CN207933057U - 活性炭的制备装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种活性炭的制备装置，属于化工设备技术领域。本实用新型提供一种活性炭的制备装置，所述装置包括碳化装置、废气处理装置和活化装置，其中所述碳化装置上设置有惰性气体进气口，其中所述进气口通入的惰性气体的温度使得碳化装置内气体混合物的温度在所述气体混合物的露点温度以上；所述碳化装置包括裂解器与出料箱，所述裂解器在封闭系统和/或在惰性环境中工作。本实用新型中装置所采用的防腐蚀的方法简单，易于操作，并且可以有效使装置的相应部分有效地避免腐蚀，防腐蚀材料廉价易得，并且可大规模用于制备活性炭的装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种活性炭的制备装置，属于化工设备技术领域。
背景技术
活性炭因其具有非常宽泛的非特异性吸附性能，是最广泛使用的吸附剂。立法以及日益增加的环保责任导致了对活性炭的需求日益增加。活性炭被广泛用于食品工业，用于吸附气体流或空气流中的毒素、有害物质和气味，用于净化或准备气体。
活性炭通常是通过对含碳起始化合物进行碳化，以及随后进行活化来获得的。但是碳化过程中会产生二氧化硫，其中1％～2％的SO2受颗粒粉尘、金属氧化物等的催化作用而生成SO3，若碳化装置中的水蒸气处于露点以下，水蒸气就会凝结成水滴附着在碳化装置的器壁上，此时氧化生成的SO3会与水滴结合生成 H2SO4，从而腐蚀碳化装置的器壁，即所谓的硫酸露点腐蚀。因此造成碳化装置需定期进行更换，从而使制备活性炭的成本增加。
针对上述问题，迫切需要一种能够减少碳化装置腐蚀的生产活性炭的装置与制备方法。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种活性炭的制备装置，所述装置包括碳化装置、废气处理装置和活化装置，其中所述碳化装置上设置有惰性气体进气口，其中所述进气口通入的惰性气体的温度使得碳化装置内气体混合物的温度在所述气体混合物的露点温度以上。
根据本实用新型，所述惰性气体为氮气、稀有气体中的一种，优选氮气。
根据本实用新型，所述废气处理装置包括催化氧化装置，用于将废气中的二氧化硫氧化成三氧化硫。
根据本实用新型，所述废气处理装置还包括吸收装置，所述吸收装置中可以包含吸收剂，所述吸收剂用于吸收三氧化硫，所述吸收剂优选为水。
根据本实用新型，所述废气处理装置采用高硅铸铁制成。
根据本实用新型，所述碳化装置包括裂解器与出料箱；
所述裂解器用于将原料裂解碳化，得到碳化料；
优选地，所述原料为进行磺化后原料；
所述出料箱用于收集所述碳化料并输出。
根据本实用新型，所述裂解器在封闭系统和/或在惰性环境中工作。所述封闭系统和/或在惰性环境可以防止任意不需要的过量氧化或所用的材料的燃烧。
根据本实用新型，所述碳化装置的温度可在运行中调整，可以连续或逐步变化，温度变化范围为500-900℃。
根据本实用新型，所述碳化装置包括2个以上的温度区域，例如为2-4个温度区域，所述温度区域彼此之间具有相同或不同的温度。
根据本实用新型，当所述碳化装置在同一时间内出现2个温度区域进行运行时，第一温度区域在运行时可在300-500℃范围内进行调节，所述第一温度区域位于裂解器的进料端；第二温度区域在运行时可在550-900℃范围内进行调节，所述第二温度区域位于裂解器的出料端。
根据本实用新型，所述裂解器入口处设有注射喷洒装置，用于水蒸气的注射喷洒。
优选地，所述水蒸气可以与惰性气体混合，形成水蒸气-惰性气体混合物后，向裂解器入口处喷洒注射。
优选地，所述水蒸气-惰性气体混合物中的水蒸气体积比可以在很大范围内变化，例如，水蒸气-惰性气体混合物中的水蒸气体积比为5％-30％，优选 15％-20％。
根据本实用新型，所述活化装置包括至少一个进料装置、活化釜和加热装置。
所述进料装置用于活化气体的引入；
所述活化釜用于将碳化料进行活化；
所述加热装置用于加热活化釜。
