)，冷凝回收氯化锌和盐酸蒸汽。第2路从活化炉(4)顶部的活化室(3)水蒸汽出口，连接石墨冷凝器、或玻璃冷凝器，冷凝捕集水蒸汽和少量盐酸蒸汽。第3路(在燃烧气通入上层活化室直接加热物料的情况下使用)：从活化炉顶部活化室排出水蒸汽和燃烧气混合气体出口，连接喷淋冷凝塔系统(8、12、13、14)，控制燃烧气的污染。

本发明的操作方法。

例一

木屑原料用氯化锌(或磷酸)等活化剂活化制造活性炭，木屑经过筛选、干燥，按常规方法浸渍氯化锌溶液(或磷酸溶液)，贮存料槽内，由螺旋加料器(5)连续、定量地加入活化炉最上层活化室(3)，物料在活化室(3)内，一边受斜板式、犁头式、刀式搅拌耙齿推动、铲松翻动和切碎，通过下料管(25、33)逐层下落，一边受下面炉床板A热传导加热和上面炉床板B远红外线辐射加热的上、下2面同时加热，使物料中的水份蒸发，木屑干燥，受活化剂的作用而润胀、塑化、炭化和活化。物料在活化炉内的活化时间，由中心转轴(7)的旋转速度与下料管(25、33)上口的闸门(32)的启闭或下料管(25、33)内的S形阀自动控制。活化炭从活化炉底部卸出，落入水封水槽，用喷射的活化剂回收液带到活化剂回收装置。

在活化炉底部的燃烧室(1)燃烧产生的燃烧气通入活化炉最下层的加热室(2)，流过燃烧气通道(18、34)向上逐层通过各段加热室(2)，向上加热炉床板A(37)、向下加热炉床板B(38)。各段加热室(2)的温度由烧嘴(39)的燃烧强度控制在250-1200℃范围内。

从活化炉中、上部活化室(3)排出数量很少、纯度高、浓度大的活化剂和盐酸的蒸汽，导入第1路冷凝系统的石墨冷凝器(10)冷凝回收。从活化炉顶部活化室排出的水蒸汽和微量的盐酸蒸汽，导入第2路冷凝系统的石墨冷凝器冷凝回收。废气冷凝回收系统的末尾，设有水射泵，维持活化室(3)呈微负压(-1～-10Pa)状态。整个活化炉和活化过程均无污染现象。

例二

在活化炉的上部不设加热室(2)，单由活化室(3)构成。从活化炉中部加热室(2)的燃烧气往上，通入活化炉上部物料进行干燥、塑化阶段的活化室(3)内，在物料的表面流过，直接加热物料，以提高生产效率，因为在干燥、塑化阶段的物料，湿度很大，而燃烧气的温度又不高，此时直接加热不会使物料中的活化剂分解、气化，只能起加速蒸发水份，干燥物料的作用。

从活化炉顶部活化室排出的水蒸汽和燃烧气混合气体，导入第3路冷凝系统，用喷淋塔(8、10)冷凝捕集，控制废气污染。其余活化炉的结构和操作方法与例一同。

本发明的设备与方法的优点。

1.木屑经过足够时间的润胀、塑化、炭化和活化，制得活性炭的焦糖色脱色力和亚甲兰脱色力特别大。

2.物料在炭活化过程中，受到连续搅拌和料层下面的热传导加热与上面的辐射或燃烧气直接加热，热效率和生产效率都很高。

3.活化炉为封闭型，并附设废气冷凝回收系统，活化剂不逸散，不污染环境。活化剂损失量很小。

4.产生小量活化剂蒸汽，浓度高，纯度大，冷凝回收可循环使用。

5.活化炭松散，不结团，有助其中活化剂的萃取回收。

6.活化炉机械化程度高，劳动强度小，连续化作业，便于实现自动化。

Claims (8)

1.一种化学法活化制活性炭的活化方法，化学活化剂溶液渗透的木屑在连续机械搅拌的多段活化炉中被加热，经过干燥、润胀、塑化、炭化和活化制得活性炭，其特征在于：物料经过活化室(3)，下料管(25、33)，受活化室底的炉床板A(37)热传导加热与活化室顶炉床板B(38)的远红外线辐射加热、及燃烧气流直接加热的上、下2而受热，同时受搅拌器耙齿的铲松翻动、推移、而逐层降落、燃烧气流经加热室(2)和燃烧气通道(34)，加热炉床板A、B(37、38)，从活化炉(4)中、上部的活化室(3)排出的活化剂挥发物与分解产物气体流入第一路冷凝回收系统(石墨冷凝器)(9、10、11)，从活化炉顶部活化室(3)排出的水蒸汽与燃烧气混合气体走第2路冷凝捕集系统(喷淋冷凝塔)(12、13、14)。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于：活化室(3)内物料层厚度由物料料位仪(20)探测，由下料管(25、33)上口的闸板(32)调节。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于：活化室(3)内物料层厚度由下料管(25、33)内的S阀自动调节。

4.权利要求1所述一种化学法活化制活性炭活化方法的活化炉，为立式多段耙式化学法活化炉，其特征在于：炉芯由炉床板A、B构成的活化室(3)与加热室(2)互相间隔重叠而成，自下而上奇数层为加热室(2)，偶数层为活化室(3)，活化室(3)内设有由中心转轴驱动的自动紧贴炉床板A(37)搅拌耙齿(16)，加热室(2)设有烧嘴(39)，活化炉中、上部的活化室出气口接石墨冷凝器(10)，活化炉顶部的活化室出气口接喷淋冷凝塔(12)，相邻上下2层加热室(2)，由燃烧气出口(36)、燃烧气通道(34)和燃烧气进口(21)连接，相邻上下2层活化室由下料管(25、33)连接，炉顶(4)设有封闭型加料器(5)，炉底设有封闭型出料器，整个活化炉为封闭型。

5.权利要求4所述的活化炉，其特征在于：在下料管(25、33)上口设有闸板(32)，或在下料管内设有S形阀(42)。

6.权利要求4所述的活化炉，其特征在于：搅拌耙齿(16)的形状为犁头形、斜板形和刀形，自动紧贴炉床板A(37)的表面移动。

7.权利要求4所述的活化炉，其特征在于：炉床板B(38)的向下表面呈波浪形，并涂辐射远红外线涂料，向上表面设有多条肋翅。

8.权利要求4所述的活化炉，其特征在于：最下层活化室的出料口，连接活化剂回收液液封槽和喷射泵。

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