CN109081345A - 活性炭标准物质制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活性炭标准物质制备装置，包括装料管（3），装料管前端活动安装于支撑架（20）前部，装料管后端固定连接有中空支撑管Ⅰ（29），中空支撑管Ⅰ通过转动连接器（9）连接中空支撑管Ⅱ（30），中空支撑管Ⅱ安装于支撑架后部、且其外周设有预热单元（10）及热电偶Ⅳ（11）；装料管外周设置有耐火层（7），耐火层内壁与装料管外侧间隙配合、且耐火层内壁沿装料管轴向依次设有三段用于加热装料管的加热单元Ⅰ和热电偶Ⅰ（4）、加热单元Ⅱ和热电偶Ⅱ（5）、加热单元Ⅲ和热电偶Ⅲ（6）。本发明增加了活性炭物料在装置内径向及纵向分布，达到均匀、稳定、充分受热，使其在动态下完全反应，缩短制备周期，保证活性炭标准物质制备均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭制备领域，具体为一种活性炭标准物质制备装置。
背景技术
炭化工艺是通过炭化终温、升温速率、炭化恒温时间对活性炭标准物质性能的影响关系，考察炭化参数对活性炭孔隙结构的影响；活化工艺是在一定条件下，活化剂与停留在炭腔体中细微的炭碎片和一部分炭骨架发生反应，使炭中的炭化物细孔结构更加发达，制得活性炭的吸附表面积增大，吸附能力也随着增大。活化反应在活性炭细孔形成过程中有开孔、扩孔、形成新孔三个作用，即原来闭塞孔的开放，原有孔隙的扩大，孔壁被烧失，某些结构经选择性活化而产生新孔。
现有制备装置中，活化剂是利用水滴滴数控制活化剂添加量；转动及温控精度不高，导致物料在反应过程受热不均匀，容易出现夹生、过烧等缺陷；整个装置仅有一处测温点；没有温度超高报警提醒；无法满足活性炭标准物质制备的均匀性、可复现性的控制要求；且装置启动后不能离开操作人员，增加了劳动强度。
发明内容
本发明目的是提供一种活性炭标准物质炭、活化工艺参数控制精度高、自动化程度高的制备装置，满足活性炭标准物质制备的均匀性和可复现性。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种活性炭标准物质制备装置，包括装料管，所述装料管前端活动安装于支撑架前部，所述装料管后端固定连接有中空支撑管Ⅰ，所述中空支撑管Ⅰ通过转动连接器连接中空支撑管Ⅱ，所述中空支撑管Ⅱ安装于支撑架后部、且其外周设有预热单元及热电偶Ⅳ；所述装料管外周设置有耐火层，所述耐火层内壁与装料管外侧间隙配合、且耐火层内壁沿装料管轴向依次设有三段用于加热装料管的加热单元Ⅰ和热电偶Ⅰ、加热单元Ⅱ和热电偶Ⅱ、加热单元Ⅲ和热电偶Ⅲ；所述耐火层固定于隔热层内，所述隔热层固定于支撑架上；所述支撑架安装于工作台上；所述装料管后端支撑于托轮架上，所述托轮架安装于工作台上、且托轮架上其中一个托轮通过链轮及链条传动机构由电机驱动转动，进而驱动装料管转动；所述装料管内壁焊接翻料板，所述装料管前端安装密封口，所述密封口上安装高温球阀；所述中空支撑管Ⅱ通过输气管路连接水蒸气发生器，所述输气管路上安装有用于测试密封性的压力表、气体阀和蒸汽流量计、高温球阀Ⅱ、蒸汽压力计。
所述工作台侧面操作区域设有热电偶Ⅰ控制单元、热电偶Ⅱ控制单元、热电偶Ⅲ控制单元、热电偶Ⅳ控制单元、超温报警单元、转动系统控制单元、开关键，所述热电偶Ⅰ控制单元连接加热单元Ⅰ和热电偶Ⅰ，所述热电偶Ⅱ控制单元连接加热单元Ⅱ和热电偶Ⅱ，所述热电偶Ⅲ控制单元连接加热单元Ⅲ和热电偶Ⅲ，所述热电偶Ⅳ控制单元连接预热单元及热电偶Ⅳ，所述转动系统控制单元控制电机动作。
工作时，接通电源，按下控制单元的“电源”按钮（开关键），所有显示仪表亮起。由装料管前端进行装料，安装密封圈，旋紧密封口，打开气体阀通入惰性气体，观察数显压力表的值，在1min内不下降，即为密封。开启转动系统，驱动装料管转动，开启预热单元，设定程序升温，待温度达到实验值，启动（活化剂）水蒸气发生器，关闭气体阀，打开高温球阀Ⅱ，调节蒸气压力表、蒸气流量计，打开密封口阀门（高温球阀Ⅰ），试验开始计时。试验一定时间后，关闭（活化剂）水蒸气发生器、高温球阀Ⅱ，温度程序自动降温，待室温后，打开密封口取出物料，试验结束。
