CN206767656U

CN206767656U - 制备活性炭的设备

Info

Publication number: CN206767656U
Application number: CN201720479081.7U
Authority: CN
Inventors: 李海涛
Original assignee: Beijing Opri Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Opri Technology Co Ltd
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2017-12-19
Anticipated expiration: 2027-05-02

Abstract

本实用新型公开了一种制备活性炭的设备，其包括用于对初级活性炭进行处理的活化反应釜，所述活化反应釜包括反应釜体、支撑网、喷淋装置、加热器和温度控制器；所述反应釜体设有加料口和出料口，加料口设置在反应釜体的上部，出料口设置在底部；支撑网安装在反应釜体的内部，用于放置初级活性炭；所述喷淋装置用于向初级活性炭喷洒活性增强剂；所述加热器和温度控制器用于对反应釜体进行加热。本实用新型设备能够将以前焚烧的植物秸秆资源加以经济化利用，变废为宝，本实用新型设备所制备的活性炭对甲醛、苯等有毒气体具有较强的吸附作用，制备过程卸料简单。

Description

制备活性炭的设备

技术领域

本实用新型属于活性炭制备技术领域，特别是涉及一种活性炭制备的设备。

背景技术

活性炭是一种多孔碳材料，具有比表面积大、原料来源广泛、机械强度高、易再生及稳定性好等优点。活性炭通常是将原料在一定的条件下经碳化和活化后得到。碳化的主要目的是得到具有适于活化的初始孔隙和一定机械强度的碳化料，碳化的实质是原材料中的有机物进行热解反应，包括热分解反应和缩聚反应。活化的主要目的是制备具有高比表面积的活性炭；活化方法通常分为物理活化法和化学活化法。其中，物理活化法是将碳化后的原材料在水蒸气或二氧化碳中进行热解反应，是一种吸热反应，需要外部不断提供热源。化学活化法是把化学药品加入原料中，然后在惰性气体介质中加热，进行活化；最具代表性的化学活化法有氯化锌法、磷酸盐法、氯化钙法和碱法；但是由于采用化学用品，其会带来以下问题：对设备的腐蚀性高；污染环境；活性炭中残留有化学药品；需要消耗大量的化学药品，成本较高；需要外部热源并严格控制活化温度。

制备活性炭的原料大致可以分为两大类：植物类原料和矿物类原料。植物类原料主要包括木材、木炭、果壳、纸浆废液等；矿物类原料主要包括煤、石油、塑料等。与矿物类原料相比，植物类原料不仅具有可再生、成本低、环保等优点，而且天然的植物纤维结构适合于制备微孔发达、比表面积高及机械强度高的活性炭。目前，制备活性炭原料主要为木材和优质煤等，生产成本较高；因此，近年来特别重视利用各种工农业废弃物制备高吸附性活性炭。我国是世界上最大粮食生产国，植物秸秆资源丰富，是一种丰富廉价的可再生资源，作为废弃物丢弃或燃烧处理，污染环境又浪费资源。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制备活性炭的设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种制备活性炭的设备，其包括用于对初级活性炭进行处理的活化反应釜，所述活化反应釜包括反应釜体、支撑网、喷淋装置、加热器和温度控制器；所述反应釜体设有加料口和出料口，加料口设置在反应釜体的上部，出料口设置在底部；支撑网安装在反应釜体的内部，用于放置初级活性炭；所述喷淋装置用于向初级活性炭喷洒活性增强剂；所述加热器和温度控制器用于对反应釜体进行加热。

本实用新型如上所述的制备活性炭的设备，进一步，所述反应釜体的下部为尖部朝下的锥形结构，支撑网为圆形并设有卸料口；制备活性炭的设备还包括支撑网驱动装置和卸料器，所述支撑网驱动装置用于驱动圆形的支撑网以轴心旋转。

本实用新型如上所述的制备活性炭的设备，进一步，所述卸料口为扇形，卸料口的圆心支撑网圆心一致，卸料口的直径与支撑网的直径相等，卸料口的圆心角为5°～10°。

本实用新型如上所述的制备活性炭的设备，进一步，所述喷淋装置包括活性增强剂存储罐、液泵、输送管和喷淋头，所述喷淋头设置在反应釜体的内部，活性增强剂存储罐、液泵和液泵设置在反应釜体的外部，输送管依次连通活性增强剂存储罐、液泵和喷淋头。

