CN108793163A - 一种低消耗连续式清洁生产活性炭装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源利用与环保材料制造技术领域，一种低消耗连续式清洁生产活性炭装置及方法，包括供料斗、双密封进料装置、热解活化装置、出料装置及可拆卸成品仓，通过设置落料隔层将热解活化装置内部分为干燥区、热解区、表层活化区、深度活化区及固体产物区，供料斗内原料经双密封进料装置送入热解活化装置内部，原料下落过程中先发生干燥和热解反应，产生热解气、焦油及半焦，焦油于装置内冷凝并吸附于原料表面，多次重整后完全裂解成小分子热解气后收集；热解固体产物半焦送入表层活化区及深度活化区，将活化气与熔融盐相结合作为活化剂对半焦进行活化，不断丰富半焦微孔和中孔结构，最终生成比表面积较大的活性炭，并由固体产物区排出后收集。

Description

一种低消耗连续式清洁生产活性炭装置及方法
技术领域
本发明属于能源利用与环保材料制造技术领域，具体涉及一种低消耗连续式清洁生产活性炭装置及方法。
背景技术
有机物种类繁多，产量巨大。热解被认为是有机物资源化处理的有效方法之一。通过热解有机物可以得到可燃气、焦油、半焦等产物。可燃气体、焦油含有较高的热值，焦炭经活化后可形成活性炭。活性炭是一种具有巨大的比表面积和发达的孔隙的炭质材料，具备优良的吸附能力，因其在吸附过程中具备有化学稳定性高、吸附能力强、可再生等特点被广泛应用于液相和气相物质的吸附、分离、提纯以及能源的存储等领域。
目前国内活性炭制备存在的主要问题可归纳为以下几个方面：
(一)原料先炭化，炭化后的物料经冷却、除灰等工序再次升温活化，存在着大量的能量浪费，且由原料到成品经历时间过长；
(二)原料热解过程中产生的焦油往往裹挟在可燃气中，成为管道阻塞、设备腐蚀等问题的根源；
(三)传统的化学活化法/物理化学活化法均包含一个浸渍处理工艺，即在活化工艺之前先将原料浸泡在活化剂溶液一段时间，然后再进行烘干处理。这一步骤不仅造成了电能的消耗，同时影响活化剂传质效果，造成活化剂消耗过多，生产成本高。
发明内容
本发明为克服现有生产工艺的不足，本发明提供一种低消耗连续式清洁生产活性炭装置及方法，调整反应装置的整体结构，将焦油于反应器内重整裂解为小分子可燃气，不仅解决焦油带来的一系列难题，并将活化气与熔融盐相结合作为活化剂，炭化活化一体化的同时实现高比表面积活性炭的低消耗连续制备，缩短总反应时间，方便其在工业上应用。
本发明的技术方案：
一种低消耗连续式清洁生产活性炭装置，包括供料斗1、双密封进料装置2、热解活化一体化装置3、出料装置4、可拆卸成品仓5和熔融盐回流装置6；供料斗1出口与双密封进料装置2入口相连，双密封进料装置2出口与热解活化一体化装置3入口相连，出料装置4布置于热解活化一体化装置3内，位于底部，出料装置4出口与可拆卸成品仓5入口相连；
所述的热解活化一体化装置3内设有四级落料隔层19，落料隔层19将热解活化一体化装置3从上到下依次分为干燥区7、热解区8、表层活化区9、深度活化区10及固体产物区11；
所述的干燥区7设有气体出口A20；
所述的表层活化区9设有气体出口B14及熔融盐进口15，熔融盐进口15前端连通熔融盐回流装置6内的熔融盐泵18，熔融盐进口15末端设有雾化喷嘴16，雾化喷嘴16将熔融盐以雾状送入表层活化区9；
所述的深度活化区10设有气体出口C13；
所述的固体产物区11设有活化气进口12及熔融盐排出口17，熔融盐排出口17通入熔融盐回流装置6，固体产物区11内活性炭成品经出料装置4通入可拆卸成品仓5。
一种低消耗连续式清洁生产活性炭方法，步骤如下：
Ⅰ干燥热解阶段：供料斗1内的原料经双密封进料装置2送入热解活化一体化装置3内部，原料先在干燥区7和热解区8发生热解反应，产生热解气、焦油及半焦，半焦经落料隔层19落入表层活化区9，热解气及焦油以气态形式向上流动，流动过程中焦油遇冷会冷凝，多次重整后焦油被去除并完全裂解成小分子热解气及半焦，小分子热解气经气体出口A20送入后续余热回收及热解气收集系统；
Ⅱ活化阶段：熔融盐回流装置6内的熔融盐由熔融盐泵18通入熔融盐进口15，在熔融盐进口15末端雾化喷嘴16的作用下，熔融盐以雾状送入表层活化区9，同时，外部的活化气由活化气进口12不断通入，将活化气与熔融盐相结合作为活化剂对半焦进行活化；表层活化区9内的活性炭半成品由落料隔层19送入深度活化区10继续活化，通过活化剂不断丰富半焦微孔和中孔结构，最终生成比表面积较大的活性炭成品，活性炭成品送入固体产物区11，再经出料装置4送入可拆卸成品仓5收集；活化过程中部分活化气由气体出口B14及气体出口C13排出后收集，活化过程中剩余的熔融盐落至固体产物区11底部，并由熔融盐排出口17回收至熔融盐回流装置6。
所述的活化气类型至少为热解气、烟道气、水蒸汽中的一种。
本发明的有益效果：
(1)热解产生的焦油于装置内重整裂解，转化为热解气，整套工艺设备无焦油腐蚀、阻塞等现象发生，也解决后续焦化废水难处理的难题，整套工艺热解气热值较高。
(2)将碳化-活化一体化，大大降低能量浪费，同时降低了辅助材料的消耗量，活化生成的活性炭具有较丰富的中孔及微孔结构，比表面积可达2000m2/g以上。
