CN2467497Y - 生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉。它具有自上而下依次串联布置的数级搅拌反应炉,各级搅拌反应炉的炉膛内设置有一与燃烧燃料分隔开的原料反应炉管,炉管内设有原料搅拌器,炉管的一端设有进料管,另一端设有出料管和排尾气管。各级搅拌反应炉之间通过对应的进料管和出料管串联为一体。该反应炉原料反应均匀充分,成品质量好,收得率高,且尾气易于回收,对环境污染小,适于低成本大规模连续生产。

Description

生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉

本实用新型涉及活性炭生产设备，具体地指一种生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉。

据统计我国现有活性炭生产厂约200余家，其中年产500吨以下的小厂约180家，广泛使用化学药品活化法来生产活性炭。所谓化学药品活化法主要是将氯化锌、磷酸等化学药品与木屑等原料混合以后在炭活化炉中加热，同时进行炭化和活化来生产活性炭的方法。其生产原理是：由于化学药品的存在，使原料在加热过程的初期发生润胀，并通过水解或氧化作用而逐渐降解；在炭化和活化阶段，能促进脱水反应的进行，使原料中的氢和氧能更多地以水分子的形态脱除，在抑制焦油等有机物热解产物生成的同时，逐渐缩合芳构化，并最终形成活性炭的结构。但目前利用化学药品活化法来生产活性炭的装备绝大多数仍为结构简陋的耙式炉，即一种燃料燃烧室与物料化学反应室相通的平板炉。该平板炉生产时，原料均平铺在物料室的平板上，物料室两侧开有一些小的进出料门，每隔一段时间由工人用耙子伸入小门来翻动原料，以促进原料发生各种化学反应，反应发生的尾气和燃料燃烧生成的废气都由引风机通过引风罩抽出，再由简易的烟囱排至大气。由此可见，这种生产设备中原料与燃料粉尘相混，甚至原料本身也会燃烧形成灰尘，除了沾污原料以外，还使原料的收得率大为下降。并且，投入到平板炉不同部位的原料，受热状态不同，其温差也大，在温度较高的部位，原料快速干燥、蒸发，进入炭化和活化阶段；而在温度较低的部位，原料还在进行干燥和蒸发，这样原料所处的环境差异很大，原料的化学反应也不会充分完全，最终造成产品极大的不均匀性，也大幅影响了原料的收得率和产品的质量。同时，原料化学反应产生的尾气和燃料燃烧产生的废气混为一体，无法有效地对这种复杂成份的有害气体进行回收利用处理，也导致了环境污染严重。另外，这种生产设备还有生产规模小、工人劳动强度大、生产成本高等缺陷。为了克服上述耙式炉的缺陷，国内外的某些工厂采用了一种回转炉来生产活性炭，即把原料的炭化和活化过程放入一个倾斜的回转炉膛内连续完成，它既提高了机械化程度和生产能力，又减轻了工人的劳动强度。但该回转炉同样存在原料与燃料粉尘相混、化学反应产生的尾气与加热燃烧产生的废气相混、化学反应不均匀充分等致命弊端，且粘性原料易在回转炉管内结瘤，阻碍原料运动，使生产不能正常进行。

本实用新型的目的就是要提供一种原料化学反应均匀充分完全，成品质量好收得率高、且化学反应尾气易于回收处理的生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉。

为实现此目的，本实用新型所设计的生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉，包括有一原料进料器和一成品出料器，原料进料器和成品出料器之间自上而下依次布置有数级结构相同的搅拌反应炉。各级搅拌反应炉均具有一通道式的加热炉膛，该炉膛的内腔固定设置有一炉管，炉管内安装有由搅拌轴和螺旋叶片构成的搅拌器，搅拌器由电机及减速机驱动。炉管的一端设有一物料进料管，炉管的另一端设有一出料管和一通向尾气处理装置的排尾气管。原料进料器、各级搅拌反应炉和成品出料器之间通过各个相对应的物料进料管和出料管串联为一体。

本实用新型的优点在于：所设计依次串联的各级搅拌反应炉对应于各个不同的加热温度段，原料在不同的温度段内进行不同的化学反应，在一个温度段反应完成后再被输送至下一个温度段进行另一个反应，这样分段控温，原料在炉管内的反应参数如温度、压力、停留时间等均可在较宽的范围内调节，从而可有效控制活性炭生产反应的全过程，保证了原料分级均匀透彻地完成各种化学反应，所得成品成份均匀，质量优良，收得率高。所设计的燃料燃烧炉膛与原料反应炉管相隔离，在炉管外对原料进行隔绝空气加热，这样原料氧化少，无燃烧烟尘影响，使得原料的收得率进一步提高，成品质量更有保障。同时，燃料燃烧产生的废气与原料化学反应产生的尾气也是相分离的，便于对尾气进行再回收利用处理，从而既可减少尾气对环境的污染，又可通过回收利用大幅降低生产成本。而所设计的螺旋搅拌器能连续自动均匀拌和原料并输送原料，防止原料粘结卡管，使生产持续进行，机械化程度高，工人劳动强度小，可大幅度提高生产规模。