本实用新型的有益效果是：

该装置设有用于向初级活性炭喷洒活性增强剂的喷淋装置，能够显著提高活性炭对甲醛、苯2种有毒气体的吸附作用。此外活化过程完成后，支撑网驱动装置驱动支撑网绕中心旋转，在旋转的过程中卸料口逐渐打开，同时卸料器拨动次级活性炭移动，逐渐通过卸料口落入反应釜体的锥形部位；卸料完成后，卸料器的位置与卸料口重合，实现自动卸料。本实用新型设备能够将以前焚烧的植物秸秆资源加以经济化利用，变废为宝。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1为本实用新型一种实施例的制备活性炭的设备示意图；

图2为本实用新型第二种实施例的制备活性炭的设备示意图；

图3为本实用新型一种实施例的支撑网驱动装置和卸料器示意图；

图4为本实用新型一种实施例的支撑网驱动装置和卸料器的另一示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、反应釜体，2、支撑网，3、喷淋装置，4、加热器，5、温度控制器，6、支撑网驱动装置，7、卸料器，11、加料口，12、出料口，21、卸料口，31、活性增强剂存储罐，32、液泵，33、输送管，34、喷淋头。

具体实施方式

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

如图1所示，为本实用新型第一种实施例的制备活性炭的设备，其包括用于对初级活性炭进行处理的活化反应釜，活化反应釜包括反应釜体1、支撑网2、喷淋装置3、加热器4和温度控制器5；反应釜体1设有加料口11和出料口12，加料口11设置在反应釜体1的上部，出料口12设置在底部；支撑网2安装在反应釜体1的内部，用于放置初级活性炭；喷淋装置3用于向初级活性炭喷洒活性增强剂；加热器4和温度控制器5用于对反应釜体1进行加热。

如图1所示，喷淋装置3包括活性增强剂存储罐31、液泵32、输送管33和喷淋头34，喷淋头34设置在反应釜体1的内部，活性增强剂存储罐31、液泵32和液泵32设置在反应釜体1的外部，输送管33依次连通活性增强剂存储罐31、液泵32和喷淋头34。

本实用新型上述实施例的制备活性炭的设备用于制备吸附能力更强的活性炭，适用于制备工艺中的活化步骤，以及便于向初级活性炭喷洒活性增强剂。

上述实施例的制备活性炭的设备在进行卸料时，需要打开加料口，抬起支撑网才能将次级活性炭通过出料口排出，卸料过程耗费人工，卸料速度慢，难以满足大规模生产的需求。对上述实施例进一步改进，如图2所示，为本实用新型第二种实施例的制备活性炭的设备，其包括用于对初级活性炭进行处理的活化反应釜，活化反应釜包括反应釜体1、支撑网2、喷淋装置3、加热器4和温度控制器5；反应釜体1设有加料口11和出料口12，加料口11设置在反应釜体1的上部，出料口12设置在底部；支撑网2安装在反应釜体1的内部，用于放置初级活性炭；喷淋装置3用于向初级活性炭喷洒活性增强剂；加热器4和温度控制器5用于对反应釜体1进行加热。

反应釜体1的下部为尖部朝下的锥形结构，支撑网2为圆形并设有卸料口21；制备活性炭的设备还包括支撑网驱动装置6和卸料器7，支撑网驱动装置6用于驱动圆形的支撑网以轴心旋转；在设备初始运行时，卸料器7的位置与卸料口21重合，用于遮挡支撑网防止初级活性炭在卸料口落入反应釜体的锥形部位；活化过程完成后，支撑网驱动装置驱动支撑网2绕中心旋转，在旋转的过程中卸料口逐渐打开，同时卸料器拨动次级活性炭移动，逐渐通过卸料口落入反应釜体的锥形部位；卸料完成后，卸料器7的位置与卸料口21重合。

