CN112209377A - 一种活性炭生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活性炭生产工艺，包括以下步骤：S1,原料筛分；S2,活化，将熟料置于锅炉中，加入活化剂进行无氧氛围活化，活化时间为8‑10小时，操作过程中进行耙、控、调；S3,碾碎筛分；S4，酸洗漂洗，往料筒内加入一定量的水与32％‑36％浓度的盐酸，稀释至约5％的溶液，同时打开料筒下方的超声波装置，用蒸汽煮3‑4小时，降温后滤干注入清水，此时超声波装置不停机，将水滤干后取出物料；S5,烘干，将物料投入烘干炉中进行烘干，经烘干处理后得到活性炭；S6,筛分包装。利用超声波装置产生的超声波对料筒内的水体进行空化作用，有效的将活性炭上的重金属分离出来，极大的提高了活性炭的纯净度，增加了产品的质量。

Description

一种活性炭生产工艺
技术领域
本发明涉及活性炭技术领域，尤其是涉及一种活性炭生产工艺。
背景技术
活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料(果壳、煤、木材等)在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分(此过程称为炭化)，然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构(此过程称为活化)。由于活化的过程是一个微观过程，即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀，所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。活性炭表面的微孔直径大多在2～50nm之间，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为500～1500m2，活性炭的一切应用，几乎都基于活性炭的这一特点。
现有的技术中，活性炭的生产工艺主要采用物理活化法，物理活化法则是将兰炭烘干,用二氧化碳或水蒸气在高温下活化一定时间后经酸洗、水洗以及烘干工序后即得产品。其中，活性炭进行酸洗主要是为了去除活性炭里面的杂质，更多是重金属，另外一方面就是为了调节活性炭的PH值。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：然而在对活性炭进行酸洗工序后，其中的重金属析出附着在活性炭的表面，将使用后的酸洗液排出后往料筒内注入清水，当水没到桶上面的排水口，等悬浮物从排水口流干净时停水，然后将清水排出再进行烘干。在此过程中由于重金属的密度比水大，很难将附着在活性炭表面的重金属去除干净，这就导致活性炭表面附着大量的重金属，从而影响活性炭的吸附性能，降低产品的质量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种活性炭生产工艺，其在洗碳的过程中利用超声波装置产生的超声波对料筒内的水体进行空化作用，有效的将活性炭上的重金属分离出来，极大的提高了活性炭的纯净度，增加了产品的质量。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种活性炭生产工艺，包括以下步骤：
S1,原料筛分，按生产要求利用直线筛将所述原料筛分成果壳与炭化料，所述果壳送入高温炉中进行无氧氛围碳化，碳化处理后与所述炭化料混合得到熟料；
S2,活化，将所述熟料置于锅炉中，加入活化剂进行无氧氛围活化，活化时间为8-10小时，操作过程中进行耙、控、调；
S3,碾碎筛分，将活化后得到的产物推到卸料池进行持续卸料，利用提升送料机将炭送到破碎机，经所述破碎机破碎后自动流到直线振动筛，按不同规格分检到不同料筒内；
S4，酸洗漂洗，往所述料筒内加入一定量的水与32％-36％浓度的盐酸，稀释至约5％的溶液，同时打开料筒下方的超声波装置，用蒸汽煮3-4小时，降温后滤干注入清水，此时所述超声波装置不停机，将水滤干后取出物料；
S5,烘干，将所述物料投入烘干炉中进行烘干，经烘干处理后得到活性炭；