优选的，工作台内设有用于将支撑架后端升起的液压支撑系统，所述工作台侧面操作区域设有用于控制液压支撑系统的液压支撑系统控制单元；试验结束后，将支撑架后端升起后，装料管后端升起向前倾斜，完成自动出料。
本发明采用上述结构后，由于将装料管设计为三段式加热方式，即前段、中段、后段三个部分，三条温度曲线叠加，通过铂铑热电偶检测温度变化，反馈给中心控制系统，随时调整整体温度处于稳定状态，从而保证恒温区的温度恒定。在炭/活化制备过程中，可以选择不同恒温点，制备不同技术参数的活性炭；又由于转动系统、装样腔内的翻料板，增加了活性炭物料在装置内径向及纵向的分布，达到了均匀、稳定、充分的受热，使其在动态下完全反应，缩短了制备周期，保证了活性炭标准物质制备的均匀性，提高活性炭标准物质的制备质量。
采用本发明装置，通过选择原材料，研究固化、炭化、活化工艺，通过工艺条件与炭结构机理的相关性研究，调控工艺参数，优化制备工艺，即可制备出活性炭标准物质。
附图说明
图1表示本发明装置的连接结构示意图。
图中：1-高温球阀Ⅰ，2-密封口，3-装料管，4-热电偶Ⅰ，5-热电偶Ⅱ，6-热电偶Ⅲ，7-耐火层，8-隔热层，9-转动连接器，10-预热单元，11-热电偶Ⅳ，12-压力表，13-气体阀，14-蒸气流量计，15-高温球阀Ⅱ，16-蒸气压力计，17-水蒸气发生器，18-转动机构，19-液压支撑系统，20-支撑架，21-热电偶Ⅰ控制单元，22-热电偶Ⅱ控制单元，23-热电偶Ⅲ控制单元，24-热电偶Ⅳ控制单元，25-超温报警单元，26-转动系统控制单元，27-液压支撑系统控制单元，28-开关键，29-中空支撑管Ⅰ，30-中空支撑管Ⅱ，31-输气管路，32-工作台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种活性炭标准物质制备装置，包括装料管、密封口、支架、预热单元、压力测量单元、管路系统、温控单元、流量控制单元。具体连接结构如图1所示，包括装料管3，装料管3前端活动安装于支撑架20前部（实现装料管3转动），装料管3后端固定连接有中空支撑管Ⅰ29，中空支撑管Ⅰ29通过转动连接器9连接中空支撑管Ⅱ30（转动连接器9的作用是保证装料管3转动，而预热单元不转），中空支撑管Ⅱ30安装于支撑架20后部、且其外周设有预热单元10及热电偶Ⅳ11；装料管3外周设置有耐火层7，耐火层7内壁与装料管3外侧间隙配合、且耐火层7内壁沿装料管轴向依次设有三段用于加热装料管3的加热单元Ⅰ和热电偶Ⅰ4、加热单元Ⅱ和热电偶Ⅱ5、加热单元Ⅲ和热电偶Ⅲ6；耐火层7固定于隔热层8内，隔热层8固定于支撑架20上，即耐火层7和隔热层8不转动；支撑架20安装于工作台32上；装料管3后端支撑于托轮架上，托轮架安装于工作台32上、且托轮架上其中一个托轮通过链轮及链条传动机构由电机驱动转动，构成转动机构18，进而驱动装料管3转动；装料管3内壁焊接多个翻料板，装料管3前端安装密封口2，密封口2上安装高温球阀1；中空支撑管Ⅱ30通过输气管路31连接水蒸气发生器17，输气管路31上安装有用于测试密封性的压力表12、气体阀13和蒸汽流量计14、高温球阀Ⅱ15、蒸汽压力计16；工作台32侧面操作区域设有热电偶Ⅰ控制单元21、热电偶Ⅱ控制单元22、热电偶Ⅲ控制单元23、热电偶Ⅳ控制单元24、超温报警单元25、转动系统控制单元26、用于控制液压支撑系统19的液压支撑系统控制单元27、开关键28，热电偶Ⅰ控制单元21连接加热单元Ⅰ和热电偶Ⅰ4，热电偶Ⅱ控制单元22连接加热单元Ⅱ和热电偶Ⅱ5，热电偶Ⅲ控制单元23连接加热单元Ⅲ和热电偶Ⅲ6，热电偶Ⅳ控制单元24连接预热单元10及热电偶Ⅳ11，转动系统控制单元26控制电机动作；工作台32内设有用于将支撑架20后端升起的液压支撑系统19。
本发明采用的装料管为密封结构，内有翻料板，外有加热部分，由电阻丝、耐火材料、隔热材料、温控单元组成。装料管外加热部分设三段电阻丝及三段铂铑热电偶组成。密封口由法兰结构、耐高温密封圈组成。支撑架上部分为装料管、预热单元组成，下部分由线路系统、液压支撑系统、控制系统组成。预热单元是耐高温加热丝、隔热材料、温控单元组成。压力测量单元由数显压力表测定装料管内部压力，测试气密性能；由蒸气压力表测试水蒸气压力。温控单元由铂老热电偶测量温度，传输信号至控制单元的温度调节器。流量控制单元包括活化剂管路和惰性气体管路。