根据本实用新型，所述活化装置在封闭系统和/或在惰性环境下运行。
根据本实用新型，所述加热装置为电动加热系统。
根据本实用新型，所述进料装置包括至少一个温度控制装置，用于调整待引入到活化装置中的活化气体的温度。
根据本实用新型，所述活化气体为水蒸气和/或二氧化碳和/或氧气和/或氨气。
根据本实用新型，所述活化气体还可以为水蒸气-惰性气体混合物，所述水蒸气-惰性气体混合物中的水蒸气体积比可以在很大范围内变化，例如，水蒸气- 惰性气体混合物中的水蒸气体积比为10％-40％，优选20％-25％。
根据本实用新型，所述活化气体的引入方式为通过喷射和/或鼓风的方式。
根据本实用新型，在活化的开始和/或加热阶段的开始在封闭系统和/或在惰性环境下运行。
根据本实用新型，所述活化装置的温度可在运行中调整，可以连续或逐步变化，温度变化范围为500-1300℃。
根据本实用新型，优选地，所述用于制备活性炭的装置还包括第二废气处理装置，所述第二废气处理装置位于活化装置的下游，用于处理活化过程中产生的废气。来自活化装置的废气随着所使用的活化气体而改变。
根据本实用新型，所述用于制备活性炭的装置还包括磺化装置，未经磺化的原料进入磺化装置进行磺化后，再进入碳化装置进行碳化。
根据本实用新型，所述用于制备活性炭的装置还包括干燥装置，所述未经磺化的原料进入干燥装置进行干燥后，再进行磺化装置进行磺化，或者，
所述经过磺化的原料进入干燥装置进行干燥后，再进行碳化装置进行碳化。
根据本实用新型，碳化装置可以包括具有分离式翻料部件的炉管，包括炉管和设置于其内的水平轴，其中：
水平轴与炉管可拆卸地连接，并且沿水平轴外围上设置有与其固定连接的翻料部件；或
水平轴与炉管固定连接，并且沿水平轴外围上设置有与其可拆卸地连接的翻料部件。
根据本实用新型，所述炉管为可旋转的炉管。优选地，所述炉管为用于生产活性炭，特别是用于通过碳化和/或活化步骤生产活性炭的炉管。
根据本实用新型，所述翻料部件可以在与水平轴的轴向相垂直或不相垂直的方向上设置。优选地，所述翻料部件在其设置的方向上可以为弧形形状、平面形状或其他形状。
优选地，沿水平轴的一端到另一端之间，设置有多个翻料部件。例如，在沿水平轴的一端到另一端之间，沿水平轴的轴向相邻位置或不相邻位置上设置的翻料部件可以具有相同或不同的形状。对于沿水平轴的轴向相邻位置上设置的翻料部件的间距没有特别限定。应当理解，本领域技术人员可以根据具体需要进行设置。例如，所述间距可以为水平轴轴长的1/50或更高，例如1/15、1/10、 1/8、1/6、1/5、1/3、1/2，
例如，沿水平轴的轴向相邻位置上设置的翻料部件在与水平轴的轴向相垂直的方向上的面积可以相同或不同。优选地，所述翻料部件在与水平轴的轴向相垂直的方向上的长度可以相同或不同。例如，所述长度小于炉管内径的1/2，优选不超过炉管内径的1/3，例如不超过炉管内径的1/4、1/5或1/6，如不低于炉管内径的1/6。
根据本实用新型，在沿水平轴的一端到另一端之间中的每一个位置上，沿水平轴的外周可以设置有1个、2个、3个、4个、5个、6个或更多个翻料部件，条件是在每一个位置上的相邻翻料部件之间存在缝隙。优选地，每一个位置上的相邻翻料部件之间的缝隙位于靠近水平轴的一端或远离水平轴的一端。
根据本实用新型，水平轴与炉管之间可拆卸地连接可以通过如下方法实现：水平轴的两个端部分别与炉管的端部壁通过夹持结构、嵌入结构或其他结构(如卡槽结构)可拆卸地连接，以便于更换水平轴和翻料部件结合组成的部件。
根据本实用新型，沿水平轴外围上设置有与其可拆卸地连接的翻料部件可以通过如下方法实现：所述翻料部件通过夹持结构、嵌入结构或其他结构(如卡槽结构)可拆卸地连接于水平轴的外围结构；或者，所述翻料部件通过夹持结构、嵌入结构或其他结构(如卡槽结构)可拆卸地连接于与水平轴固定连接的翻料部件固定框架上，以便于更换翻料部件。
优选地，当使用翻料部件固定框架时，沿水平轴的一端到另一端之间，可以设置有多个翻料部件固定框架。