S6,筛分包装，对所述活性炭进行筛分，经检验合格后包装入库保存。
通过上述技术方案，本发明在生产活性炭的过程中，改良了传统的酸洗水洗方法，一方面酸洗时用蒸汽对料筒进行加热，加上超声波装置产生的超声波作用于酸洗液中，产生的空化作用进一步提高了酸洗时的化学反应速率。另一方面用清水冲洗时，超声波的空化作用对活性炭进行水流的冲击，能够将活性炭上的重金属分离出来，极大的提高了活性炭的纯净度，增加了产品的质量。同时多次筛分使得产出的活性炭尺寸规格与质量远远超出行业的标准，具有较强的经济推广价值，有利于大规模的生产应用。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S2中，所述活化过程中，控制所述锅炉的温度为800-1000℃，气压为2-3kpa。
通过上述技术方案，在活化过程保证温度与气压在此范围内，有利于产品的活化，能够使得熟料中具有氧化性的高温活化气体无序碳原子及杂原子发生反应，使原来封闭的孔打开，进而基本微晶表面暴露，然后活化气体与基本微晶表面上的碳原子继续发生氧化反应，使孔隙不断扩大。一些不稳定的炭因气化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物气体，从而产生新的孔隙，同时焦油和未炭化物等也被除去，最终得到活性炭产品。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述耙为对所述锅炉内的熟料做翻动处理，所述翻动处理的间隔时间为0.5小时；
所述控为调节炉温，在所述炉温低时减气，所述炉温高时加气，把炉温控制在800-850℃为最佳活化；
所述调为根据所述锅炉的气压变化调节气阀，并定期清理火道。
通过上述技术方案，翻动处理能够保证熟料各个部分受热均匀，防止氧化，保证产出炭。随时调节气阀，做到合理调配，保障用气，适量用气，提高了资源的利用率。定期清理火道使得锅炉随时保持畅通，保证生产用气。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S4中，所述料筒中设置有过滤网，所述过滤网上固定有磁铁。
通过上述技术方案，打开超声波装置，超声波装置对溶液进行空化作用。其形成的气泡一方面加速了酸洗时的反应速率，另一方面气泡对活性炭内外表面的重金属附着物进行冲击使其脱落。并且带动重金属颗粒使其上升吸附在磁铁上，有效的去除了活性炭表面的重金属，提高了活性炭的吸附性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述锅炉将其产生的部分水蒸汽通过水蒸汽输送管道送往所述酸洗漂洗工序使用的漂洗设备进行供热；
所述锅炉将其排出的部分烟气通过烟气输送管道送往所述烘干工序使用的成品烘干设备进行供热。
通过上述技术方案，一方面利用活化反应排出的烟气(蕴含大量热量)提供给烘干锅炉进行供热，加热产生水蒸汽送至漂洗设备进行供热，实现能量的循环重复再利用，使能量系统取得基本平衡，实现了活性炭生产过程的“零煤耗”，达到节能减排效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S2中，所述活化剂为磷酸、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯中的一种或几种。
通过上述技术方案，这些化学药品都可对原料的活化有一定的促进作用，活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用，并且能够使原料中的碳氢化合物所含有的氢和氧分解脱离，以H2O、CH4等小分子形式逸出，从而产生大量孔隙。此外，化学活化剂能够抑制焦油副产物的形成，避免焦油堵塞热解过程中生成的细孔，从而可以提高活性炭的产出率。并且将物理法化学法进行一体化，减少了中间环节，提高了生产效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤S4中，所述超声波装置的超声条件为超声频率30kHz、超声功率600-850W。