附图说明
图1为本发明整套装置的结构示意图。
图中：1供料斗；2双密封进料装置；3热解活化一体化装置；4出料装置；5可拆卸成品仓；6熔融盐回流装置；7干燥区；8热解区；9表层活化区；10深度活化区；11固体产物区；12活化气进口；13气体出口C；14气体出口B；15熔融盐进口；16雾化喷嘴；17熔融盐排出口；18熔融盐泵；19落料隔层；20气体出口A。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
供料斗1内的原料经双密封进料装置2送入热解活化一体化装置3内部干燥区7和热解区8，进料过程中维持供料斗1剩余物料高度200mm以上，原料会在落料隔层19上形成料层，只有落料隔层19启动过程中物料才会大量落下，热解活化一体化装置3内的原料发生热解反应，产生热解气、焦油及半焦，半焦经落料隔层19落入表层活化区9，热解气及焦油以气态形式向上流动，流动过程中焦油遇冷会冷凝，多次重整后焦油被去除并完全裂解成小分子热解气及半焦，小分子热解气经气体出口A20送入后续余热回收及热解气收集系统；
熔融盐回流装置6内的熔融盐由熔融盐泵18将通入熔融盐进口15，在熔融盐进口15末端雾化喷嘴16的作用下，熔融盐以雾状送入表层活化区9，同时，外部的活化气由活化气进口12不断通入，将活化气与熔融盐相结合作为活化剂对半焦进行活化，活化气温度控制在800-1300℃之间，熔融盐温度控制在400-500℃之间，表层活化区9内的活性炭半成品由落料隔层19送入深度活化区10继续活化，通过活化剂不断丰富半焦微孔和中孔结构，最终生成比表面积较大的活性炭成品，活性炭成品送入固体产物区11，再经出料装置4送入可拆卸成品仓5收集；活化过程中部分活化气由气体出口B14及气体出口C13排出后收集，活化过程中剩余的熔融盐落至固体产物区11底部，并由熔融盐排出口17回收至熔融盐回流装置6循环使用。
本发明包括但不限于本实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以采用其他方式做出替换，这些替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种低消耗连续式清洁生产活性炭装置，其特征在于，所述的低消耗连续式清洁生产活性炭装置包括供料斗(1)、双密封进料装置(2)、热解活化一体化装置(3)、出料装置(4)、可拆卸成品仓(5)、熔融盐回流装置(6)；供料斗(1)出口与双密封进料装置(2)入口相连，双密封进料装置(2)出口与热解活化一体化装置(3)入口相连，出料装置(4)布置于热解活化一体化装置(3)内，位于底部，出料装置(4)出口与可拆卸成品仓(5)入口相连；
所述的热解活化一体化装置(3)内设有四级落料隔层(19)，落料隔层(19)将热解活化一体化装置(3)从上到下依次分为干燥区(7)、热解区(8)、表层活化区(9)、深度活化区(10)及固体产物区(11)；
所述的干燥区(7)设有气体出口A(20)；
所述的表层活化区(9)设有气体出口B(14)及熔融盐进口(15)，熔融盐进口(15)前端连通熔融盐回流装置(6)内的熔融盐泵(18)，熔融盐进口(15)末端设有雾化喷嘴(16)，雾化喷嘴(16)将熔融盐以雾状送入表层活化区(9)；
所述的深度活化区(10)设有气体出口C(13)；
所述的固体产物区(11)设有活化气进口(12)及熔融盐排出口(17)，熔融盐排出口(17)通入熔融盐回流装置(6)，固体产物区(11)内活性炭成品经出料装置(4)通入可拆卸成品仓(5)。
2.一种低消耗连续式清洁生产活性炭方法，其特征在于，步骤如下：
Ⅰ干燥热解阶段：供料斗(1)内的原料经双密封进料装置(2)送入热解活化一体化装置(3)内部，原料先在干燥区(7)和热解区(8)发生热解反应，产生热解气、焦油及半焦，半焦经落料隔层(19)落入表层活化区(9)，热解气及焦油以气态形式向上流动，流动过程中焦油遇冷会冷凝，多次重整后焦油被去除并完全裂解成小分子热解气及半焦，小分子热解气经气体出口A(20)送入后续余热回收及热解气收集系统；
Ⅱ活化阶段：熔融盐回流装置(6)内的熔融盐由熔融盐泵(18)通入熔融盐进口(15)，在熔融盐进口(15)末端雾化喷嘴(16)的作用下，熔融盐以雾状送入表层活化区(9)，同时，外部的活化气由活化气进口(12)不断通入，将活化气与熔融盐相结合作为活化剂对半焦进行活化；表层活化区(9)内的活性炭半成品由落料隔层(19)送入深度活化区(10)继续活化，通过活化剂不断丰富半焦微孔和中孔结构，最终生成比表面积较大的活性炭成品，活性炭成品送入固体产物区(11)，再经出料装置(4)送入可拆卸成品仓(5)收集；活化过程中部分活化气由气体出口B(14)及气体出口C(13)排出后收集，活化过程中剩余的熔融盐落至固体产物区(11)底部，并由熔融盐排出口(17)回收至熔融盐回流装置(6)。
3.根据权利要求2所述的一种低消耗连续式清洁生产活性炭方法，其特征在于，所述的活化气类型至少为热解气、烟道气、水蒸汽中的一种。
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