CN111672475A - 一种用于处理活性炭的一体化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于处理活性炭的一体化设备，包括机架、反应釜、真空泵、驱动系统和温控系统，工作时，将一定量的原活性炭加入反应釜中，利用真空泵和真空管能够对反应釜内抽真空，同时利用温控系统控制反应釜内维持一定温度，浸渍操作时，将原料液通入反应釜内，驱动系统能够通过转轴带动反应釜转动，浸渍完成残液排出后，温控系统继续对反应釜加热，反应釜继续转动对反应釜内物料进行真空低温干燥，成品制作完成后导出。本发明的用于处理活性炭的一体化设备将所有处理工艺集中在一个设备中完成，大幅降低了物料周转时间和物料损失，降低了生产成本；同时，通过真空浸渍改变了吸附动力学，提高了负载效率，节省了操作时间，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭处理设备及相关配套设施技术领域，特别是涉及一种用于处理活性炭的一体化设备。
背景技术
室内空气污染是人类高度关注的问题之一，尤其以甲醛污染最具有代表性。吸附技术是室内空气净化的主要方法之一，由于具有容量大、见效快、操作简便、无二次污染等优点，吸附法成为主要的空气净化手段。
活性炭是吸附法中常用的一类吸附剂，通过浸渍改性等手段以吸附特定污染物是工业上较为常见的方法，使用传统设备进行的活性炭处理工艺中，主要有装载溶液、装载活性炭、负载、抽滤/离心、常温干燥等流程，但工艺流程由于缺乏考虑工艺创新设计和全局集成，存在主要问题如下：(1)负载操作周期长，生产效率低：准备好的浸渍液和活性炭需要分别输送到反应釜进行浸渍，运输过程耗时长耗能高，浸渍过程耗时长；(2)活性炭和浸渍液周转多个设备和工序，物料损失大，劳动力成本高：在活性炭和浸渍液输送周转过程中不可避免的造成物料损失，多个设备的维护清洁增加了额外成本；(3)干燥温度偏高，存在安全隐患和能耗高的问题；(4)工艺参数不合理，物料损耗高，负载效果不理想：活性炭的负载效率受到操作压力，浸渍时间，浸渍液浓度，浸渍比，温度，pH值等影响，当前工艺没有针对这些参数进行优化调整，造成负载效果差，工艺过程能耗增加；(5)缺乏有效的前处理和溶液回收工序，造成原材料的大料损耗：未经处理的活性炭中含有大量杂质和粉尘，不仅污染环境还会堵塞活性炭孔，影响其负载性能。浸渍完成后活性炭与浸渍液直接进入带孔的储罐中分离，浸渍液直接排放造成极大的浪费；(6)污染大，生产环境恶劣：工艺流程长，设备占地面积大，噪音污染严重；(7)在浸渍液与活性炭接触，进入活性炭微孔时有大量气体排出，同时气体携带的活性炭粉尘严重污染环境并影响操作人员的身体健康。
总之，目前生产过程使用的设备过多、操作复杂、耗工、耗时、耗能量大，缺乏稳定性，同时不同工艺之间缺乏科学的工艺连接和设备布局，导致物料周转浪费大、人工成本高。
因此，如何改变现有技术中，活性炭处理设备无法同时实现真空浸渍、抽滤、真空低温干燥一系列处理工艺，从而导致的生产成本高、资源消耗高、生产效率低的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于处理活性炭的一体化设备，以解决上述现有技术存在的问题，使处理设备集活性炭真空浸渍、抽滤、干燥处理功能于一身，降低生产成本，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于处理活性炭的一体化设备，包括机架、反应釜、真空泵、驱动系统和温控系统，所述反应釜具有料口，所述料口设置阀门，所述真空泵通过真空管与所述反应釜的内腔相连通，所述真空管伸入所述反应釜内腔的一端设置过滤网，所述反应釜还设置温度显示器和压力显示器，所述温度显示器能够监测所述反应釜的腔体内温度，所述压力显示器能够监测所述反应釜的腔体内的压力，所述反应釜还与原料液罐相连通，所述原料液罐能够向所述反应釜内输送原料液，所述反应釜还通过进气管与外界环境相连通，所述进气管伸入所述反应釜内腔的一端连接有喷头，所述进气管的另一端设置进气阀；所述驱动系统包括驱动电机和转轴，所述转轴可转动地设置于所述机架上，所述转轴与所述反应釜相连，所述驱动电机与所述转轴传动相连，所述驱动电机能够带动所述转轴转动；所述反应釜的外部套装有夹套，所述夹套与所述反应釜的外壁之间具有间隙并形成换热腔体，所述温控系统与所述换热腔体相连通。
