CN108285144B - 制备高得率、高比表面积活性炭的装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备高得率、高比表面积活性炭的装置及其工作方法，装置包括主反应器、卧式圆筒炉体、燃烧腔、一个或多个耐高温主反应器壳体；其中，燃烧腔设于卧式圆筒炉体的右下侧，耐高温主反应器壳体设于卧式圆筒炉体中间部分，通过轴承座、轴承座与卧式圆筒炉体前后两端密闭连接，耐高温主反应器通过螺栓固定于耐高温主反应器壳体内。工作方法包括1）进料；2）燃烧；3）活化。优点：1）原料不与空气直接接触，烧失低，得率可达到20‑25%。2）装置内设置有多根小反应器，相当于多个小炭化‑活化装置，活化剂接触充分，传热效果，活性炭品质好，比表面积可达1300‑1500m²/g。3）生产过程中的余热可集中利用，环境效益、经济效益好。

Description

制备高得率、高比表面积活性炭的装置及其工作方法

技术领域

本发明是一种用于制备高得率、高比表面积活性炭的装置及其工作方法，属于活性炭生产技术领域。

背景技术

活性炭是一种具有高度发达的空隙结构和极大比表面积的炭质吸附材料，具有化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点，它能够适合多相分子直径不一的吸附质，与其他吸附剂相比，可以在更宽的PH值范围内使用。

制备活性炭的原料非常丰富，原则上所有含碳材料都可以用来制备活性炭。但是不同材料的活性炭由于物理化学性能各不同，性能差异也很大。

目前，制备活性炭的方法主要有物理法和化学法，化学法目前经常使用的是氯化锌活化法和磷酸活化法，一般生产一吨成品化学炭需要化学活化剂0.3-0.5吨，工业盐酸0.5-1.0吨，由于高温活化和酸、水后处理，生产中产生大量的酸性废气和废水，给生态环境造成污染极为严重。有些生产厂家虽然在治理环境污染上也做了不少工作，但终因经费、技术、设备等原因尚未得到根本治理。物理法目前工艺是原料首先经过炭化，以蒸汽为活化剂将炭化后炭化料送入滚筒活化炉活化（为补充活化热量，空气与可燃气直接在滚筒活化炉内燃烧，燃烧过程直接与炭接触），最后得到活性炭，品质低、烧失多、得率低，能源得不到充分利用，采用物理活化法需要1吨活性炭需要7吨原料，相对经济效益也很低。因此，急需找到一种环境效益、经济效益好的物理法生产活性炭的装置。

发明内容

本发明提出的是一种制备高得率、高比表面积活性炭的装置及其工作方法，其目的在于针对传统物理法活性炭生产中品质低、产品单一，资源浪费的问题，提供一种烧失低、得率高，所得活性炭比表面积高、品质好的活性炭制备装置。

本发明的技术解决方案：制备高得率、高比表面积活性炭的装置，包括主反应器1、卧式圆筒炉体2、燃烧腔6、一个或多个耐高温主反应器壳体27；其中，燃烧腔6设于卧式圆筒炉体2的右下侧，耐高温主反应器壳体27设于卧式圆筒炉体2中间部分，通过轴承座12、轴承座3与卧式圆筒炉体2前后两端密闭连接，耐高温主反应器1通过螺栓固定于耐高温主反应器壳体27内。

本发明的有益效果：

1）原料不与空气直接接触，烧失低，得率可达到20-25%。

2）装置内设置有多根小反应器，相当于多个小炭化-活化装置，活化剂接触充分，传热效果，活性炭品质好，比表面积为1300-1500m²/g。

3）生产过程中的余热可集中利用，环境效益、经济效益好。

附图说明

附图1是制备高得率、高比表面积活性炭的装置结构示意图。

附图2是圆筒炉体与燃烧腔结构示意图。

附图3是主反应器结构示意图。

附图4是圆筒炉体A-A剖面示意图。

附图5是主反应器B-B剖面示意图。

1是主反应器、2是卧式圆筒炉体、3是轴承座、4是密闭旋转接头、5是蒸汽管、6是燃烧腔、11是减速电机、12是轴承座、13是中间轴、14是120°的扇形隔板、21是加料斗、22是燃烧烟气出口、23是导烟气隔板、24是燃气出口、25是出料仓、26是活性炭出口、27是主反应器壳体、61是热空气进口、62是天然气进口、63是检查口、64是点火口、65是生物质燃气进口。

具体实施方式

制备高得率、高比表面积活性炭的装置，包括主反应器1、卧式圆筒炉体2、燃烧腔6、一个或多个耐高温主反应器壳体27；其中，燃烧腔6设于卧式圆筒炉体2的右下侧，耐高温主反应器壳体27设于卧式圆筒炉体2中间部分，通过轴承座12、轴承座3与卧式圆筒炉体2前后两端密闭连接，耐高温主反应器1通过螺栓固定于耐高温主反应器壳体27内。

