CN208916824U - 一种用于制备超级电容炭的连续式生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于制备超级电容炭的连续式生产装置。所述装置包括干燥室、预炭化室、炭化室、煅烧室、第一电加热管、第二电加热管、石墨烯陶瓷柱；所述干燥室和预炭化室通过第一开口连通；所述预炭化室和炭化室通过第二开口连通；所述炭化室与煅烧室通过第三开口连通；且在干燥室和预炭化室之间设置第一电加热管，在炭化室和煅烧室之间设置第二电加热管；所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁和/或预炭化室侧壁和/或炭化室侧壁，且其一端与第一加热管和/或第二加热管连接；所述装置可以实现超级电容炭的连续制备，且在炭化过程中，装置内炭化温度恒定，热量利用率较高，提高后续加工效率，缩短了生产周期，适用于大规模工业化生产。

Description

一种用于制备超级电容炭的连续式生产装置

技术领域

本实用新型属于超级电容炭制备装置技术领域，具体涉及一种用于制备超级电容炭的连续式生产装置。

背景技术

超级电容炭(又称超容碳，超容炭)是一类具有高比表面积的活性炭，由于其具有较好的电学性能，已经被广泛的应用在电池、超级电容器等领域中。

炭化炉是一种制备超级电容炭的常用设备，目前，现有技术中已知的炭化炉在实际操作时，均是将待炭化的物料直接放入炭化炉内，进行桶外加热，使桶内温度达到炭化温度，进而进行炭化。采用这种炭化炉的炭成品的炭化率较低、质量较差，且在炭化过程中需要耗费大量的木材或其他燃料提供能源，从经济上考虑，这种炉子使用的经济性不高。另外，桶外加热进行炭化的炭化时间比较久，因为炭化桶的冷却速度比较慢，无法直接的通过控制桶内的温度从而无法控制炭化进度，炭成品的质量无法保证；而且该炭化炉无法实现连续式操作。因此，需要对现有技术的炭化炉进行改进，以克服上述不足之处。

实用新型内容

为了改善现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于制备超级电容炭的连续式生产装置。所述装置可以实现超级电容炭的连续制备，且操作简单，所述炭化过程中，装置内炭化温度恒定，热量利用率较高，适用于大规模工业化生产。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种用于连续制备超级电容炭的装置，所述装置包括干燥室、预炭化室、炭化室、煅烧室、第一电加热管、第二电加热管、石墨烯陶瓷柱；

所述干燥室和预炭化室通过第一开口连通；所述预炭化室和炭化室通过第二开口连通；所述炭化室与煅烧室通过第三开口连通；且在干燥室和预炭化室之间设置第一电加热管，在炭化室和煅烧室之间设置第二电加热管；

所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁和/或预炭化室侧壁和/或炭化室侧壁，且其一端与第一加热管和/或第二加热管连接。

根据本实用新型的优选方案，所述干燥室上方设置物料进口和水蒸气出口，所述干燥室用于干燥物料，将物料中的水分蒸发出去，所述干燥室的温度维持在120-175℃之间，其热量来源于干燥室下方设置的第一加热管；所述干燥室下方设置与预炭化室连通的第一开口。

根据本实用新型的优选方案，所述预炭化室上方设置与干燥室连通的第一开口，其接收来自于干燥室的干燥后的物料，所述预炭化室侧壁设置第一燃料气出口，所述预炭化室用于将物料初步炭化分解，并释放燃烧气如二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质；所述预炭化室的温度维持在150-300℃之间，其热量来源于预炭化室上方设置的第一加热管；所述预炭化室下方设置与炭化室连通的第二开口。

根据本实用新型的优选方案，所述炭化室上方设置与预炭化室连通的第二开口，接收来自于预炭化室初步炭化分解后的物料，所述炭化室侧壁设置第二燃料气出口，所述炭化室用于将物料完全炭化，生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多；所述炭化室的温度维持在380-420℃之间，其热量来源于炭化室下方设置的第二加热管；所述炭化室下方设置与煅烧室连通的第三开口。

根据本实用新型的优选方案，所述煅烧室上方设置与炭化室连通的第三开口，接收来自于炭化室炭化后的物料，所述煅烧室侧壁设置气体出口，所述煅烧室用于对物料进行煅烧，提高超级电容炭的碳含量；所述煅烧室的温度维持在480-520℃之间，其热量来源于煅烧室上方设置的第二加热管；所述煅烧室下方设置物料排出口。

根据本实用新型的优选方案，所述石墨烯陶瓷柱的数量没有特别的限定，其可以根据具体的温度需要和工艺要求进行设置；示例性地，煅烧室侧壁的石墨烯陶瓷柱的数量一般设置多个，因为煅烧室所需的温度较高，该石墨烯陶瓷柱一端与第二电加热；而干燥室侧壁无需设置石墨烯陶瓷柱，因为第一电加热管产生的热量足够达到其所需要的温度。所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁和/或炭化室侧壁，且其一端与第二加热管连接。