根据本实用新型，所述夹持结构的实例可以是例如在夹持部件(如上述炉管的端部壁或水平轴)上设置有多个彼此间具有一定距离的金属板，并且在被夹持部件(如上述水平轴的两个端部或翻料部件固定框架)上设置有厚度小于或等于上述距离的金属板。优选地，所述金属板还设置有用于固定的螺栓孔或插销孔。
根据本实用新型，所述嵌入结构的实例可以是例如在夹持部件上设置有多个突起的金属凸起元件，并且在被夹持部件上设置有与凸起元件形状相适应的内凹孔。优选地，在所述凸起原件和内凹孔结合的部位还设置有用于固定的螺栓孔或插销孔。
根据本实用新型，所述固定连接可以是焊接。
根据本实用新型，除非另有说明，构成所述炉管的各部件可以由能够耐受其工作温度的金属材料制成，例如由能够耐受1000℃以上，例如1200℃以上，如1300℃以上，甚至1500℃以上的已知金属材料，例如310S不锈钢制成。
优选地，所述翻料部件可以是翻料板或翻料毛刷。其中，所述翻料毛刷可以是弧形毛刷。
根据本实用新型，所述具有分离式翻料部件的炉管内可以含有硫氧化物如选自SOx(x＝2或3)中的一种或多种，或所述硫氧化物与水的结合产物。
有益效果
1.本实用新型提供的用于制备活性炭的装置通过在碳化装置上设置有进气口，通过进气口通入惰性气体，将碳化过程中产生的以二氧化硫为主的废气通入废气处理装置中，对废气进行进一步处理。并且通入惰性气体后，使碳化装置内的温度在混合气体的露点温度以上，其目的是，避免水蒸气凝结成水滴附着在碳化装置的器壁上，并且与氧化生成的SO3结合生成H2SO4，从而腐蚀碳化装置的器壁。并且本实用新型中装置所采用的防腐蚀的方法简单，易于操作，并且可以有效使装置的相应部分有效地避免腐蚀，防腐蚀材料廉价易得，并且可大规模用于制备活性炭的装置。
2.在碳化过程中产生的二氧化硫可能会包裹在碳化原料的孔隙中，通过通入惰性气体，不断将碳化过程中产生的二氧化硫带出，可促进二氧化硫在碳化原料的孔隙中不断逸出，使碳化原料致孔具有优势，由此会使碳化原料产生更多孔，有利于产品应用时提高吸附能力，同时也会增加产品的收率。
附图说明
图1为本实用新型装置的示意图，其中1为碳化装置、2为废气处理装置、3 为活化装置、4为进气口，5为与废气处理装置连接的出气口。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。此外，应理解，在阅读了本实用新型所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本实用新型所限定的保护范围之内。
实施例1
如图1所示提供一种活性炭的制备装置，所述装置包括碳化装置1、废气处理装置2和活化装置3，所述碳化装置上设置有惰性气体进气口4。通过经所述惰性气体进气口通4入惰性气体，将碳化过程中产生的废气通过出气口5排入废气处理装置2中，并且通入惰性气体后，使碳化装置内的温度在水蒸气的露点温度以上。所述惰性气体为氮气。
所述废气处理装置还包括催化氧化装置，用于将废气中的二氧化硫氧化成三氧化硫。所述废气处理装置还包括吸收装置，所述吸收装置中包含吸收剂，所述吸收剂用于吸收三氧化硫，所述吸收剂为水。所述废气处理装置采用高硅铸铁。
所述碳化装置包括裂解器与出料箱。所述裂解器在封闭系统和/或在惰性环境下运行。所述封闭系统和/或在惰性环境可以防止任意不需要的过量氧化或所用的材料的燃烧。
所述碳化装置包括两个温度区域，所述温度区域彼此之间具有不同的温度。第一温度区域在运行时可在300-500℃范围内进行调节，所述第一温度区域位于裂解器的进料端；第二温度区域在运行时可在550-900℃范围内进行调节，所述第二温度区域位于裂解器的出料端。
所述裂解器入口处设有注射喷洒装置，用于水蒸气的注射喷洒。所述水蒸气可以与惰性气体混合，形成水蒸气-惰性气体混合物后，向裂解器入口处喷洒注射。所述水蒸气-惰性气体混合物中的水蒸气体积比为15％-20％。
所述活化装置包括至少一个进料装置、活化釜和加热装置。所述进料装置用于活化气体的引入；所述活化釜用于将碳化料进行活化；所述加热装置用于加热活化釜。所述活化装置在封闭系统和/或在惰性环境下运行。