所述主反应器1包括蒸汽管5、减速电机11、固定法兰12、中间轴13和多个扇形隔板14；其中，减速电机11通过固定法兰12与中间轴13连接，蒸汽管5与中间轴13连接，中间轴13分为三部分：物料输送部分、炭化部分、活化部分，物料输送部分设有螺旋结构，炭化部分和活化部分设有多个扇形隔板14，扇形隔板14上下错位垂直焊接在中间轴13上，相邻两个隔板间的中间轴13上设有直径为2-5mm的蒸汽孔，蒸汽孔沿轴向设有3-5个、径向一圈设有4排，用于均匀输入活化用蒸汽。

所述卧式圆筒炉体2包括加料部分和反应部分，加料部分设有加料斗21，加料斗21与主反应器壳体27连接；卧式圆筒炉体2反应部分筒体设有耐火砖，反应部分左上方设有燃烧烟气出口22，反应部分中间设置有导烟气隔板23；卧式圆筒炉体2的右上方设置有燃气出口24，卧式圆筒炉体2的尾部设置出料仓25和活性炭出口26，出料仓25与耐高温主反应器壳体27连接。

所述燃烧腔6上设有热空气进口61、天然气进口62、检查口63、点火口64以及生物质燃气进口65，天然气进口62用于点火热炉和补热用热空气，进口61与生物质燃气进口65组成生物质燃气燃烧的燃烧器，检查口63位于底部，天然气进口62设置于热空气进口61对面。天然气进口62用于点火热炉和补热，热空气进口61与生物质燃气进口65组成生物质燃气燃烧的燃烧器。

所述扇形隔板14角度为120°。

所述多个扇形隔板14间的间距300-500mm，上下错位焊接在中间轴13上。

所述炭化部分长3000-4000mm，所述活化部分长6000-8000mm。

所述蒸汽管5通过密闭旋转接头4与中间轴13相连接，蒸汽在中间轴13旋转的同时进入，蒸汽进入中间轴13后通过扇形隔板14之间的、轴13上的蒸汽孔均匀送入卧式圆筒炉体2的反应部分。

该装置的工作方法，包括：

1）进料：将原料通过加料斗21送入主反应器1中；

2）燃烧：在燃烧腔6内燃烧天然气，使得主反应器1中活化部分温度为900-1000℃，炭化部分温度为600℃及以上，打开主反应器1中的减速电机11，调至0.5r/min，同时打开与燃气出口24和生物质燃气进口65连接的可燃气风机，当燃气热值达到1500Kcal后，关小燃气排空管，点燃燃烧腔的燃气，同时逐步关闭天然气进气管62，保证炭化部分温度保持500℃及以上、活化部分温度保持900-1000℃。

3）活化：温度稳定后关闭天然气进口62，将水蒸气通入活化部分对炭化料活化，同时定期检测活性炭比表面积。

所述燃烧腔6中的生物质燃气来源于卧式圆筒炉体2中燃气出口24产生的燃气。

所述活化用的蒸汽来源于高温烟气后配的余热锅炉所产蒸汽。

所述原料为果壳、木颗粒、煤颗粒中的一种或几种。

下面结合附图对本发明技术方案进一步说明

如附图1所示，制备高得率、高比表面积活性炭的装置，其主要组成部分为圆筒炉体2、燃烧腔6、主反应器1。

如附图2、4所示，圆筒炉体2与燃烧腔6一起组合成炉体，炉体加热部分整体内设置有耐火砖，燃烧腔6内燃烧生物质生物质气产生高温烟气因隔板23导流下经过如图2中所示的流动与原料进行热交换，对原料进行加热，最后排出炉外，根据炉体的大小设置有多个主反应器的壳体27，主反应器壳体27的加料端设有加料斗21，主反应器壳体27内部与烟气不相通，炉体尾部设置有集中落料仓25，所有反应器产生的成品活性炭集中落入25，通过26排出炉外冷却，主反应器1插入主反应器的壳体27内，螺栓固定。

如附图3、5所示，主反应器1，由减速机部分11、轴承座12、中心轴13、120°的扇形隔板14组成，其中间轴13分为三部分：物料输送部分、炭化部分、活化部分。物料输送部分设置有螺旋，输送作用；炭化部分长度3000-4000mm，设置有120°的扇形隔板14（扇形隔板间距300-500mm，连续的隔板错位布置）；活化部分长度6000-8000mm，设置有120°的扇形隔板14（扇形隔板间距300-500mm），同时在两个隔板间中间轴12上打有φ5的蒸汽孔延轴向3-5个、径向一圈4排，用于均匀输入活化用蒸汽。