优选地，所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁，且其一端与第二加热管连接。

根据本实用新型的优选方案，所述石墨烯陶瓷柱具有较好的导热性，其能将热量传递给需要的地方。所述石墨烯陶瓷柱的设置可以有效实现资源的合理利用；相比较于传统的炭化炉，所述第一电加热管、第二电加热管和石墨烯陶瓷柱的配合使用，使得热量得到均分，且由于所述石墨烯陶瓷柱设置在预炭化室、炭化室和煅烧室的侧壁，其还可以使得预炭化室内部的温度均保持一致、炭化室内部的温度均保持一致、煅烧室内部的温度均保持一致，从而实现炭化均匀的目的。这与传统的炭化炉通过燃烧器加热，而导致其筒底温度较高，炭化程度较好，取得了明显的进步。

根据本实用新型的优选方案，所述石墨烯陶瓷柱为本领域技术人员知晓的常规的一种石墨烯陶瓷柱，示例性地，所述石墨烯陶瓷柱是石墨烯层包覆的陶瓷柱。所述石墨烯和陶瓷柱均具有较好的导热性能，将其与电加热管相连，其可以将热量传递给石墨烯陶瓷柱，所述石墨烯陶瓷柱例如设置在炭化炉侧壁，其可以进一步对炭化室进行加热，实现炭化室内温度均匀的同时，使热量达到的最大的利用，既避免了热量的损失，也避免了由于热量分布不均匀而导致炭化效率的降低。

根据本实用新型的优选方案，所述装置还包括尾气回收装置，所述尾气回收装置与第一燃料气出口和第二燃料气出口相连，用于处理产生的醋酸气体，且回收其中的甲烷、一氧化碳等燃料气。

根据本实用新型的优选方案，沿炭化室底部四周设置导流槽，用于接收炭化过程中产生的液体产物，并及时排出到体外，防止对设备的腐蚀以及对炭化工艺的影响。

根据本实用新型的优选方案，所述导流槽底部设置开口，用于排出导流槽内的有害物质。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种用于制备超级电容炭的连续式生产装置。所述装置可以实现超级电容炭的连续制备，即在干燥室、预炭化室、炭化室、煅烧室同时对物料进行处理，实现超级电容炭的连续制备。且制备且操作简单，所述炭化过程中，装置内炭化温度恒定，热量利用率较高，提高后续加工效率，缩短了生产周期，适用于大规模工业化生产。

附图说明

图1为本实用新型一个优选方案所述的生产装置的结构示意图。

图2为本实用新型一个优选方案所述的导流槽的结构示意图。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本实用新型的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本实用新型，而不应被解释为对本实用新型保护范围的限制。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均涵盖在本实用新型旨在保护的范围内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而并非指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1所示的一种用于连续制备超级电容炭的装置，所述装置包括干燥室1、预炭化室2、炭化室3、煅烧室4、第一电加热管5、第二电加热管6、石墨烯陶瓷柱7；

所述干燥室1和预炭化室2通过第一开口8连通；所述预炭化室2和炭化室3通过第二开口9连通；所述炭化室3与煅烧室4通过第三开口10连通；且在干燥室1和预炭化2室之间设置第一电加热管5，在炭化室3和煅烧室4之间设置第二电加热管6；

所述石墨烯陶瓷柱7设置在煅烧室4侧壁和/或预炭化室2侧壁和/或炭化室3侧壁，且其一端与第一加热管5和/或第二加热管6连接。

所述装置的干燥室1、预炭化室2、炭化室3、煅烧室4可以实现炭化的不同阶段，将其分开处理，可以节省能源的消耗，也可以避免装置升温和降温而导致时间的延长。所述装置只有在第一次制备时预炭化室2、炭化室3、煅烧室4存在没有物料的情况，一旦整个反应流程运转后，其可以实现较长周期的超级电容炭炭化处理。

其中，所述干燥室1上方设置物料进口11和水蒸气出口12，所述干燥室1用于干燥物料，将物料中的水分蒸发出去，所述干燥室1的温度维持在120-175℃之间，其热量来源于干燥室1下方设置的第一加热管5；所述干燥室1下方设置与预炭化室2连通的第一开口8；物料被送入预炭化室2后，随后即可将新的物料送入该干燥室1内，进而实现物料的连续式炭化过程。

物料进入预炭化室2后，进行预炭化，所述预炭化室2上方设置与干燥室1连通的第一开口8，其接收来自于干燥室1的干燥后的物料，所述预炭化室1侧壁设置第一燃料气出口21，所述预炭化室2用于将物料初步炭化分解，并释放燃烧气如二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质；所述预炭化室2的温度维持在150-300℃之间，其热量来源于预炭化室2上方设置的第一加热管5；所述预炭化室2下方设置与炭化室3连通的第二开口9；物料被送入炭化室3后，随后即可将干燥室1内的物料送入预炭化室2内，进而实现物料的连续式炭化过程。

物料进入炭化室3后，进行炭化，所述炭化室3上方设置与预炭化室2连通的第二开口9，接收来自于预炭化室初步炭化分解后的物料，所述炭化室侧壁设置第二燃料气出口31，所述炭化室用于将物料完全炭化，生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多；所述炭化室的温度维持在380-420℃之间，其热量来源于炭化室3下方设置的第二加热管6；所述炭化室3下方设置与煅烧室4连通的第三开口10。