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细的描述：

图1为一种生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉的主视结构示意图；

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图中所示的生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉，具有垂直自上而下重叠布置的原料进料器1、第一级搅拌反应炉2、第二级搅拌反应炉3、第三级搅拌反应炉4和成品出料器5。原料进料器1具有一预热室9，预热室9内安装有一套进料螺旋10，进料螺旋10由进料电机及减速机6驱动，进料螺旋10的一端装有料斗7。第一、二、三级搅拌反应炉2、3、4的结构相同，均具有一通道式的加热炉膛14，炉膛14上设有燃料进口及出渣口19，以及炉门24。炉膛14的内腔中固定安装有一炉管13，炉管13内装有由搅拌轴15和螺旋叶片16构成的原料搅拌器。该搅拌器由其一端的电机及减速机12所驱动，其另一端还配置有一人工操作手轮18，以便在生产状态下突然停电时，启用该人工操作手轮18，带动搅拌器旋转，避免物料粘结卡管。炉管13的一端设有物料进料管11，炉管13的另一端设有出料管20和通向尾气处理装置的排尾气管17。成品出料器5具有一套出料螺旋22，出料螺旋22由出料电机及减速机21所驱动，出料螺旋22上设有成品出料口23。原料进料器1、各级搅拌反应炉2、3、4和成品出料器5之间通过各个对应的物料进料管11和出料管20相互串联为一体，原料由最上一级的原料进料器1进入第一级搅拌反应炉2，再依次进入第二级和第三级搅拌反应炉3、4，原料的化学反应连续进行，最后由成品出料器5输出。上述各级搅拌反应炉2、3、4的炉膛14均具有一共用烟道29，共用烟道29与原料进料器1的预热室9相连通。各级搅拌反应炉2、3、4的加热燃料燃烧产生的废气由共用烟道29经烟道引风机28导入预热室进烟道26后进入预热室9，对将要化学反应的原料进行预热，再经过预热室出烟道25进入通向烟囱的水平烟道27，排入大气。这样可充分利用废气的热能，减少燃料消耗，降低生产成本。上述各级搅拌反应炉2、3、4的炉膛14的壁面上，以及原料进料器1的预热室9的壁面上均设置有测温热电偶8，以自动测量和监控各级搅拌反应炉2、3、4的炉温，满足原料正常化学反应的需要。在上述各级搅拌反应炉2、3、4的排尾气管17上，还连接有一负压源(图中未示出)，负压源可以是一引风机，所产生的负压约为-10mmH₂O，这样炉管13内的原料在密封负压下进行化学反应，一方面有利于反应尾气的回收利用处理，另一方面也防止了尾气扩散，改善了生产劳动条件。

本多级搅拌式连续反应炉所用的原料可为木屑、糠醛渣、玉米芯、椰子壳、杏壳等废料，适应范围极广；所选用的加热燃料可为煤，也可稍加改进后选用煤气、重油或用电加热，非常方便。在产品规格和产量要求不高的情况下也可只采用两级搅拌反应炉串联。该反应炉根据氯化锌法生产活性炭时，原料用盐酸和氯化锌浸渍、拌匀之后进入各级搅拌反应炉，在炉内要进行干燥、炭化和活化三个物化反应过程：

物料进入第一级搅拌反应炉后，由于化学药品的存在，使原料在加热的初期发生润涨，并通过加热水解或氧化作用而逐渐降解，使原来被某些物质所占据的位置，通过水解、氧化作用而挥发，使原来闭塞的孔隙开放、开通，物料被脱水、蒸发、挥发出水解物质和气化物质，为后续的反应过程作好准备。

在第二级搅拌反应炉内，物料被炭化。氯化锌对原料产生脱水作用、浸蚀作用和溶解作用。在设计的温度区间，氯化锌充分使木质素在较低的温度上炭化，使木质原料中的“焦油”形成淡黄色浓烟挥发。

在第三级搅拌反应炉内，物料被活化并最终得到质量均匀的活性炭。在活化过程中，氯化锌大部分留在炭中起骨架作用，炭素沉积在该骨架上。出炉时，当用水洗涤除去氯化锌以后，炭便形成了多孔结构。同时氯化锌也能起到保护炭免遭氧化的作用，特别是在出料时，它可防止炽热炭的氧化，提高活性炭的收得率。

Claims (5)

1、一种生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉，包括有原料进料器(1)和成品出料器(5)，其特征在于：原料进料器(1)和成品出料器(5)之间自上而下依次布置有数级结构相同的搅拌反应炉(2、3、4)；各级搅拌反应炉(2、3、4)均具有一通道式的加热炉膛(14)，炉膛(14)的内腔固定设置有一炉管(13)，炉管(13)内安装有由搅拌轴(15)和螺旋叶片(16)构成的搅拌器，搅拌器由电机及减速机(12)驱动，炉管(13)的一端设有物料进料管(11)，炉管(13)的另一端设有出料管(20)和通向尾气处理装置的排尾气管(17)；原料进料器(1)、各级搅拌反应炉(2、3、4)和成品出料器(5)之间通过各个相对应的物料进料管(11)和出料管(20)串联为一体。

2、根据权利要求1所述的生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉，其特征在于：所说的各级搅拌反应炉(2、3、4)的炉膛(14)均具有一共用烟道(29)，共用烟道(29)与原料进料器(1)的预热室(9)相连通。

3、根据权利要求1或2所述的生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉，其特征在于：所说的各级搅拌反应炉(2、3、4)的炉膛(14)的壁面上均设置有测温热电偶(8)。

4、根据权利要求1或2所述的生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉，其特征在于：所说的各级搅拌反应炉(2、3、4)的排尾气管(17)与一负压源相连。

5、根据权利要求3所述的生产活性炭的多级搅拌式连续反应炉，其特征在于：所说的各级搅拌反应炉(2、3、4)的排尾气管(17)与一负压源相连。

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