通过上述技术方案，此范围内的超声条件使得超声波产生的一定强度的空化作用，从而保证活性炭能够与重金属分离，实用性强。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明在生产活性炭的过程中，改良了传统的酸洗水洗方法，一方面酸洗时用蒸汽对料筒进行加热，加上超声波装置产生的超声波作用于酸洗液中，产生的空化作用进一步提高了酸洗时的化学反应速率。另一方面用清水冲洗时，超声波的空化作用对活性炭进行水流的冲击，能够将活性炭上的重金属分离出来，极大的提高了活性炭的纯净度，增加了产品的质量。同时多次筛分使得产出的活性炭尺寸规格与质量远远超出行业的标准，具有较强的经济推广价值，有利于大规模的生产应用。
2.打开超声波装置，超声波装置对溶液进行空化作用。其形成的气泡一方面加速了酸洗时的反应速率，另一方面气泡对活性炭内外表面的重金属附着物进行冲击使其脱落。并且带动重金属颗粒使其上升吸附在磁铁上，有效的去除了活性炭表面的重金属，提高了活性炭的吸附性能。
3.一方面利用活化反应排出的烟气(蕴含大量热量)提供给烘干锅炉进行供热，加热产生水蒸汽送至漂洗设备进行供热，实现能量的循环重复再利用，使能量系统取得基本平衡，实现了活性炭生产过程的“零煤耗”，达到节能减排效果。
附图说明
图1为本发明的流程简图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种活性炭生产工艺，包括以下步骤：
S1,原料筛分，按生产要求利用直线筛将原料筛分成果壳与炭化料，果壳送入高温炉中进行无氧氛围碳化，碳化处理后与炭化料混合得到熟料；
S2,活化，将熟料置于锅炉中，加入活化剂进行无氧氛围活化，活化时间为8-10小时，操作过程中进行耙、控、调；
S3,碾碎筛分，将活化后得到的产物推到卸料池进行持续卸料，利用提升送料机将炭送到破碎机，经破碎机破碎后自动流到直线振动筛，按不同规格分检到不同料筒内；
S4，酸洗漂洗，往料筒内加入一定量的水与32％-36％浓度的盐酸，稀释至约5％的溶液，同时打开料筒下方的超声波装置，用蒸汽煮3-4小时，降温后滤干注入清水，此时超声波装置不停机，将水滤干后取出物料；
S5,烘干，将物料投入烘干炉中进行烘干，经烘干处理后得到活性炭；
S6,筛分包装，对活性炭进行筛分，经检验合格后包装入库保存。
其中，在步骤S2中，活化过程中，控制锅炉的温度为800-1000℃，气压为2-3kpa。在活化过程保证温度与气压在此范围内，有利于产品的活化，能够使得熟料中具有氧化性的高温活化气体无序碳原子及杂原子发生反应，使原来封闭的孔打开，进而基本微晶表面暴露，然后活化气体与基本微晶表面上的碳原子继续发生氧化反应，使孔隙不断扩大。一些不稳定的炭因气化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物气体，从而产生新的孔隙，同时焦油和未炭化物等也被除去，最终得到活性炭产品。
进一步的，耙为对锅炉内的熟料做翻动处理，翻动处理的间隔时间为0.5小时。控为调节炉温，在炉温低时减气，炉温高时加气，把炉温控制在800-850℃为最佳活化。调为根据锅炉的气压变化调节气阀，并定期清理火道。翻动处理能够保证熟料各个部分受热均匀，防止氧化，保证产出炭。随时调节气阀，做到合理调配，保障用气，适量用气，提高了资源的利用率。定期清理火道使得锅炉随时保持畅通，保证生产用气。
在步骤S2中，活化剂为磷酸、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯中的一种或几种。这些化学药品都可对原料的活化有一定的促进作用，活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用，并且能够使原料中的碳氢化合物所含有的氢和氧分解脱离，以H2O、CH4等小分子形式逸出，从而产生大量孔隙。
此外，化学活化剂能够抑制焦油副产物的形成，避免焦油堵塞热解过程中生成的细孔，从而可以提高活性炭的产出率。并且将物理法化学法进行一体化，减少了中间环节，提高了生产效率。
