CN108793162A - 高品质活性炭生产方法及设备 - Google Patents

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朱永奎
刘钰
戴永珍
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种高品质活性炭生产方法及设备，利用过热蒸汽作为活性炭原料炭化和活化的加热热源和活化剂，在一台设备中不间断完成活性炭炭化和活化。由蒸汽发生器将水加热生成饱和蒸汽，再对饱和蒸汽进行加热产生的过热蒸汽。将过热蒸汽通入密封的处理炉使活性炭原料在炭化过程中与空气隔绝，过热蒸汽提供足够温度环境作为活性炭活化的活化剂。本装置工作时处于低压或者微压状态，系统安全可靠，通过管道将处理炉与蒸汽发生器连接，过热蒸汽同时为活性炭活化提供必要的加热介质和活化剂，活性炭炭活化所产生的可燃气体及水汽可被设备回收利用，从而实现零排放，零污染。活性炭生产的多项工序可在一台设备上完成极大地节约了活性炭生产的成本。

Description

高品质活性炭生产方法及设备
技术领域
本发明涉及一种高品质活性炭生产方法及设备，属于材料技术领域。
背景技术
活性炭是含碳物质通过炭化和活化等工序被制作成具有多孔性的人造炭质吸附剂，具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，其耐酸、耐碱、耐热，且失效后可方便再生，被广泛运用于工业、农业、国防、交通、医药卫生和环境保护等各领域中。目前我国活性炭行业稳步发展，现已拥有基本独立的和完整的工业体系，成为世界上最大的活性炭生产国。2017年我国国内活性炭总需求量达到45万吨，并以年均10%以上增速增长。
目前常见的活性炭制作过程大致分为炭化、冷却、活化、洗涤等一系列工序精制而成，其中炭化、活化直接影响了活性炭的性能及质量，在常规制作工艺中炭化与活化多分由两种设备完成，当活性炭炭化后需要经过冷却处理才能继续放入活化装置进行活化，这个过程耗时、费力且成本较高，而且产品质量低，由此产生的大量产品废料还造成严重的资源浪费。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高品质活性炭生产方法及设备，利用微氧、微压、温度可控的过热蒸汽作为活性炭原料炭活化的加热热源和活化剂，能够在同一台设备中快速生产高品质活性炭。
按照本发明提供的技术方案，所述高品质活性炭生产设备，包括处理炉、过热蒸汽发生器、冷却系统和水处理器，处理炉内放置活性炭原料，其特征是：所述处理炉分别和蒸汽发生器、冷却系统连接，冷却系统的冷却水出口与水处理器连接，冷却系统的可燃气体出口与辅助加热系统连接，辅助加热系统为蒸汽发生器和处理炉提供热量；所述冷却系统将活性炭原料热解出的可燃气和水蒸汽分离，冷却下来的液体流入水处理器，可燃气作为辅助加热系统燃料循环加热过热蒸汽发生器和处理炉。
进一步地，所述冷却系统的可燃气体出口与储气缸连接。
进一步地，所述处理炉和蒸汽发生器均与温度控制器连接。
所述高品质活性炭生产方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）处理炉内放入活性炭原料，向密封状态的处理炉内通入含氧量小于0.3%、压力小于0.2MPa、温度为450~500℃的饱和蒸汽，处理炉内的辅助加热系统开始工作保持处理炉内温度恒定；活性炭原料在450~500℃过热蒸汽加热下炭化1~2小时；
（2）炭化完成后，保持处理炉的密封状态，过热蒸汽继续输送，处理炉温度设定为750~900℃，保温1~2小时，对炭化后的活性炭继续加热，并且利用过热蒸汽作为气体活性剂与活性炭炭化过程中产生的无序碳原子和杂原子反应，将活性炭原来的闭塞孔打开，暴露出基本微晶表面。
进一步地，所述活性炭原料炭化过程热解产生可燃气体和水蒸汽通过冷却系统分离。
进一步地，所述冷却系统冷却下来的水流入水处理系统。
进一步地，所述冷却系统分离出来的可燃气体通过管道传输，供蒸汽发生器和处理炉辅助加热系统进行循环加热处理。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
（1）本发明利用过热蒸汽作为活性炭炭活化的加热热源和加热介质，实现了活性炭在炭化过程中无氧、低压，从而达到去除原料中水分和杂质使活性炭原料初步形成孔隙，完成炭化保证了活性炭炭化质量以及材料完整性；
（2）本发明中过热蒸汽还可以作为活性炭原料活化的活化剂，实现活性炭炭活化一体，活性炭炭化后可直接利用温度控制器调节蒸汽发生器和处理炉温度，避免了二次操作可能带来的资源浪费，节省了活性炭炭化后冷却再进行活化的中间环节，大大缩短了生产时间。
（3）本发明还设计了一套循环利用活性炭炭活化热解产生的可燃气体的装置，从而实现无污染零排放。
附图说明
图1为本发明所述高品质活性炭生产方法的原理框架图。
图2为本发明所述高品质活性炭生产方法的操作流程图。
附图标记说明：1-处理炉、2-蒸汽发生器、3-温度控制器、4-冷却系统、5-水处理器、6-储气罐、7-活性炭原料、8-辅助加热系统。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本发明所述高品质活性炭生产设备包括处理炉1，处理炉1内放置活性炭原料7，处理炉1分别和蒸汽发生器2、冷却系统4连接，冷却系统4的冷却水出口与水处理器5连接，冷却系统4的可燃气体出口与辅助加热系统8和储气缸6连接，辅助加热系统8为蒸汽发生器2和处理炉1提供热量；所述冷却系统4将活性炭原料7热解出的可燃气和水蒸汽分离，冷却下来的液体流入水处理器5，可燃气则可作为辅助加热系统8燃料循环加热过热蒸汽发生器2和处理炉1。
所述处理炉1和蒸汽发生器2均与温度控制器3连接，以控制处理炉1及蒸汽发生器2产生的过热蒸汽的温度。
实施例2：
本发明所述高品质活性炭生产方法，包括以下流程：
（1）将活性炭原料7放入处理炉1，合上炉盖密封；
（2）调节温度控制器3，将过热蒸汽温度调节至设定温度（450~500℃），处理炉1内温度设置为设定温度（400~900℃）；
（3）向蒸汽发生器2内通水，加热产生饱和蒸汽，再生成设定温度的过热蒸汽；
（4）过热蒸汽发生器2向处理炉1内通入微氧（含氧量小于0.3%）、微压（压力小于0.2MPa）、温度约为450~500℃的过热蒸汽，对活性炭原料7进行加热；同时，处理炉1内的辅助加热系统8开始工作；
（5）活性炭原料7在450~500℃过热蒸汽加热下开始炭化，活性炭处于无氧高温环境下炭化分解多余杂质同时将原料中含有部分水分分离出来，使活性炭原料7初步形成孔隙，由于过热蒸汽微氧，确保活性炭原料7碳化过程中不会氧化，不会燃烧；
（6）处理炉1在设定温度下保温1~2小时确保活性炭原料7完全炭化；
（7）当上述炭化过程完成后，继续保持处理炉1内密封状态，利用温度控制器3将处理炉1内温度重新设置至设定温度（750~900℃），过热蒸汽仍然持续输送，过热蒸汽作为加热热源，对炭化后的活性炭继续加热，并且利用过热蒸汽作为气体活性剂与活性炭炭化过程中产生的无序碳原子和杂原子反应，将活性炭原来的闭塞孔打开，暴露出基本微晶表面；通过辅助加热系统8加热处理炉1内温度保持在设定温度（750~900℃），保温时间1~2小时；
（8）活性炭炭活化热解的可燃气体和水蒸汽通过冷却系统4分离，冷却下来的水流入水处理系统5；
（9）可燃气则通过管道传输，供蒸汽发生器2和生产炉辅助加热系统进行循环加热处理；
（10）多余可燃气体还可被储气罐6储存留有他用。

