CN109694069A - 物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉 - Google Patents
物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉 Download PDFInfo
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Abstract
物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉，果壳炭在外热式转炉中用水蒸气活化，活化过程产生的一氧化碳和氢气等可燃气体在内筒中与通入的空气作用下燃烧，通过热辐射和热传导加热内外筒之间的炭料，被加热的炭与水蒸气发生活化反应，炭层不与空气接触，避免炭料的烧失。将物理活化尾气引导到磷酸法外热式活化炉中加热木屑与磷酸的混合物，再将物理活化尾气引导到外热式干燥设备中用于烘干湿炭，实现余热资源综合利用后排放大气。将木屑在磷酸活化过程产生的磷酸活化尾气引导到冷凝器中使磷酸活化尾气中的偏磷酸、焦磷酸和磷酸尾气及水蒸气冷凝为磷酸溶液，进行磷酸回收再利用，最后将磷酸活化尾气进行净化后排放到大气中。
Description
一、技术领域
本发明专利涉及制活性炭的方法与设备，尤其是物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉。
二、背景技术
目前，水蒸气法制活性炭的回转活化炉为内热式，即在转筒内通入空气，炭料与蒸汽活化反应产生的可燃气体在空气助燃下燃烧以直接加热炭料，空气与高温的炭料直接接触，存在炭料被烧失的情况，如申请号为200910104449.1的发明专利“新型回转活化炉”，其特征是炭料从活化炉的一端加入，随着炉身的旋转，炭料向另一端移动，在活化炉内通入活化蒸汽和空气，利用空气助燃活化过程产生的可燃气体以加热炭料，存在空气与炭料直接接触而造成炭料烧失的情况；蒸汽法活化尾气的温度高达600～700℃，通常用于加热余热锅炉制蒸汽后就排放烟囱，排放烟气的温度为300～400℃，仍然较高，不仅是热能浪费，也造成环境热污染；现在磷酸法制活性炭的活化工艺是这样的：将原料木屑与活化剂磷酸溶液混合并捏合均匀后加入到内热式的回转活化炉中，用燃料燃烧产生的烟道气通入回转活化炉中加热木屑与磷酸的混合料，热能消耗较高，烟道气与木屑磷酸混合料逆向移动并直接接触，烟道气中的有害成分如灰尘、焦油和硫的氧化物等有害气体将污染活化料，会增加活性炭产品的灰分含量，影响活性炭产品的质量。为克服单独蒸汽活化法的烟气热能浪费和磷酸活化法热能消耗较大的缺点，已有类似蒸汽活化法与磷酸法相结合的活性炭生产工艺报导，如申请号为200810071166.7的专利“一种物理法化学法一体化活性炭生产工艺”，其特征是蒸汽法和磷酸法活化设备均为内热式的，依然存在着前者空气与高温的炭料直接接触、炭料被烧失的缺点，后者存在烟道气与物料直接接触而污染活化料的弊端。基于上述背景，本专利发明了物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉。
三、发明内容
本专利发明了物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉，果壳炭在外热式活化转炉中用水蒸气活化，活化过程产生的一氧化碳和氢气等可燃气体在内筒中与通入的空气作用下燃烧，通过热辐射和热传导加热内外筒之间的炭料，被加热的炭与水蒸气发生活化反应，炭层不与空气接触，避免炭料的烧失，活化得率较高，制得活性炭的强度较高。将加热过蒸汽法外热式活化转炉后的物理活化尾气用耐热风机引导到磷酸法外热式活化炉中加热木屑与磷酸的混合物，使木屑被活化成活化炭，再用风机将加热用的物理活化尾气引导到外热式干燥设备中用于烘干漂洗后的磷酸活化炭或物理活化炭，实现余热资源综合利用；最后将加热干燥设备用的物理活化尾气引导到烟囱排放大气。本专利所述的物理炭与磷酸炭的协同制备工艺，将木屑在磷酸活化过程产生的磷酸活化尾气用耐酸耐热风机引导到冷凝器中，用水作冷却介质，将磷酸活化尾气中的偏磷酸、焦磷酸和磷酸尾气及水蒸气冷凝为磷酸溶液，进行磷酸回收再利用，最后将经过冷凝处理后的磷酸活化尾气引导到喷淋净化塔中进行水喷淋净化后排放到大气中，减轻或消除磷酸活化气对大气环境的影响。