优选地，所述进气管还连接有真空表。
优选地，所述反应釜与所述真空泵之间还设置缓冲罐。
优选地，所述缓冲罐与所述反应釜之间还设置过滤装置。
优选地，所述驱动系统还包括涡轮减速机，所述驱动电机与所述涡轮减速机传动相连，所述涡轮减速机通与所述转轴通过链条传动相连。
优选地，所述转轴包括主动轴和从动轴，所述主动轴和所述从动轴分别设置于所述反应釜的相对的两侧，所述主动轴与所述涡轮减速机相连。
优选地，所述换热腔体内设置换热盘管，所述换热盘管与外部换热介质源相连通，外部换热介质源能够向所述换热盘管内输送换热介质，所述温控系统能够监测并控制换热介质的温度。
优选地，所述反应釜为双锥反应釜，所述转轴的轴线与所述反应釜的轴线相垂直，所述反应釜还设置人孔，所述人孔处设置釜盖，所述釜盖与所述反应釜可拆卸连接，所述釜盖与所述反应釜之间设置密封元件。
优选地，所述反应釜还设置排污口，所述排污口设置排污阀门。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的用于处理活性炭的一体化设备，包括机架、反应釜、真空泵、驱动系统和温控系统，反应釜具有料口，料口设置阀门，真空泵通过真空管与反应釜的内腔相连通，真空管伸入反应釜内腔的一端设置过滤网，反应釜还设置温度显示器和压力显示器，温度显示器能够监测反应釜的腔体内温度，压力显示器能够监测反应釜的腔体内的压力，反应釜还与原料液罐相连通，原料液罐能够向反应釜内输送原料液，反应釜还通过进气管与外界环境相连通，进气管伸入反应釜内腔的一端连接有喷头，进气管的另一端设置进气阀；驱动系统包括驱动电机和转轴，转轴可转动地设置于机架上，转轴与反应釜相连，驱动电机与转轴传动相连，驱动电机能够带动转轴转动；反应釜的外部套装有夹套，夹套与反应釜的外壁之间具有间隙并形成换热腔体，温控系统与换热腔体相连通。工作时，将一定量的原活性炭加入反应釜中，利用真空泵和真空管能够对反应釜内抽真空，同时利用温控系统控制反应釜内维持一定温度，浸渍操作时，将原料液通入反应釜内，驱动系统能够通过转轴带动反应釜转动，浸渍完成残液排出后，温控系统继续对反应釜加热，反应釜继续转动对反应釜内物料进行真空低温干燥，成品制作完成后导出。本发明的用于处理活性炭的一体化设备将所有处理工艺集中在一个设备中完成，大幅降低了物料周转时间和物料损失，降低了生产成本；同时，通过真空浸渍改变了吸附动力学，提高了负载效率，节省了操作时间；其次，本发明可以减小设备占地面积，消除噪声污染，杜绝气体携带的活性炭粉尘扩散到环境中，减少了物料损失和环境污染，提高了生产安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的用于处理活性炭的一体化设备的结构示意图；
其中，1为机架，2为反应釜，3为真空泵，4为驱动系统，5为温控系统，6为料口，7为真空管，8为喷头，9为过滤网，10为温度显示器，11为压力显示器，12为驱动电机，13为转轴，14为夹套，15为进气阀，16为真空表，17为缓冲罐，18为过滤装置，19为涡轮减速机，20为换热盘管，21为排污口，22为釜盖，23为进气管。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于处理活性炭的一体化设备，以解决上述现有技术存在的问题，使处理设备集活性炭真空浸渍、抽滤、干燥处理功能于一身，降低生产成本，提高生产效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1，图1为本发明的用于处理活性炭的一体化设备的结构示意图。
本发明提供一种用于处理活性炭的一体化设备，包括机架1、反应釜2、真空泵3、驱动系统4和温控系统5，反应釜2具有料口6，料口6设置阀门，真空泵3通过真空管7与反应釜2的内腔相连通，真空管7伸入反应釜2内腔的一端设置过滤网9，反应釜2还设置温度显示器10和压力显示器11，温度显示器10能够监测反应釜2的腔体内温度，压力显示器11能够监测反应釜2的腔体内的压力，反应釜2还与原料液罐相连通，原料液罐能够向反应釜2内输送原料液，反应釜2还通过进气管23与外界环境相连通，进气管23伸入反应釜2内腔的一端连接有喷头8，进气管23的另一端设置进气阀15；驱动系统4包括驱动电机12和转轴13，转轴13可转动地设置于机架1上，转轴13与反应釜2相连，驱动电机12与转轴13传动相连，驱动电机12能够带动转轴13转动；反应釜2的外部套装有夹套14，夹套14与反应釜2的外壁之间具有间隙并形成换热腔体，温控系统5与换热腔体相连通。