如图3和图4所示，卸料口21为扇形，卸料口21的圆心支撑网圆心一致，卸料口21的直径与支撑网的直径相等，卸料口21的圆心角为5°～10°。

在以下实施例中，氯化钾为南京化学试剂股份有限公司生产，货号为C0110520223；纯度99.5％。硫酸钠为上海森灏精细化工有限公司生产，货号为senhao129，纯度98％。硝酸镁为上海源叶生物科技有限公司生产，货号为S42150，纯度99％。

实施例1

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对小麦秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为5wt％。

步骤2，将秸秆原料加入到碳化炉中进行加热，碳化的温度为450℃，保持时间为35min，获得初级活性炭；

步骤3，把步骤2中获得的初级活性炭加入到活化反应釜，温度升至360℃时向初级活性炭喷洒活性增强剂，所述活性增强剂为氯化钾、硫酸钠和硝酸镁的水溶液；喷洒完成后在360℃下干燥150min，获得次级活性炭；活性增强剂中溶质重量配比如下：氯化钾:硫酸钠:硝酸镁为1:2:26；活性增强剂喷洒量以溶质重量计，为初级活性炭的30％。

步骤4，次级活性炭温度冷却至室温后进行除灰获得活性炭成品。

实施例2

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对水稻秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为8wt％。

步骤2，将秸秆原料加入到碳化炉中进行加热，碳化的温度为480℃，保持时间为20min，获得初级活性炭；

步骤3，把步骤2中获得的初级活性炭加入到活化反应釜，温度升至540℃时向初级活性炭喷洒活性增强剂，所述活性增强剂为氯化钾、硫酸钠和硝酸镁的水溶液；喷洒完成后在540℃下干燥60min，获得次级活性炭；活性增强剂中溶质重量配比如下：氯化钾:硫酸钠:硝酸镁为1:6:30；活性增强剂喷洒量以溶质重量计，为初级活性炭的20％。

实施例3

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对玉米秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为6wt％。

步骤2，将秸秆原料加入到碳化炉中进行加热，碳化的温度为460℃，保持时间为30min，获得初级活性炭；

步骤3，把步骤2中获得的初级活性炭加入到活化反应釜，温度升至400℃时向初级活性炭喷洒活性增强剂，所述活性增强剂为氯化钾、硫酸钠和硝酸镁的水溶液；喷洒完成后在400℃下干燥120min，获得次级活性炭；活性增强剂中溶质重量配比如下：氯化钾:硫酸钠:硝酸镁为1:5:28；活性增强剂喷洒量以溶质重量计，为初级活性炭的25％。

实施例4

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对油菜秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为5wt％。

实施例5

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对棉花秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为8wt％。

实施例6

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对等重量混合的小麦秸秆与棉花秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为6wt％。

实施例7

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对等重量混合的水稻秸秆与油菜秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为6wt％。

实施例8

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤3，把步骤2中获得的初级活性炭加入到活化反应釜，温度升至400℃时向初级活性炭喷洒活性增强剂，所述活性增强剂为氯化钾、硫酸钠和硝酸镁的水溶液；喷洒完成后在400℃下干燥120min，获得次级活性炭；本实施例中活性增强剂在实施例3的溶质中去除氯化钾，其余与实施例3操作相同。

实施例9

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤3，把步骤2中获得的初级活性炭加入到活化反应釜，温度升至400℃时向初级活性炭喷洒活性增强剂，所述活性增强剂为氯化钾、硫酸钠和硝酸镁的水溶液；喷洒完成后在400℃下干燥120min，获得次级活性炭；本实施例中活性增强剂在实施例3的溶质中去除硫酸钠，其余与实施例3操作相同。

实施例10

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤3，把步骤2中获得的初级活性炭加入到活化反应釜，温度升至400℃时向初级活性炭喷洒活性增强剂，所述活性增强剂为氯化钾、硫酸钠和硝酸镁的水溶液；喷洒完成后在400℃下干燥120min，获得次级活性炭；本实施例中活性增强剂在实施例3的溶质中去除硝酸镁，其余与实施例3操作相同。

实施例11

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对玉米秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为5wt％。

实施例12

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对玉米秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为8wt％。

实施例13

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对玉米秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为4wt％。

