CN111392725A - 一种高压水蒸气制备活性炭工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压水蒸气制备活性炭工艺，涉及制备活性炭技术领域，包括以下步骤：S1、将生物炭原料从顶部依次经过预热仓、活化炉和冷却室，完成预热、活化和冷却过程，实现活性炭的制备；S2、在预热仓中，生物炭预热的热量来自于高温热风炉中产生的高温烟气，通过间壁式换热对预热仓中的生物炭进行预热。本发明通过同步对活化炉进行间壁式加热，增加活化炉的压力；较大的活化压力，能够迫使水蒸气进入到生物炭的内部，提高水蒸气对活性炭的活化效果；同时，相比使用磷酸、氯化锌、碳酸钾等化学法而言，利用本发明提出的高压水蒸气法，还具有显著的环保优势。
Description
技术领域
本发明涉及制备活性炭技术领域，尤其涉及一种高压水蒸气制备活性炭工艺。
背景技术
传统的活性炭制备方法之一，是在较高的温度下(>800℃)，使水蒸气作为活化剂，将水蒸气通入到活性炭中，促使水蒸气与生物炭中的活性组分发生化学反应，对生物炭进行“造孔”，实现活性炭的制备。该工艺过程存在两个问题：一是水蒸气与生物炭中活性组分发生化学反应的活化能较大，意味着水蒸气本身并不是优良的活化剂；二是在常压下，水分子难以进入到生物炭的内部，也就意味着水分子主要在生物炭的表面与活性组分进行反应，或者说，水蒸气的“造孔”能力较弱，为此我们设计出了一种高压水蒸气制备活性炭工艺来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高压水蒸气制备活性炭工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高压水蒸气制备活性炭工艺，包括生物炭、水蒸气发生器、高温热风炉、电磁阀、物料提升机、缓冲料仓、生物炭落料阀、预热仓、预热炭落料阀、活化炉、高温活性炭落料阀、冷却室、活性炭落料阀、活性炭提升机、活性炭装包、水泵、冷却水塔、喷淋塔、喷淋泵、污水罐、活化尾气、引风机、烟囱，其中，
所述物料提升机的出料端设置在缓冲料仓的上方，所述缓冲料仓、活化炉、冷却室与活性炭提升机依次连接，所述预热仓一侧的输出端与引风机和烟囱连接，所述活化炉一侧的输入端与高温热风炉和水蒸气发生器连接，所述活化炉一侧的输出端与喷淋塔连接；所述喷淋塔上连接有第一循环管路和喷淋泵，所述喷淋塔底部的输出端与污水罐连接，所述冷却室上连接有第二循环管路，所述冷却水塔和水泵依次安装在第二循环管路上；
一种高压水蒸气制备活性炭工艺，包括以下步骤：
S1、将生物炭原料从顶部依次经过预热仓、活化炉和冷却室，完成预热、活化和冷却过程，实现活性炭的制备；
S2、在预热仓中，生物炭预热的热量来自于高温热风炉中产生的高温烟气，通过间壁式换热对预热仓中的生物炭进行预热；
S3、在活化炉中，活化过程的热量来自于高温热风炉中产生的高温烟气，通过间壁式换热对活化炉中活性炭的活化过程提供必要的热量；同时，通过水蒸气发生器为活化炉中活性炭的活化提供高压水蒸气；
S4、活化炉的密封通过两个落料阀、两个水蒸气电磁阀的关闭来实现；
S5、冷却室中活性炭的冷却，通过间壁式冷却实现。
优选的，所述生物炭落料阀安装在缓冲料仓和预热仓之间，所述预热炭落料阀安装在预热仓和活化炉之间，所述高温活性炭落料阀安装在活化炉和冷却室之间，所述活化炉与水蒸气发生器和喷淋塔之间均安装电磁阀。
优选的，所述污水罐的顶端与引风机之间连接有管道，所述活化尾气流动在管道内部。
优选的，所述步骤S1中，所述生物炭在重力作用下依次经过预热仓、活化炉和冷却室，整个过程为半连续式生产。
优选的，所述步骤S2中，生物炭在预热仓内的停留时间为30～300min，其离开预热仓的温度为200～600℃。
优选的，所述步骤S3中，生物炭在活化炉内的停留时间为30～300min，水蒸气流量为0.1～100kg/kg生物炭，活化温度为700～1100°C，压力为200～20000KPa；另外高温烟气通过间壁式方式对活化炉中的活性炭活化过程提供热量。
优选的，所述步骤S4中，两个落料阀可以是半球阀、盘阀中的一种或多种，水蒸气阀可以是电磁阀、流量控制阀中的一种或多种。
优选的，步骤S5中，在冷却室中通过间壁式方式对活性炭进行降温冷却。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出通过采用密封活化炉的方式，将一定压力的水蒸气密封在活化炉中，同步对活化炉进行间壁式加热，增加活化炉的压力；较大的活化压力，能够迫使水蒸气进入到生物炭的内部，提高水蒸气对活性炭的活化效果；同时，相比使用磷酸、氯化锌、碳酸钾等化学法而言，利用本发明提出的高压水蒸气法，还具有显著的环保优势。
附图说明
图1为本发明提出的一种高压水蒸气制备活性炭工艺的工作流程图。