本专利物理炭与磷酸炭协同生产方法及其蒸汽法外热式活化转炉，所述的蒸汽法外热式活化转炉是由同一轴线的内筒和外筒构成的双筒体，它由冷炉加热用空气管1、活化尾气排出管2、火焰挡板3、加料器4、加料斗5、驱动电机及减速器6、支撑托轮7、外筒壳体8、耐火层9、传动齿轮10、加热内筒11、多孔空气分配管12、刮料板13、出料螺旋14、夹套式冷却料箱15、空气总管16、多孔蒸汽分配管17和内外筒连接固定筋18所组成。在所述蒸汽法外热式活化转炉的外筒壳体内壁设置耐火层9，外筒壳体8与耐火层之间设置隔热层；在外筒壳体内壁安装四根均布的多孔蒸汽分配管17；在加热内筒外壁上设置均布的刮料板13，所述刮料板呈Y形，其顶端与外筒内壁的间距为5～8厘米；在加热内筒内壁上安装四根均布的多孔空气分配管12；加热内筒11、多孔空气分配管12、刮料板13、多孔蒸汽分配管17和内外筒连接固定筋18均用耐高温耐氧化的A330合金加工制成；外筒壳体用耐热钢制成。外筒与内筒之间的环形区域为炭料活化区，外筒壳体与加热内筒的半径差为20～30厘米，内筒为可燃气体燃烧加热区；待活化的炭料经加料斗5通过加料器4连续匀速地加入到本专利所述外热式活化转炉的活化区，随着活化转炉筒体的旋转，炭料从加料端向出料端移动，从多孔蒸汽分配管17喷出的蒸汽与炭料发生活化反应，产生的一氧化碳与氢气等可燃气体在输送活化尾气的引风机作用而被吸到加热内筒11中，在从安装在内筒内壁上的多孔空气分配管12中喷出的空气助燃下燃烧加热内筒，并通过内筒壁的直接热传导和热辐射加热活化区的炭料以达到活化所需要的温度850～900℃，空气不与炭料直接接触，避免常规内热式活化转炉存在空气烧失炭料而降低活化炭得率和活性炭产品强度的缺陷。随着活化转炉筒体的旋转，外筒内壁上堆积的炭料厚度超过5～8厘米的部分就会被刮料板13导流到内筒外壁及刮料板上，既确保外筒内壁上堆积的炭料厚度为5～8厘米，又能让内筒的上方外壁及部分刮料板上都堆积一定量的炭料，堆料面积明显大于常规的内热式活化转炉，炭料的堆积量明显多于常规的内热式活化转炉，炭料的活化效果明显比常规的内热式活化转炉更好，相同时间内的活化产量明显高于常规的内热式活化转炉。
四、附图说明
附图1为本发明所述物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉的尾气协同利用路线图；附图2为本发明所述蒸汽法外热式活化转炉的正立面剖视结构示意图，1为冷炉加热用空气管，2活化尾气排出管，3为火焰挡板，4为加料器，5为加料斗，6为驱动电机及减速器，7为支撑托轮，8为外筒壳体，9为耐火层，10为传动齿轮，11为加热内筒，12为多孔空气分配管，13为刮料板，14为出料螺旋，15为夹套式冷却料箱，16为空气总管；附图3为图2中A-A横截面剖视结构示意图，17多孔蒸汽分配管，18为内外筒连接固定筋，其余部件说明同上。
五、具体实施方式
本发明所述物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉是这样进行操作的，结合附图1和附图2说明如下：先将蒸汽法外热式活化转炉预热，在冷炉启动预热时，将颗粒木炭加入内外筒之间的环形活化区中，并加入一些已点燃的木炭作火源，用风机并经冷炉加热用空气管1向活化区通入空气，开启驱动电机及减速器6，外热式活化转炉开始旋转，木炭在空气的助燃下燃烧加热外筒壳体内壁上的耐火砖，当活化区温度达到850℃时，用待活化的炭化料取代加热用木炭加入到活化区中，并开始通入适量的过热水蒸气，此时关闭冷炉加热用空气，并开启活化用空气阀门，通过空气总管16和多孔空气分配管12向加热内筒中通入空气，点燃活化产生的一氧化碳与氢气等可燃气体，以加热内筒外壁上及活化区中的炭料，活化转炉即由预热阶段转入正常活化状态，在正常活化时，燃烧炭与蒸汽活化反应产生的可燃气体以维持所需要的活化温度，不需要外加燃料。在所述外热式活化转炉正常运行时，炭料经加料斗加入活化区中，随着活化转炉筒体的旋转，炭料向出料端移动，炭料移动到出料端时即掉落到夹套式冷却料箱15中，夹套中通冷却水以对活化料进行冷却，当活化料接近堆满到活化转炉的出料口时，启动出料螺旋14将经冷却后的活化料输出以待后序处理，这样就完成了所述外热式活化转炉的预热启动和正常活化的操作。