实施例1

果壳、颗粒经提升机送入进料器（所有热解活化进料斗中装至2/3）中，首先通过天然气在燃烧腔内燃烧，使得活化区900-1000℃，炭化区（热解区长度3000-4000mm）600℃以上，打开主反应器上电机变频调至0.5r/min，同时打开可燃气风机（燃气处于排空阶段），在线测试燃气热值，当燃气热值达到1500Kcal，关小燃气排空管，打开燃烧腔管点燃燃气，同时逐步关闭天然气进气管，此时保证热解区在500℃以上，活化区900-1000℃，不下降，完全关闭天然气，同时，将水蒸气通入活化区对炭化料活化，同时定期检测活性炭比表面积,得到比表面积1300-1500m²/g，得率21%。

Claims (5)

1.制备高得率、高比表面积活性炭的装置，其特征是包括耐高温主反应器（1）、卧式圆筒炉体（2）、燃烧腔（6）、多个耐高温主反应器壳体（27）；其中，燃烧腔（6）设于卧式圆筒炉体（2）右下侧，耐高温主反应器壳体（27）设于卧式圆筒炉体（2）中间部分，分别通过A轴承座（12）、B轴承座（3）与卧式圆筒炉体（2）前后两端密闭连接，耐高温主反应器（1）通过螺栓固定于耐高温主反应器壳体（27）内；

所述耐高温主反应器（1）包括蒸汽管（5）、减速电机（11）、固定法兰（12）、中间轴（13）和多个扇形隔板（14）；其中，减速电机（11）通过固定法兰（12）与中间轴（13）连接，蒸汽管（5）与中间轴（13）连接，中间轴（13）分为三部分：物料输送部分、炭化部分、活化部分，物料输送部分设有螺旋结构，炭化部分和活化部分设有多个扇形隔板（14），扇形隔板（14）上下错位垂直焊接在中间轴（13）上，相邻两个隔板间的中间轴（13）上设有直径为2-5mm的蒸汽孔，蒸汽孔沿轴向设有3-5个、径向一圈设有4排，用于均匀输入活化用蒸汽；

所述卧式圆筒炉体（2）包括加料部分和反应部分，加料部分设有加料斗（21），加料斗（21）与主反应器壳体（27）连接；卧式圆筒炉体（2）反应部分筒体设有耐火砖，反应部分左上方设有燃烧烟气出口（22），反应部分中间设置有导烟气隔板（23）；卧式圆筒炉体（2）的右上方设置有燃气出口（24），卧式圆筒炉体（2）的尾部设置出料仓（25）和活性炭出口（26），出料仓（25）与耐高温主反应器壳体（27）连接；

所述燃烧腔（6）上设有热空气进口（61）、天然气进口（62）、检查口（63）、点火口（64）以及生物质燃气进口（65），其中，热空气进口（61）和天然气进口（62）位于燃烧腔（6）左侧，检查口（63）位于燃烧腔（6）底部，点火口（64）和生物质燃气进口（65）位于燃烧腔（6）右侧。

2.根据权利要求1所述的制备高得率、高比表面积活性炭的装置，其特征是所述多个扇形隔板（14）角度为120°，扇形隔板（14）之间的间距为300-500mm，上下错位焊接在中间轴（13）上。

3.根据权利要求1所述的制备高得率、高比表面积活性炭的装置，其特征是所述炭化部分长3000-4000mm，所述活化部分长6000-8000mm。

4.根据权利要求1所述的制备高得率、高比表面积活性炭的装置，其特征是所述蒸汽管（5）通过密闭旋转接头（4）与中间轴（13）相连接，蒸汽在中间轴（13）旋转的同时进入，蒸汽进入中间轴（13）后通过扇形隔板（14）之间的、轴（13）上的蒸汽孔均匀送入卧式圆筒炉体（2）的反应部分。

5.如权利要求1所述的制备高得率、高比表面积活性炭的装置的工作方法，其特征是包括：

1）进料：将果壳、木颗粒、煤颗粒中的一种或几种原料通过加料斗（21）送入主反应器（1）中；

2）燃烧：在燃烧腔（6）内燃烧来源于卧式圆筒炉体（2）中燃气出口（24）产生的生物质燃气，使得耐高温主反应器（1）中活化部分温度为900-1000℃，炭化部分温度为600℃及以上，打开主反应器（1）中的减速电机（11），调至0.5r/min，同时打开与燃气出口（24）和生物质燃气进口（65）连接的可燃气风机，当燃气热值达到1500Kcal后，点燃燃气，同时逐步关闭天然气进气管（62），保证炭化部分温度保持500℃及以上、活化部分温度保持900-1000℃;

3）活化：温度稳定后关闭天然气进口（62），将蒸汽通入活化部分活化炭化料，同时定期检测活性炭比表面积。

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