物料进入煅烧室4后，进行煅烧，所述煅烧室4上方设置与炭化室3连通的第三开口10，接收来自于炭化室炭化后的物料，所述煅烧室4侧壁设置气体出口，所述煅烧室4用于对物料进行煅烧，提高超级电容炭的碳含量；所述煅烧室4的温度维持在480-520℃之间，其热量来源于煅烧室上方设置的第二加热管6；所述煅烧室下方设置物料排出口41。

在本实用新型的一个优选方案，所述石墨烯陶瓷柱的数量没有特别的限定，其可以根据具体的温度需要和工艺要求进行设置；示例性地，煅烧室侧壁的石墨烯陶瓷柱的数量一般设置多个，因为煅烧室所需的温度较高，该石墨烯陶瓷柱一端与第二电加热；而干燥室侧壁无需设置石墨烯陶瓷柱，因为第一电加热管产生的热量足够达到其所需要的温度。

在本实用新型的一个优选方案，所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁和/或炭化室侧壁，且其一端与第二加热管连接。

在本实用新型的一个优选方案，所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁，且其一端与第二加热管连接。

在本实用新型的一个优选方案，所述石墨烯陶瓷柱具有较好的导热性，其能将热量传递给需要的地方。所述石墨烯陶瓷柱的设置可以有效实现资源的合理利用；相比较于传统的炭化炉，所述第一电加热管、第二电加热管和石墨烯陶瓷柱的配合使用，使得热量得到均分，且由于所述石墨烯陶瓷柱设置在预炭化室、炭化室和煅烧室的侧壁，其还可以使得预炭化室内部的温度均保持一致、炭化室内部的温度均保持一致、煅烧室内部的温度均保持一致，从而实现炭化均匀的目的。这与传统的炭化炉通过燃烧器加热，而导致其筒底温度较高，炭化程度较好，取得了明显的进步。

在本实用新型的一个优选方案，所述石墨烯陶瓷柱为本领域技术人员知晓的常规的一种石墨烯陶瓷柱，示例性地，所述石墨烯陶瓷柱是石墨烯层包覆的陶瓷柱。所述石墨烯和陶瓷柱均具有较好的导热性能，将其与电加热管相连，其可以将热量传递给石墨烯陶瓷柱，所述石墨烯陶瓷柱例如设置在炭化炉侧壁，其可以进一步对炭化室进行加热，实现炭化室内温度均匀的同时，使热量达到的最大的利用，既避免了热量的损失，也避免了由于热量分布不均匀而导致炭化效率的降低。

在本实用新型的一个优选方案，所述装置还包括尾气回收装置，所述尾气回收装置与第一燃料气出口21和第二燃料气出口31相连，用于处理产生的醋酸气体，且回收其中的甲烷、一氧化碳等燃料气。

在本实用新型的一个优选方案，沿炭化室底部四周设置导流槽32(如图2所示)，用于接收炭化过程中产生的液体产物，并及时排出到体外，防止对设备的腐蚀以及对炭化工艺的影响。

在本实用新型的一个优选方案，所述导流槽32底部设置开口，用于排出导流槽内的有害物质。

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)

1.一种用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述装置包括干燥室、预炭化室、炭化室、煅烧室、第一电加热管、第二电加热管、石墨烯陶瓷柱；

所述干燥室和预炭化室通过第一开口连通；所述预炭化室和炭化室通过第二开口连通；所述炭化室与煅烧室通过第三开口连通；且在干燥室和预炭化室之间设置第一电加热管，在炭化室和煅烧室之间设置第二电加热管；

所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁和/或预炭化室侧壁和/或炭化室侧壁，且其一端与第一加热管和/或第二加热管连接。

2.根据权利要求1所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述干燥室上方设置物料进口和水蒸气出口，所述干燥室用于干燥物料。

3.根据权利要求1所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述预炭化室上方设置与干燥室连通的第一开口，所述预炭化室侧壁设置第一燃料气出口，所述预炭化室用于将物料初步炭化分解。

4.根据权利要求1所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述炭化室上方设置与预炭化室连通的第二开口，所述炭化室侧壁设置第二燃料气出口，所述炭化室用于将物料完全炭化。

5.根据权利要求1所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述煅烧室上方设置与炭化室连通的第三开口，所述煅烧室侧壁设置气体出口，所述煅烧室用于对物料进行煅烧。

6.根据权利要求1所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁和/或炭化室侧壁，且其一端与第二加热管连接。

7.根据权利要求6所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述石墨烯陶瓷柱设置在煅烧室侧壁，且其一端与第二加热管连接。

8.根据权利要求1所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述装置还包括尾气回收装置，所述尾气回收装置与第一燃料气出口和第二燃料气出口相连。

9.根据权利要求1所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，沿炭化室底部四周设置导流槽，用于接收炭化过程中产生的液体产物。

10.根据权利要求9所述的用于制备超级电容炭的连续式生产装置，其特征在于，所述导流槽底部设置开口，用于排出导流槽内的有害物质。