CN85103470A - 活性炭的活化方法与设备 - Google Patents
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Abstract
活性炭的活化方法与设备,使活性炭生产过程实现能源自给,并能适应多种原料,实现连续化生产。利用碳质物料在炉内干燥产生的水蒸汽,作为活化介质,并采用多级通入空气,燃烧物料中的易燃组分,燃烧热直接加热物料,并改善了活化气氛。活化炉的炉芯用特异形耐火砖砌成产品道和内烟道,且两两相间,成为内外并热式的结构,在产品道内交替设置斜板,以翻拌物料,并形成横向气流通道。
Description
本发明是关于碳质原料制造活性炭和废活性炭再生的活化方法,以及最适用于这种方法的活化炉。在食品、医药、化工、国防等工业和环境保护方面,广泛应用活性炭作为优良的吸附剂和脱色剂。
用气体活化生产活性炭的方法,有干燥、碳化和活化等几个阶段,以木质炭、煤炭等为原料,用水蒸汽、燃烧气或它们的混合气体作为活化介质。现行的方法,通常是采用外热源来加热活化炉和活化介质,故普遍存在着能耗大的问题。能源消耗较低的是鞍式炉(斯列普炉),它由左右两个半炉和两个蓄热室所组成,炉芯由特异型耐火砖干砌成一排排如格子状分布的产品道,被活化物料充满产品道,并靠重力作用沿产品道下移;经蓄热室过热的水蒸汽,引入活化半炉,自上而下运动,使碳质物料活化,同时形成了含有氢和一氧化碳等可燃气体的活化瓦斯,在该半炉的燃烧室燃烧后,自下而上通过另一活化半炉,接着被引入蓄热室。
用鞍式炉生产活性炭,要用锅炉提供作为活化介质的水蒸汽,生产每吨活性炭约需10~20吨水蒸汽,折算耗煤量不低于2吨;鞍式炉的不足之二是炉的结构复杂,需用三十多种特异型耐火砖,设备庞大,初期投资高;鞍式炉不足之三是炉的产品道过窄,物料流动阻力大,易为熔渣所堵塞,出现所谓“结
”的现象,因此对物料的适应性差,只能利用灰分低、灰分熔点高、比重大的煤炭、果核炭和造粒炭,而且要求粒度小而均匀,也不能利用湿料;鞍式炉不足之四是炉顶温度高,炉内还有活化瓦斯逸出,对环境造成一定的污染。
本发明的目的是提出一种活性炭制造和再生的活化方法,以及最适用于这种方法的活化炉,使活性炭生产能实现能源自给,并能适应多种原料,实现连续化生产。
根据本发明,提出了一种把碳质物料制成活性炭的活化方法,是把碳质原料通过加料口送入活化炉内,使物料沿着产品道逐渐移动,通入空气,使其与碳质物料受热挥发出的成分混合燃烧,所生成的燃烧气与碳质物料相接触,并顺流流动,既作为反应过程的热源,又作为碳质物料的活化介质,然后从活化反应区流出,再作为热源利用。
这一方法主要的特点是:利用碳质物料在炉内干燥产生的水蒸汽,作为活化介质,并采用多级通入空气,燃烧物料中的易燃组分,所产生燃烧热直接加热物料,并改善活化气氛。
同时,本发明为活性炭的活化提供了设备。该设备有一立式活化炉,它的炉芯由基砖和隔板构成产品道和内烟道,且两两相间,成为内外并热式的结构;并形成横向的气流通道;在炉上部,与横向气流通道垂直的一侧,有一汇烟室,且与内烟道相通;在该汇烟室的下部,至少没有一燃烧室,在与横向气流通道垂直的一侧,至少设有二个燃烧室;所有燃烧室均与横向气流通道相通,且每个燃烧室至少装有一支通风管,以把气体导入所对应的燃烧室;燃烧室的设置要使上部横向气流通道的气流,沿S形的路线,依次通过各燃烧室,而达至下部最末一个燃烧室,且该最末燃烧室与内烟道相通。
本发明的另一特点是在产品道内交替设置斜板,增强了对物料的翻拌,使熔渣不易积聚,提高抗结
能力。
本发明的另一特点是增设了炉内烟道,实现内外并热,提高了操作过程的稳定性。
根据本发明的活化方法和设备,可以实现活性炭活化过程的能源自给,且对原料的适应性增强,既能利用干料也能利用湿料,既能用于粒状炭生产也能用于粉状炭的生产,既能用于活性炭制造也能用于活性炭再生,并且使生产过程连续化,劳动强度低,没有气体污染,投资低廉,建炉容易,操作方便。