图中：1生物炭、2水蒸气发生器、3高温热风炉、4电磁阀、5物料提升机、6缓冲料仓、7生物炭落料阀、8预热仓、9预热炭落料阀、10活化炉、11高温活性炭落料阀、12冷却室、13活性炭落料阀、14活性炭提升机、15活性炭装包、16水泵、17冷却水塔、18喷淋塔、19喷淋泵、20污水罐、21活化尾气、22引风机、23烟囱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种高压水蒸气制备活性炭工艺，包括生物炭1、水蒸气发生器2、高温热风炉3、电磁阀4、物料提升机5、缓冲料仓6、生物炭落料阀7、预热仓8、预热炭落料阀9、活化炉10、高温活性炭落料阀11、冷却室12、活性炭落料阀13、活性炭提升机14、活性炭装包15、水泵16、冷却水塔17、喷淋塔18、喷淋泵19、污水罐20、活化尾气21、引风机22、烟囱23，其中，
物料提升机5的出料端设置在缓冲料仓6的上方，缓冲料仓6、活化炉10、冷却室12与活性炭提升机14依次连接，预热仓8一侧的输出端与引风机22和烟囱23连接，活化炉10一侧的输入端与高温热风炉3和水蒸气发生器2连接，活化炉10一侧的输出端与喷淋塔18连接；喷淋塔18上连接有第一循环管路和喷淋泵19，喷淋塔18底部的输出端与污水罐20连接，冷却室12上连接有第二循环管路，冷却水塔17和水泵16依次安装在第二循环管路上；生物炭落料阀7安装在缓冲料仓6和预热仓8之间，预热炭落料阀9安装在预热仓8和活化炉10之间，高温活性炭落料阀11安装在活化炉10和冷却室12之间，活化炉10与水蒸气发生器2和喷淋塔18之间均安装电磁阀4，污水罐20的顶端与引风机22之间连接有管道，活化尾气21流动在管道内部；
实施例一
一种高压水蒸气制备活性炭工艺，包括以下步骤：
S1、将生物炭1原料从顶部依次经过预热仓8、活化炉10和冷却室12，完成预热、活化和冷却过程，实现活性炭的制备；
S2、在预热仓8中，生物炭1预热的热量来自于高温热风炉3中产生的高温烟气，通过间壁式换热对预热仓8中的生物炭1进行预热；
S3、在活化炉10中，活化过程的热量来自于高温热风炉3中产生的高温烟气，通过间壁式换热对活化炉10中活性炭的活化过程提供必要的热量；同时，通过水蒸气发生器2为活化炉中活性炭的活化提供高压水蒸气；
S4、活化炉10的密封通过两个落料阀、两个水蒸气电磁阀的关闭来实现；
S5、冷却室中活性炭的冷却，通过间壁式冷却实现。
其中，步骤S1中，生物炭1在重力作用下依次经过预热仓、活化炉和冷却室，整个过程为半连续式生产；步骤S2中，生物炭在预热仓内的停留时间为30～300min，其离开预热仓的温度为200～600°C；步骤S3中，生物炭在活化炉内的停留时间为30～300min，水蒸气流量为0.1～100kg/kg生物炭，活化温度为700～1100℃，压力为200～20000KPa；另外高温烟气通过间壁式方式对活化炉中的活性炭活化过程提供热量；步骤S4中，两个落料阀可以是半球阀、盘阀中的一种或多种，水蒸气阀可以是电磁阀、流量控制阀中的一种或多种；步骤S5中，在冷却室中通过间壁式方式对活性炭进行降温冷却。
具体地，如图1所示，通过生物炭1运输车将生物炭1运输至场地内；水蒸气发生器2为生物炭1的活化提供高温水蒸气，高温水蒸气经电磁阀4后，进入到活化炉10中；高温热风炉3以高温烟气为热量传递的媒介，在活化炉10内通过间壁式传热，为生物炭1的活化过程提供热量；生物炭通过物料提升机5上料至顶部的6-缓冲料仓，经过生物炭落料阀7进入到预热仓8中，在预热仓8中，高温热风对生物炭1进行预热；经预热后的生物炭1通过预热炭落料阀9落入到活化炉10中，在活化炉10中，通过4-电磁阀、5-电磁阀对水蒸气进行密封，通过预热炭落料阀9、高温活性炭落料阀11，对活化炉10进行密封，根据工艺需要对活化炉10的压力进行调控，维持活化炉10的高温高压条件，生物炭1在活化炉10中进行充分的活化，并转化为高温活性炭；待一定活化时间后，高温活性炭经高温活性炭落料阀11下落到冷却室12中，经过间壁式的冷却、降温至室温后，活性炭经活性炭落料阀13下落至活性炭提升机14，输送至活性炭装包机15；
其中，冷却室12的冷量由冷却水塔17提供，冷却水塔17中的冷却水经水泵16作用进入冷却室12的夹套中，通过间壁式传热，将活性炭中的热量传导至冷却水中后，返回值冷却水塔17。
在活化炉10中完成生物炭1的活化后，活化炉10中的高压水蒸气夹带着活化过程中产生的活化气体经电磁阀6进入到喷淋塔18中，在喷淋泵19的作用下将活化气体中的可冷凝组分喷淋冷却，并收集到污水罐20中待处理；不可冷凝的活化尾气21从喷淋塔18中离开，经引风机22作用进入到烟囱23中排放。