利用本发明的用于处理活性炭的一体化设备的处理工艺，包括如下步骤：
步骤一、将一定量的原活性炭加入反应釜2中，检查其气密性后使用真空泵3抽真空至反应釜2腔体内压力为0.05MPa，维持温度在室温，持续20min。
步骤二、将原料液按照浸渍比为3的比例抽入反应釜2后密封，边浸渍边转动(驱动系统4带动反应釜2转动)，浸渍时维持压力为常压0.1MPa，反应釜2的转动方式为每15分钟转动45秒，共转动90秒。此处添加的原料液为现有技术中活性炭浸渍用原料液，为本领域技术人员的惯用手段，不再赘述。
步骤三、浸渍完成后残液通过料口6流出，反应釜2继续边加热边转动进行真空低温干燥，每正向转动47秒停3秒后反向转动相同时间(此处正向反向均相对而言，并未作严格规定)，先将反应釜2内的温度通过温控系统5通入换热腔体的导热介质加热升至90-110℃后，再通过真空泵3抽真空使反应釜2内压力为0.4-0.6MPa，维持温度为70-90℃并保持2h-4h，当水分率为1％-5％时通过温控系统5监测到温度为40℃以下后将成品炭移出。
通过试验记录数据得到的计算结果如表1所示，与现有技术中活性炭处理流程相比，在相同的产品水分率和填充密度要求下，成品炭的FCADR值提升了32.17％。
表1新工艺及车间FCADR数据对比
本发明的用于处理活性炭的一体化设备将上述所有工艺集中在一个设备中完成，大幅降低了物料周转时间和物料损失，降低了生产成本；同时，通过真空浸渍改变了吸附动力学，提高了负载效率，节省了操作时间；其次，通过对操作压力、浸渍时间、浸渍液初始浓度、浸渍比、温度和干燥温度等参数的优化，提升了产品的性能；此外，本发明可以减小设备占地面积，消除噪声污染，杜绝气体携带的活性炭粉尘到环境中。因此，本工艺无论在操作周期、生产效率、物料损失、工艺能耗、安全问题等方面都具有显著的优越性。
另外，真空管7伸入反应釜2内的一端连接有过滤网9，对反应釜2抽真空时过滤网9能够避免物流进入真空管；进气管23通过进气阀15与外界环境相连通，便于控制反应釜2内压力，进气管23伸入反应釜2内腔的一端连接有喷头8，通过喷头8向反应釜2内通入空气，即利用喷头8向反应釜2内喷吹，将沾附在喷头8处的原料吹落，避免物料堵塞喷头8，同时减少物料损失，进气管23连接有真空表16，便于监测反应釜2内压力。
具体地，反应釜2与真空泵3之间还设置缓冲罐17，设备工作过程中，物料中的液体可能会进入真空管7中，缓冲罐17能够储存进入真空管7中的液体，为真空泵3提供有效保护。
在本具体实施方式中，缓冲罐17与反应釜2之间还设置过滤装置18，能够进一步过滤掉进入真空管7的物料。
更具体地，驱动系统4还包括涡轮减速机19，驱动电机12与涡轮减速机19传动相连，涡轮减速机19通与转轴13通过链条传动相连，驱动系统4固定在机架1上，提高反应釜2转动的稳定性。
其中，转轴13包括主动轴和从动轴，主动轴和从动轴分别设置于反应釜2的相对的两侧，为反应釜2提供稳定支撑，提高反应釜2转动可靠性，主动轴与涡轮减速机19相连。
进一步地，换热腔体内设置换热盘管20，换热盘管20与外部换热介质源相连通，外部换热介质源能够向换热盘管20内输送换热介质，温控系统5能够监测并控制换热介质的温度，温控系统5通过控制换热盘管20内的换热介质的温度达到改变反应釜2内温度的目的，换热介质不断循环流动，与反应釜2进行热交换。
其中，反应釜2为双锥反应釜2，转轴13的轴线与反应釜2的轴线相垂直，增强反应釜2转动时对原料的搅拌作用，反应釜2还设置人孔，方便操作人员清洁养护，人孔处设置釜盖22，釜盖22与反应釜2可拆卸连接，釜盖22与反应釜2之间设置密封元件，提高反应釜2的密封性能。向反应釜2内添加物料以及残液流出均通过料口6实现，料口6处设置阀门和滤网，添加物料时打开阀门和滤网，利用泵体向反应釜2内输送物料，待残液流出时，只打开阀门，滤网能够防止物料流出。