为了更易于理解本发明,参照附图,叙述如下:
图1是活化炉炉芯堆砌方式的立体示意图。
图2是活化炉的正剖视图。
图3是活化炉的侧剖视图。
图4是活化炉的余热利用示意图。
图5是活化炉的基本单元构件图。其中:
1-A型基砖:锐角为α的直角梯形。
2-B型基砖:外形同A型基砖,且在直角边端有一孔。
3-C型基砖:外形同B型基砖,但斜面中央有一凸出部。
4-D型基砖:用于炉芯和炉墙接合部的A型基砖的辅型。
5-E型基砖:用于炉芯和炉墙接合部的B型基砖的辅型。
6-隔板:矩形平板。
7-斜板:矩形平板,但侧面形状为梯形,其中一锐角为α,另一锐角为90°-α。
参照图1,活化炉34的炉芯是由基砖1、2、3、4、5,隔板6和斜板7三种基本单元构件堆砌组装而成,基砖之间,隔板之间,基砖和隔板之间均用凸缘和凹槽配合。所说基砖1、2、3、4、5以一距离d成行排列,隔板6垂直插入相邻两行基砖之间,斜板7沿着基砖的斜边插入,下端支承在下层相邻两行基砖之上,上端贴靠隔板6;相邻两层基砖的斜边,朝向相反放置,并层层交替堆砌。由基砖1、2、3、4、5和隔板6构成了两两相间的产品道8和内烟道9,成为内外并热式的结构,斜板7交替设置在产品道8内,以翻拌物料,并形成横向气流通道11,使干燥和碳化过程得到强化。
活化炉34的炉芯,也可以由按上述三种基本单元构件1、2、3、4、5、6、7组装方式而整体成型的管节,堆砌组装而成。
参照图2和图3,活化炉34的产品通道8各自独立,即相互间不发生物料相混,但产品道8中的横向气流通道11却逐个相通;在活化炉34的顶部设有加料口12;活化炉34可分为干燥段Ⅰ、燃烧碳化段Ⅱ和活化段Ⅲ等几个部分。活化炉34炉芯的堆砌是基砖1、2、3、4、5以d距离成行排列,中间各行30、31、32全部采用B型基砖2砌成,在左侧29和右侧33两行,各段不同。在右侧33,相应于汇烟室15的一段用C型基砖3,相应于燃烧室17的一段用A型基砖1;相应于燃烧室18的一段用B型基砖2。这种堆砌方式,使活化炉34内的横向气流通道11依次与对应的燃烧室16、17、18相通,内烟道9右侧上部与汇烟室16相通,内烟道9左侧下部与燃烧室18相通,活化炉34内气体总的流向成为:沿着干燥段Ⅰ的横向气流通道11流向燃烧室16,然后沿着燃烧碳化段Ⅱ的横向气流通道11流向燃烧室17,再沿着活化段Ⅲ的横向气流通道11流向燃烧室18,接着转折360°通过B型基砖2的孔进入内烟道9,并沿内烟道9上升,最后转折90°,通过C型基砖3的孔进入汇烟室15。紧靠炉底板10的几层基砖,每行29、30、31、32、33均采用C型基砖3。在炉底板10以下有出料口13,它与下料管14连接,作为冷却段,并与出料器19相连。
参照图4,活化炉34附设燃室20,该外燃室连通活化炉34的燃烧室18,开炉时起用外燃室20,使活化炉34预热。使活化炉34的汇烟室15与烟囱25之间,设置过热蒸汽管22和余热锅炉24,两者可以同时设置,也可以只设其中任意一个,利用烟气余热产生和过热水蒸汽,通过管道23送入活化炉34内,调整活化气氛。
在运行中,把碳质物料从炉顶的加料口12加入,受重力作用,沿着产品道8逐渐向下移动,进入干燥段Ⅰ,物料因隔板6壁面的传热而升温,水分蒸发,因产品道内斜板7的翻拌作用,使物料的干燥速度加快;物料进入燃烧碳化段Ⅱ,所含的水分基本蒸发完毕,温度升高,开始逸出挥发份,此时从活化炉的一次进风管26通入空气,与逸出的挥发份在燃烧室16相混合而燃烧,燃烧热使物料干燥所产生的水蒸汽过热,燃烧所生成的燃烧气,通过横向气流通道11,边流动、边燃烧,由于燃烧气的流动和物料的不断翻动,气固接触的表面经常更新,传热传质过程得以强化,使物料温度继续上升,进一步释放出挥发份,又使挥发份燃烧,产生的热量继续加热水蒸汽和物料,互为因果,最终使其达到活化温度;燃烧碳化段Ⅱ生成的燃烧气在燃烧室17与二次风管28进入的空气混合,再次燃烧,然后进入活化段Ⅲ,使物料产生活化反应;活化反应后的气体,称为活化瓦斯,进入活化瓦斯燃烧室18,与三次风管27导入的空气混合燃烧,生成燃烧产物,转折360°,通过B型基砖2的园孔,进入内烟道9,与物料进行间接换热,然后通过C型基砖3的园孔,进入汇烟室15,排向烟囱25;活化后的物料,经过冷却段13、14,从出料器19排出。