在步骤S4中，料筒中设置有过滤网，过滤网上固定有磁铁。打开超声波装置，超声波装置对溶液进行空化作用。其形成的气泡一方面加速了酸洗时的反应速率，另一方面气泡对活性炭内外表面的重金属附着物进行冲击使其脱落。并且带动重金属颗粒使其上升吸附在磁铁上，有效的去除了活性炭表面的重金属，提高了活性炭的吸附性能。
在本实施例中，锅炉将其产生的部分水蒸汽通过水蒸汽输送管道送往酸洗漂洗工序使用的漂洗设备进行供热。锅炉将其排出的部分烟气通过烟气输送管道送往烘干工序使用的成品烘干设备进行供热。
一方面利用活化反应排出的烟气(蕴含大量热量)提供给烘干锅炉进行供热，加热产生水蒸汽送至漂洗设备进行供热，实现能量的循环重复再利用，使能量系统取得基本平衡，实现了活性炭生产过程的“零煤耗”，达到节能减排效果。
在步骤S4中，超声波装置的超声条件为超声频率30kHz、超声功率600-850W。此范围内的超声条件使得超声波产生的一定强度的空化作用，从而保证活性炭能够与重金属分离，实用性强。
本实施例的实施原理为：本发明在生产活性炭的过程中，改良了传统的酸洗水洗方法，一方面酸洗时用蒸汽对料筒进行加热，加上超声波装置产生的超声波作用于酸洗液中，产生的空化作用进一步提高了酸洗时的化学反应速率。
另一方面用清水冲洗时，超声波的空化作用对活性炭进行水流的冲击，能够将活性炭上的重金属分离出来，极大的提高了活性炭的纯净度，增加了产品的质量。同时多次筛分使得产出的活性炭尺寸规格与质量远远超出行业的标准，具有较强的经济推广价值，有利于大规模的生产应用。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种活性炭生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1,原料筛分，按生产要求利用直线筛将所述原料筛分成果壳与炭化料，所述果壳送入高温炉中进行无氧氛围碳化，碳化处理后与所述炭化料混合得到熟料；
S2,活化，将所述熟料置于锅炉中，加入活化剂进行无氧氛围活化，活化时间为8-10小时，操作过程中进行耙、控、调；
S3,碾碎筛分，将活化后得到的产物推到卸料池进行持续卸料，利用提升送料机将炭送到破碎机，经所述破碎机破碎后自动流到直线振动筛，按不同规格分检到不同料筒内；
S4，酸洗漂洗，往所述料筒内加入一定量的水与32％-36％浓度的盐酸，稀释至约5％的溶液，同时打开料筒下方的超声波装置，用蒸汽煮3-4小时，降温后滤干注入清水，此时所述超声波装置不停机，将水滤干后取出物料；
S5,烘干，将所述物料投入烘干炉中进行烘干，经烘干处理后得到活性炭；
S6,筛分包装，对所述活性炭进行筛分，经检验合格后包装入库保存。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭生产工艺，其特征在于：在步骤S2中，所述活化过程中，控制所述锅炉的温度为800-1000℃，气压为2-3kpa。
3.根据权利要求2所述的一种活性炭生产工艺，其特征在于：所述耙为对所述锅炉内的熟料做翻动处理，所述翻动处理的间隔时间为0.5小时；
所述控为调节炉温，在所述炉温低时减气，所述炉温高时加气，把炉温控制在800-850℃为最佳活化；
所述调为根据所述锅炉的气压变化调节气阀，并定期清理火道。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭生产工艺，其特征在于：在步骤S4中，所述料筒中设置有过滤网，所述过滤网上固定有磁铁。
5.根据权利要求1所述的一种活性炭生产工艺，其特征在于：所述锅炉将其产生的部分水蒸汽通过水蒸汽输送管道送往所述酸洗漂洗工序使用的漂洗设备进行供热；
所述锅炉将其排出的部分烟气通过烟气输送管道送往所述烘干工序使用的成品烘干设备进行供热。
6.根据权利要求1所述的一种活性炭生产工艺，其特征在于：在步骤S2中，所述活化剂为磷酸、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种活性炭生产工艺，其特征在于：在步骤S4中，所述超声波装置的超声条件为超声频率30kHz、超声功率600-850W。
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