此外，反应釜2还设置排污口21，排污口21设置排污阀门，便于反应结束后排出废物。
本发明的用于处理活性炭的一体化设备工作时，将一定量的原活性炭加入反应釜2中，利用真空泵3和真空管7能够对反应釜2内抽真空，同时利用温控系统5控制反应釜2内维持一定温度，浸渍操作时，将原料液通入反应釜2内，驱动系统4能够通过转轴13带动反应釜2转动，浸渍完成残液排出后，温控系统5继续对反应釜2加热，反应釜2继续转动对反应釜2内物料进行真空低温干燥，成品制作完成后导出。本发明的用于处理活性炭的一体化设备将所有处理工艺集中在一个设备中完成，大幅降低了物料周转时间和物料损失，降低了生产成本；同时，通过真空浸渍改变了吸附动力学，提高了负载效率，节省了操作时间，提高了生产效率；其次，本发明可以减小设备占地面积，消除噪声污染，杜绝气体携带的活性炭粉尘扩散到环境中，减少了物料损失和环境污染，提高了生产安全性。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：包括机架、反应釜、真空泵、驱动系统和温控系统，所述反应釜具有料口，所述料口设置阀门，所述真空泵通过真空管与所述反应釜的内腔相连通，所述真空管伸入所述反应釜内腔的一端设置过滤网，所述反应釜还设置温度显示器和压力显示器，所述温度显示器能够监测所述反应釜的腔体内温度，所述压力显示器能够监测所述反应釜的腔体内的压力，所述反应釜还与原料液罐相连通，所述原料液罐能够向所述反应釜内输送原料液，所述反应釜还通过进气管与外界环境相连通，所述进气管伸入所述反应釜内腔的一端连接有喷头，所述进气管的另一端设置进气阀；所述驱动系统包括驱动电机和转轴，所述转轴可转动地设置于所述机架上，所述转轴与所述反应釜相连，所述驱动电机与所述转轴传动相连，所述驱动电机能够带动所述转轴转动；所述反应釜的外部套装有夹套，所述夹套与所述反应釜的外壁之间具有间隙并形成换热腔体，所述温控系统与所述换热腔体相连通。
2.根据权利要求1所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述进气管还连接有真空表。
3.根据权利要求2所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述反应釜与所述真空泵之间还设置缓冲罐。
4.根据权利要求3所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述缓冲罐与所述反应釜之间还设置过滤装置。
5.根据权利要求1所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述驱动系统还包括涡轮减速机，所述驱动电机与所述涡轮减速机传动相连，所述涡轮减速机通与所述转轴通过链条传动相连。
6.根据权利要求5所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述转轴包括主动轴和从动轴，所述主动轴和所述从动轴分别设置于所述反应釜的相对的两侧，所述主动轴与所述涡轮减速机相连。
7.根据权利要求1所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述换热腔体内设置换热盘管，所述换热盘管与外部换热介质源相连通，外部换热介质源能够向所述换热盘管内输送换热介质，所述温控系统能够监测并控制换热介质的温度。
8.根据权利要求1所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述反应釜为双锥反应釜，所述转轴的轴线与所述反应釜的轴线相垂直，所述反应釜还设置人孔，所述人孔处设置釜盖，所述釜盖与所述反应釜可拆卸连接，所述釜盖与所述反应釜之间设置密封元件。
9.根据权利要求8所述的用于处理活性炭的一体化设备，其特征在于：所述反应釜还设置排污口，所述排污口设置排污阀门。
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- 2020-07-23 CN CN202010717949.9A patent/CN111672475A/zh active Pending
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