所述加热装置为电动加热系统。所述进料装置包括至少一个温度控制装置，用于调整待引入到活化装置中的活化气体的温度。
所述活化气体还可以为水蒸气-惰性气体混合物，水蒸气体积比为 10％-40％，优选20％-25％。所述活化气体通过鼓风的方式引入。在活化的开始和加热阶段的开始在惰性环境下运行。
所述活化装置的温度可在运行中调整，可以连续或逐步变化，温度变化范围为500-1300℃。
所述用于制备活性炭的装置还包括第二废气处理装置，所述第二废气处理装置位于活化装置的下游，用于处理活化过程中产生的废气。来自活化装置的废气随着所使用的活化气体而改变。所述用于制备活性炭的装置还包括磺化装置，未经磺化的原料进入磺化装置进行磺化后，再进入碳化装置进行碳化。所述用于制备活性炭的装置还包括干燥装置，所述未经磺化的原料进入干燥装置进行干燥后，再进行磺化装置进行磺化。
以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种活性炭的制备装置，所述装置包括碳化装置、废气处理装置和活化装置，其中所述碳化装置上设置有惰性气体进气口，其中所述进气口通入的惰性气体的温度使得碳化装置内气体混合物的温度在所述气体混合物的露点温度以上；
所述碳化装置包括裂解器与出料箱，所述裂解器在封闭系统和/或在惰性环境中工作。
2.根据权利要求1所述的制备装置，其中所述惰性气体为氮气、稀有气体中的一种；
所述废气处理装置包括催化氧化装置，用于将废气中的二氧化硫氧化成三氧化硫；
所述废气处理装置还包括吸收装置。
3.根据权利要求1或2所述的制备装置，所述碳化装置包括2个以上的温度区域，所述温度区域彼此之间具有相同或不同的温度。
4.根据权利要求3所述的制备装置，其中所述碳化装置包括2-4个温度区域，所述温度区域彼此之间具有相同或不同的温度。
5.根据权利要求4所述的制备装置，其中所述碳化装置包括2个温度区域，第一温度区域在运行时可在300-500℃范围内进行调节，所述第一温度区域位于裂解器的进料端；第二温度区域在运行时可在550-900℃范围内进行调节，所述第二温度区域位于裂解器的出料端。
6.根据权利要求5所述的制备装置，其中所述裂解器入口处设有注射喷洒装置，用于水蒸气的注射喷洒。
7.根据权利要求6所述的制备装置，其中所述活化装置包括至少一个进料装置、活化釜和加热装置。
8.根据权利要求1或2所述的制备装置，还包括第二废气处理装置，所述第二废气处理装置位于活化装置的下游。
9.根据权利要求8所述的制备装置，还包括磺化装置。
10.根据权利要求9所述的制备装置，还包括干燥装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201721442787.2U CN207933057U (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 活性炭的制备装置 |
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| CN201721442787.2U CN207933057U (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 活性炭的制备装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109650389A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-19 | 太原理工大学 | 一种生产超级电容器用掺氮活性炭的反应炉及工艺 |
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2017
- 2017-10-31 CN CN201721442787.2U patent/CN207933057U/zh active Active
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