转动系统由链条、链轮、拖轮组、变频机组成，调节转速。
液压支撑系统由电动低压静音液压杆、控制单元组成。
正常工作时，接通电源，按下控制单元的开关键电源按钮，所有显示仪表亮起。装料，安装密封圈，旋紧密封口，打开气体阀，通入惰性气体，观察数显压力表的值，在1min内不下降，即为密封。开启电机驱动装料管转动，开启预热单元，设定程序升温，待温度达到实验值，关闭气体阀，打开高温球阀Ⅱ，启动水蒸气发生器，调节蒸气压力表、蒸气流量计，打开密封口的高温球阀Ⅰ，试验开始计时。试验一定时间后，关闭水蒸气发生器，关闭高温球阀Ⅱ，温度程序自动降温，待室温后，启动液压支撑系统，将装料管向前端倾斜，取出物料，试验结束。
本发明采用上述结构后，利用转动系统、装样腔内的翻料板，增加了活性炭物料在装置内径向及纵向的分布，达到了均匀、稳定、充分的受热，使其在动态下完全反应，缩短了制备周期，保证了活性炭标准物质制备的均匀性；采用PID程序调节器、可控硅移相触发器等元件，利用温度传感器、集成电路设计组成可控硅移相触发电路，实现对于加热温度、升温速率和功率等精确控制，保证了试验的质量；具有超温报警功能，保证了试验的安全性；实现了活性炭标准物质制备的自动控制，保证了实验过程中温度、流量等参数的稳定控制，提高了试验质量，降低了人员劳动强度。
本发明设计合理，采用上述结构后，利用转动系统、装样腔内的翻料板，增加了活性炭物料在装置内径向及纵向的分布，达到了均匀、稳定、充分的受热，使其在动态下完全反应，缩短了制备周期，保证了活性炭标准物质制备的均匀性。
应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种活性炭标准物质制备装置，其特征在于：包括装料管（3），所述装料管（3）前端活动安装于支撑架（20）前部，所述装料管（3）后端固定连接有中空支撑管Ⅰ（29），所述中空支撑管Ⅰ（29）通过转动连接器（9）连接中空支撑管Ⅱ（30），所述中空支撑管Ⅱ（30）安装于支撑架（20）后部、且其外周设有预热单元（10）及热电偶Ⅳ（11）；所述装料管（3）外周设置有耐火层（7），所述耐火层（7）内壁与装料管（3）外侧间隙配合、且耐火层（7）内壁沿装料管轴向依次设有三段用于加热装料管（3）的加热单元Ⅰ和热电偶Ⅰ（4）、加热单元Ⅱ和热电偶Ⅱ（5）、加热单元Ⅲ和热电偶Ⅲ（6）；所述耐火层（7）固定于隔热层（8）内，所述隔热层（8）固定于支撑架（20）上；所述支撑架（20）安装于工作台（32）上；所述装料管（3）后端支撑于托轮架上，所述托轮架安装于工作台（32）上、且托轮架上其中一个托轮通过链轮及链条传动机构由电机驱动转动，进而驱动装料管（3）转动；所述装料管（3）内壁焊接翻料板，所述装料管（3）前端安装密封口（2），所述密封口（2）上安装高温球阀（1）；所述中空支撑管Ⅱ（30）通过输气管路（31）连接水蒸气发生器（17），所述输气管路（31）上安装有用于测试密封性的压力表（12）、气体阀（13）和蒸汽流量计（14）、高温球阀Ⅱ（15）、蒸汽压力计（16）；
所述工作台（32）侧面设有热电偶Ⅰ控制单元（21）、热电偶Ⅱ控制单元（22）、热电偶Ⅲ控制单元（23）、热电偶Ⅳ控制单元（24）、超温报警单元（25）、转动系统控制单元（26）、开关键（28），所述热电偶Ⅰ控制单元（21）连接加热单元Ⅰ和热电偶Ⅰ（4），所述热电偶Ⅱ控制单元（22）连接加热单元Ⅱ和热电偶Ⅱ（5），所述热电偶Ⅲ控制单元（23）连接加热单元Ⅲ和热电偶Ⅲ（6），所述热电偶Ⅳ控制单元（24）连接预热单元（10）及热电偶Ⅳ（11），所述转动系统控制单元（26）控制电机动作。
2.根据权利要求1所述的活性炭标准物质制备装置，其特征在于：所述工作台（32）内设有用于将支撑架（20）后端升起的液压支撑系统（19），所述工作台（32）侧面设有用于控制液压支撑系统（19）的液压支撑系统控制单元（27）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181225 |