CN1229055A - 利用炭黑制备活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

将炭黑,特别是处理废轮胎、塑胶等废弃物或火力发电厂等工厂锅炉燃烧重油、煤炭、瓦斯等所产生的炭黑加以活化,使其成为附加值高的活性炭,一方面可资源回收,另一方面可解决废弃物掩埋处置及环境污染问题。经过纯化处理的炭黑借助螺旋输送机一边预热、一边输送至微波加热区加热至250℃～400℃之后,送入流动式蒸气活化炉中,在通入水蒸气及炉内温度保持在700℃～900℃下加热活化,制成粉粒状活性炭。

Description

利用炭黑制备活性炭的方法
本发明涉及活性碳的制造方法，尤其是涉及一种利用工业用炭黑再处理以制成高附加值活性碳的方法。
近年来，由于环保及资源回收问题日益受重视，每年大量增长的废塑胶及废轮胎的处理问题成为环保上仅次于放射线废料的大问题，因此，环保机关大力鼓励民间投资兴建废轮胎、废塑胶回收处理再资源化工厂。这些工厂主要是将废塑胶及/或废轮胎投入热解炉中加以热解以生成油气加以回收利用，并将残存炉底的固体碳化物也就是炭黑回收以供轮胎、橡胶、油墨工业之用。然而，目前国际上炭黑的生产量有供过于求之势，售价极低，几乎得不到经济效益，且上述热解残存的炭黑品质较低，更使其难以在市场上竟争，结果仍有再当作废品被抛弃的可能性，实在可惜。此外，如火力发电厂，燃烧天然瓦斯的砖窟，燃烧重油、瓦斯的工厂锅炉等也产生许多炭黑，如能将其转化成为目前需要量大且附加值高的活性炭，则不仅能废物利用，且可获取更大的经济效益，本发明即着眼于此点，而经潜心研究而开发。
将废塑胶或废橡胶热解回收油气及碳化物的方法，已见于日本专利公报昭51-18577号、昭58-25384号、美国专利第5,326,791号及台湾专利公告第162283号、第221705号中。
固然，目前市售的活性炭有粉状及粒状，但均用木材、锯屑、椰子壳等植物或用煤炭、泥煤、褐煤等天然煤加以炭化后活性化而成，但从未见有利用工业炭黑加以活性化而制成活性炭的任何文献公开。
本发明的目的在于提供一种利用炭黑制成活性炭的方法，该方法使用工业炭黑经过预热及蒸汽活化过程而制成附加值高的活性炭。
本发明的另一目的在于提供一种利用炭黑制成活性炭的方法，将经过纯化及粉化的炭黑通过预热、微波加热后送入高温活化炉内，在蒸汽及二氧化碳或氮气中活化成为活性炭。
本发明的又一目的在于提供一种利用炭黑制成活性炭的方法，在连续操作条件下短时间内完成活化，因此产率高，成本低。
本发明的其他目的及特点可由以下配合图面的说明而被更进一步了解。
图1表示本发明利用炭黑制成活性炭的流程示意图；
图2表示本发明方法所用具体设备装置的示意图；
图3表示炭黑活化实验装置图。
如图1所示，1是炭黑，可为热裂解废塑胶、废橡胶或火力发电厂等工业锅炉燃烧重油、瓦斯、煤炭等所产生的经过酸、碱洗纯化的炭黑，2是螺旋输送机，其内室借助电热分段加热而保持由室温至150℃以上以便作为预热室使用，炭黑1在此先受到预热后转送到微波室3，微波室3内通有水管以便经微波加热至150℃～400℃而产生蒸汽，并作为第一活化室，经预热后的炭黑1在此经微波短暂加热升温及蒸汽初次活化之后，送入流动式高温活化炉4中再施以加热活化而得最终成品活性炭5。活化炉4内通有水蒸气及空气，并保持炉内温度在700℃～1000℃之间。