实施例14

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤1，对玉米秸秆进行粉碎和干燥，制成秸秆原料；经过干燥处理的农作物秸秆含水量为9wt％。

在进行活性炭制备的研发过程中，实用新型人还意外发现，在进行步骤2之前，将初级活性炭使用0.1～0.3mol/L的盐酸浸泡处理30min～60min，能够显著提高最终活性炭产品对甲醛的吸附率。

实施例15

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤2，将秸秆原料加入到碳化炉中进行加热，碳化的温度为480℃，保持时间为20min，获得初级活性炭；将初级活性炭使用0.1mol/L的盐酸浸泡处理60min；

实施例16

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤2，将秸秆原料加入到碳化炉中进行加热，碳化的温度为460℃，保持时间为30min，获得初级活性炭；将初级活性炭使用0.2mol/L的盐酸浸泡处理40min；

实施例17

本实施例活性炭制备方法包括以下步骤：

步骤2，将秸秆原料加入到碳化炉中进行加热，碳化的温度为450℃，保持时间为35min，获得初级活性炭；将初级活性炭使用0.3mol/L的盐酸浸泡处理60min；

效果实施例1

对本实用新型的活性炭进行吸附甲醛、苯2种有毒气体的实验。以上活性炭吸附实验在干燥器中进行，实验条件为：温度为13℃、1个大气压，采用的甲醛溶液、苯溶液浓度分别为36wt％、91.2wt％。

取上述溶液各50ml分别置于干燥器底部，在溶液上方的架子上放置10.0g的本实用新型活性炭试样。1小时后测量试样重量，并按以下公式计算试样对苯、甲醛蒸气的吸附率(A)：

A(％)＝(W₂-W₁)/W1×100

上述式中：

W₁为吸附前炭样的重量，g；

W₂为吸附后炭样的重量，g。

实验结果如表1，通过表1数据可知，本实用新型方法制备的活性炭对甲醛、苯2种有毒气体具有较强的吸附作用，且活性炭对的甲醛吸附率最强，可达到159％；对苯的吸附率可达90％。

效果实施例2

对本实用新型的活性炭进行碘吸附值和亚甲基蓝脱色力的实验。其中，亚甲基蓝吸附值测定方法法采用GB/T 12496.10-1999；碘吸附值测定方法采用GB/T 12496.8-1999。实验结果如表1。

表1中CK为江苏森森炭业科技有限公司生产的椰壳颗粒状活性炭。

表1

通过上述实验数据，本实用新型具有以下优点：使用包含氯化钾、硫酸钠和硝酸镁的活性增强剂，提高了活性炭产品的吸附能力。农作物秸秆含水量为5wt％～8wt％，在其它含水量范围所获得的活性炭产品吸附能力较差。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。

Claims

1.一种制备活性炭的设备，其特征在于，包括用于对初级活性炭进行处理的活化反应釜，所述活化反应釜包括反应釜体、支撑网、喷淋装置、加热器和温度控制器；所述反应釜体设有加料口和出料口，加料口设置在反应釜体的上部，出料口设置在底部；支撑网安装在反应釜体的内部，用于放置初级活性炭；所述喷淋装置用于向初级活性炭喷洒活性增强剂；所述加热器和温度控制器用于对反应釜体进行加热。

2.根据权利要求1所述的制备活性炭的设备，其特征在于，所述反应釜体的下部为尖部朝下的锥形结构，支撑网为圆形并设有卸料口；制备活性炭的设备还包括支撑网驱动装置和卸料器，所述支撑网驱动装置用于驱动圆形的支撑网以轴心旋转。

3.根据权利要求2所述的制备活性炭的设备，其特征在于，所述卸料口为扇形，卸料口的圆心支撑网圆心一致，卸料口的直径与支撑网的直径相等，卸料口的圆心角为5°～10°。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备活性炭的设备，其特征在于，所述喷淋装置包括活性增强剂存储罐、液泵、输送管和喷淋头，所述喷淋头设置在反应釜体的内部，活性增强剂存储罐、液泵和液泵设置在反应釜体的外部，输送管依次连通活性增强剂存储罐、液泵和喷淋头。