本发明提出通过采用密封活化炉的方式，将一定压力的水蒸气密封在活化炉中，同步对活化炉进行间壁式加热，增加活化炉的压力；较大的活化压力，能够迫使水蒸气进入到生物炭的内部，提高水蒸气对活性炭的活化效果；同时，相比使用磷酸、氯化锌、碳酸钾等化学法而言，利用本发明提出的高压水蒸气法，还具有显著的环保优势。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，包括生物炭(1)、水蒸气发生器(2)、高温热风炉(3)、电磁阀(4)、物料提升机(5)、缓冲料仓(6)、生物炭落料阀(7)、预热仓(8)、预热炭落料阀(9)、活化炉(10)、高温活性炭落料阀(11)、冷却室(12)、活性炭落料阀(13)、活性炭提升机(14)、活性炭装包(15)、水泵(16)、冷却水塔(17)、喷淋塔(18)、喷淋泵(19)、污水罐(20)、活化尾气(21)、引风机(22)、烟囱(23)，其中，
所述物料提升机(5)的出料端设置在缓冲料仓(6)的上方，所述缓冲料仓(6)、活化炉(10)、冷却室(12)与活性炭提升机(14)依次连接，所述预热仓(8)一侧的输出端与引风机(22)和烟囱(23)连接，所述活化炉(10)一侧的输入端与高温热风炉(3)和水蒸气发生器(2)连接，所述活化炉(10)一侧的输出端与喷淋塔(18)连接；所述喷淋塔(18)上连接有第一循环管路和喷淋泵(19)，所述喷淋塔(18)底部的输出端与污水罐(20)连接，所述冷却室(12)上连接有第二循环管路，所述冷却水塔(17)和水泵(16)依次安装在第二循环管路上；
一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将生物炭(1)原料从顶部依次经过预热仓(8)、活化炉(10)和冷却室(12)，完成预热、活化和冷却过程，实现活性炭的制备；
S2、在预热仓(8)中，生物炭(1)预热的热量来自于高温热风炉(3)中产生的高温烟气，通过间壁式换热对预热仓(8)中的生物炭(1)进行预热；
S3、在活化炉(10)中，活化过程的热量来自于高温热风炉(3)中产生的高温烟气，通过间壁式换热对活化炉(10)中活性炭的活化过程提供必要的热量；同时，通过水蒸气发生器(2)为活化炉中活性炭的活化提供高压水蒸气；
S4、活化炉(10)的密封通过两个落料阀、两个水蒸气电磁阀的关闭来实现；
S5、冷却室中活性炭的冷却，通过间壁式冷却实现。
2.根据权利要求1所述的一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，所述生物炭落料阀(7)安装在缓冲料仓(6)和预热仓(8)之间，所述预热炭落料阀(9安装在预热仓(8)和活化炉(10)之间，所述高温活性炭落料阀(11)安装在活化炉(10)和冷却室(12)之间，所述活化炉(10)与水蒸气发生器(2)和喷淋塔(18)之间均安装电磁阀(4)。
3.根据权利要求1所述的一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，所述污水罐(20)的顶端与引风机(22)之间连接有管道，所述活化尾气(21)流动在管道内部。
4.根据权利要求1所述的一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述生物炭(1)在重力作用下依次经过预热仓、活化炉和冷却室，整个过程为半连续式生产。
5.根据权利要求1所述的一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，所述步骤S2中，生物炭在预热仓内的停留时间为30～300min，其离开预热仓的温度为200～600℃。
6.根据权利要求1所述的一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，所述步骤S3中，生物炭在活化炉内的停留时间为30～300min，水蒸气流量为0.1～100kg/kg生物炭，活化温度为700～1100℃，压力为200～20000KPa；另外高温烟气通过间壁式方式对活化炉中的活性炭活化过程提供热量。
7.根据权利要求1所述的一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，所述步骤S4中，两个落料阀可以是半球阀、盘阀中的一种或多种，水蒸气阀可以是电磁阀、流量控制阀中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种高压水蒸气制备活性炭工艺，其特征在于，所述步骤S5中，在冷却室中通过间壁式方式对活性炭进行降温冷却。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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