更具体地，如图2所示，粉状炭黑1由投入口21进入周围借助电加热装置22分段控温的作为预热室兼输送器的螺旋输送机2内，在此，炭黑1一边被往前输送，一边受热自室温升至约150℃～200℃后，自出料口23排放于通入微波室3的输送带31上，输送带31将经预热的炭黑带入前后设有遮波室32的微波主室33内，主室33内设有微波发生器34及蒸汽发生器35，分别产生微波及蒸汽而对炭黑施以第一次升温活化。微波室3内蒸汽的产生是通过将水导入具有许多喷水孔的水管35内喷出后，藉微波室内高达200℃～400℃的温度及微波加热气化而成。经过微波升温活化的炭黑一出微波室3后即脱离输送带31而经投入口41进入立式活化炉4中，接受最后活化。炉中温度例如藉助电热维持在700℃以上，最好是在800℃～900℃，并藉底部的蒸汽入口42及空气入口43分别通入蒸汽及空气，其比例为1∶1～3∶1，以使经第一次活化的细炭粉在此再接受高温与蒸汽的充分接触而活化成为活性炭之后，藉蒸汽与空气的混合上升气流升至炉室上方，再经导管44进入旋风分离器的活性炭收集室45内，并经底部出口46收集于底部的收集桶47中。废气则由上部的排气口48排出。桶47中收集的产品即为活性炭5。
在活化炉4中进行活化时，导入的空气亦可由氮气或二氧化碳气取代，虽可提高活化收率及品质，但提高有限，却增加成本，较不符经济原则。再者，微波室3中也可不通以蒸汽。
以下就热解橡胶轮胎所得炭黑的活化实验进行说明：
取10～20目的干燥炭黑30g放于容器内预热后，将其放入其中事先经微波加热一杯水至沸腾产生蒸汽后的微波炉内施以微波加热至约400℃之后，将炭黑改放于活化管6中，再移入图3所示活化实验设备的高温炉7中。由管8通入流量为30～50ml/min的空气，并使炉中温度继续上升至500℃以上，再启动供水泵9经水管10通入炉中，流量调整在25～35ml/min，水进入高温炉中化为蒸汽充满炉内。在此状况继续提升温度至所需活化温度活化时间之后，停止供水及加热，再将空气通入以便进行清扫及冷却，待温度降至常温后，取出活性炭。
上述实验中，在活化温度设定为700℃，800℃及900℃的情形下分别实施，所得活性炭经品质测试结果如下表所示：〔表1〕
活化温度     700℃     800℃     900℃ 由市售椰子壳制成的粒状活性炭
收率(％)     91.3     88.5     85.1
吸附能力甲苯g/g活性炭 31.6 38.8 45.2 31.50
BET表面积(m2/g)     671.5     692.2     875.3     665.6
单点面积(m2/g)     690.1     701.5     894.4     689.2
由上表可知，炭黑经本发明方法活化后所得到的活性炭，品质可达到市售活性炭的吸附能力标准以上，尤其是由于活化过程可在连续作业下短时间内完成。全部过程大约10分钟至20分钟即可完成，因此效率高。

Claims (5)

1．一种利用炭黑制成活性炭的方法，其中通过将粉状炭黑导入高温活化炉中在蒸汽包围之下将其活化而形成粉状活性炭，其特征在于：炭黑藉外筒分段控温的螺旋输送机一边预热，一边输送至微波室内部施以微波加热至250℃～400℃之后，投入流动式蒸气活化炉中，在蒸汽气氛及700℃～900℃的高温下活化，而制得粉粒状活性炭。
2．权利要求1的方法，其中螺旋输送机内的温度自原料投入口至原料排出口由室温逐渐增至150～200℃。
3．权利要求1的方法，微波室内底部设有输送带，一端承接螺旋输送机排出的原料，另一端则可将经微波加热的原料投入蒸汽活化炉的投入口，该原料是在输送带行走中接受微波加热。
4．权利要求3的方法，微波室底部设有蒸汽发生器，其前、后分别设有一遮波室。
5．权利要求1的方法，蒸汽活性炉呈直立式，其底部设有蒸汽及空气导入口，顶部具有一导管通至一旋风分离型活性炭收集室，进入炉中经活化变成活性炭的产品由收集室底部的收集桶收集，而废气则由收集室顶部的排出口排放。
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