与此同时，将来自蒸汽法活化转炉的活化尾气引导到磷酸法外热式活化炉中通过夹套式活化圆盘以加热其上面的木屑磷酸混合物，将磷酸法活化炉中下部温度控制在500～600℃，通过吸入适量的空气来调节所需的活化温度，使木屑被活化成活化炭，再用风机将加热磷酸法活化炉用的加热尾气引导到外热式干燥设备中用于烘干漂洗后的磷酸活化炭或物理活化炭，实现余热资源的综合利用；最后将加热干燥设备用的加热尾气引导到烟囱排放大气；将木屑在磷酸活化过程产生的磷酸活化尾气用耐酸耐热风机引导到冷凝器中，用水作冷却介质，将磷酸活化尾气中的偏磷酸、焦磷酸和磷酸尾气及水蒸气冷凝为磷酸溶液，进行磷酸回收再利用，最后将磷酸活化尾气引导到喷淋净化塔中进行水喷淋净化后排放到大气中，减轻或消除磷酸活化尾气对大气环境的影响。
Claims (2)
1.物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉，其特征为：果壳炭在外热式活化转炉中用水蒸气活化，活化过程产生的一氧化碳和氢气等可燃气体在内筒中与通入的空气作用下燃烧，通过热辐射和热传导加热内外筒之间的炭料，被加热的炭与水蒸气发生活化反应，炭层不与空气接触，避免炭料的烧失，活化得率较高，制得活性炭的强度较高；将加热过蒸汽法外热式活化转炉后的物理活化尾气用耐热风机引导到外加热的立式磷酸法活化炉中加热木屑与磷酸的混合物，使木屑被活化成活化炭，再用风机将加热用的物理活化尾气引导到外热式干燥设备中用于烘干漂洗后的磷酸活化炭或物理活化炭，实现余热资源综合利用；最后将加热干燥设备用的物理活化尾气引导到烟囱排放大气；将木屑在磷酸活化过程产生的磷酸活化尾气用耐酸耐热风机引导到冷凝器中，用水作冷却介质，将磷酸活化尾气中的偏磷酸、焦磷酸和磷酸尾气及水蒸气冷凝为磷酸溶液，进行磷酸回收再利用，最后将经过冷凝处理后的磷酸活化尾气引导到喷淋净化塔中进行水喷淋净化后排放到大气中，减轻或消除磷酸活化气对大气环境的影响。
2.根据权利要求1所述的物理炭与磷酸炭协同制备工艺及其蒸汽法外热式活化转炉，其特征为：蒸汽法外热式活化转炉是由同一轴线的内筒和外筒构成的双筒体，它由冷炉加热用空气管(1)、活化尾气排出管(2)、火焰挡板(3)、加料器(4)、加料斗(5)、驱动电机及减速器(6)、支撑托轮(7)、外筒壳体(8)、耐火层(9)、传动齿轮(10)、加热内筒(11)、多孔空气分配管(12)、刮料板(13)、出料螺旋(14)、夹套式冷却料箱(15)、空气总管(16)、多孔蒸汽分配管(17)和内外筒连接固定筋(18)所组成；在所述蒸汽法外热式活化转炉的外筒壳体内壁设置耐火层(9)，外筒壳体(8)与耐火层之间设置隔热层；在外筒壳体内壁安装四根均布的多孔蒸汽分配管(17)；在加热内筒外壁上设置均布的刮料板(13)，所述刮料板呈Y形，其顶端与外筒内壁的间距为5～8厘米；在加热内筒内壁上安装四根均布的多孔空气分配管(12)；加热内筒(11)、多孔空气分配管(12)、刮料板(13)、多孔蒸汽分配管(17)和内外筒连接固定筋(18)均用耐高温耐氧化的A330合金加工制成；外筒壳体用耐热钢制成；外筒与内筒之间的环形区域为炭料活化区，外筒壳体与加热内筒的半径差为20～30厘米，内筒为可燃气体燃烧加热区，空气不与炭料直接接触，避免常规内热式活化转炉存在空气烧失炭料而降低活化炭得率和活性炭产品强度的缺陷；随着活化转炉筒体的旋转，外筒内壁上堆积的炭料厚度超过5～8厘米的部分就会被刮料板(13)导流到内筒外壁及刮料板上，既确保外筒内壁上堆积的炭料厚度为5～8厘米，又能让内筒的上方外壁及部分刮料板上都堆积一定量的炭料，堆料面积明显大于常规的内热式活化转炉，炭料的堆积量明显多于常规的内热式活化转炉，炭料的活化效果明显比常规的内热式活化转炉更好，相同时间内的活化产量明显高于常规的内热式活化转炉。
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|---|---|---|---|---|
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2019
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