Claims (7)

1.一种高品质活性炭生产设备，包括处理炉（1）、过热蒸汽发生器（2）、冷却系统（4）和水处理器（5），处理炉（1）内放置活性炭原料（7），其特征是：所述处理炉（1）分别和蒸汽发生器（2）、冷却系统（4）连接，冷却系统（4）的冷却水出口与水处理器（5）连接，冷却系统（4）的可燃气体出口与辅助加热系统（8）连接，辅助加热系统（8）为蒸汽发生器（2）和处理炉（1）提供热量；所述冷却系统（4）将活性炭原料（7）热解出的可燃气和水蒸汽分离，冷却下来的液体流入水处理器（5），可燃气作为辅助加热系统（8）燃料循环加热过热蒸汽发生器（2）和处理炉（1）。
2.如权利要求1所述的高品质活性炭生产设备，其特征是：所述冷却系统（4）的可燃气体出口与储气缸（6）连接。
3.如权利要求1所述的高品质活性炭生产设备，其特征是：所述处理炉（1）和蒸汽发生器（2）均与温度控制器（3）连接。
4.一种高品质活性炭生产方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）处理炉（1）内放入活性炭原料（7），向密封状态的处理炉（1）内通入含氧量小于0.3%、压力小于0.2MPa、温度为450~500℃的饱和蒸汽，处理炉（1）内的辅助加热系统（8）开始工作保持处理炉（1）内温度恒定；活性炭原料（7）在450~500℃过热蒸汽加热下炭化1~2小时；
（2）炭化完成后，保持处理炉（1）的密封状态，过热蒸汽继续输送，处理炉（1）温度设定为750~900℃，保温1~2小时，对炭化后的活性炭继续加热，并且利用过热蒸汽作为气体活性剂与活性炭炭化过程中产生的无序碳原子和杂原子反应，将活性炭原来的闭塞孔打开，暴露出基本微晶表面。
5.如权利要求4所述的高品质活性炭生产方法，其特征是：所述活性炭原料炭化过程热解产生可燃气体和水蒸汽通过冷却系统（4）分离。
6.如权利要求5所述的高品质活性炭生产方法，其特征是：所述冷却系统（4）冷却下来的水流入水处理系统（5）。
7.如权利要求5所述的高品质活性炭生产方法，其特征是：所述冷却系统分离出来的可燃气体通过管道传输，供蒸汽发生器（2）和处理炉（1）辅助加热系统进行循环加热处理。
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