由于烟囱25的抽吸作用,活化炉34内通常维持3-5毫米水柱的负压状态,空气可以从各进风管26、27、28吸入,也可采用送气的办法,但活化炉34内不宜经常处于正压状态。
当原料中水分含量低于30%或产品性能有特殊要求时,可通入附加水蒸汽。附加水蒸汽可利用活化瓦斯为热源,由余热锅炉24产生,经管21送入过热蒸汽管22,过热后由管23送入炉内。
废活性炭采用重新活化的方法再生,反应机理和过程与新活性炭制造没有本质的区别,可以看成只是原料的不同。无论粒状炭还是粉状炭再生,都能应用本发明的活化方法和活化设备。但在粉状炭再生时,应先行将粉状原料造粒,粒径4-6毫米为宜,大部分废粉状炭,如葡萄糖脱色废炭、谷氨酸钠脱色废炭,因本身具有粘性,造粒时不需添加粘结剂。
实施方案二
在鞍式炉中应用本发明的方法。
这是不改造鞍式炉的炉芯结构,部分利用本发明活化方法的一种方式。第一是改变“活化瓦斯”的流动路线,“活化瓦斯”在燃烧室燃烧后直接导入补充碳化段外壁的原过热水蒸汽通道,取代原来的过热水蒸汽间接加热原料,然后将该燃烧气导入增设的过热蒸汽室和余热锅炉,产生低压中温的过热水蒸汽;第二是把上述低压中温的过热水蒸汽,直接送入上远烟道,同时在上远烟道、中部烟道和下远烟道有控制地通入空气,使碳质物料受热释放的挥发份,以及水蒸汽活化生成的一氧化碳和氢,在炉内燃烧,燃烧热使炉内保持稳定的活化温度;炉内气体从上向下流动,即和物料顺流;第三将原有的定时定量出料的方式,改为连续出料。实施后可以革除蓄热室,并实现能源自给,而且操作显著减化。
Claims (12)
1、活性炭的活化方法,包括把碳质物料从加料口送入活化炉内,使其沿产品道移动,依次经历干燥、碳化和活化过程,然后把活化物从出料器排出,其特征在于:在活化炉中,至少二级通入空气,使与碳质物料中挥发出的成分混合燃烧,所生成的燃烧气与碳质物料相接触,并顺流流动,既作为反应过程的热源,又作为碳质物料的活化介质,然后从活化反应区流出。
2、按权利要求1的活性炭的活化方法,其特征在于:所产生的燃烧气包含碳质物料受热产生的水蒸汽。
3、按权利要求1的活性炭的活化方法,其特征在于:所产生的燃烧气包含通入的附加水蒸汽。
4、按权利要求1、2、3的活性炭的活化方法,其特征在于:燃烧气与碳质物料的顺流流动,包含燃烧气与碳质物料间的错流。
5、按权利要求1、2、3的活性炭的活化方法,其特征在于:活化反应区流出的燃烧气进一步燃烧,所产生的燃烧气与碳质物料以间接方式进行热交换。
6、按权利要求1、2、3的活性炭的活化方法,其特征在于:活化反应区流出的燃烧气与水进行热交换,产生活化用的附加水蒸汽。
7、按权利要求5的活性炭活化方法,其特征在于:以间接方式进行热交换后的燃烧气与水进行热交换,产生活化用水蒸汽。
8、活性炭的活化设备,该设备有一立式活化炉(34),它的炉芯由特异型耐火砖(1、2、3、4、5)砌成,其特征在于:该炉芯是由产品道(8)和内烟道(9)构成,且两两相间;在产品道内交替设置斜板(7),以翻拌物料,并形成横向的气流通道(11),在炉上部与所说的横向气流通道(11)相垂直的一侧有一汇烟室(15),且与内烟道(9)相通,在该汇烟室(15)的下部,至少设有一燃烧室(17),在与所说横向气流通道(11)相垂直的另一侧,至少设有二个燃烧室(16、18),所有燃烧室(16、17、18)均与横向气流通道(11)相通,且每个燃烧室至少装有一支通风管(26、27、28),以把气体导入所对应的燃烧室(16、17、18);燃烧室的设置,使上部的横向气流通道(11)的气流,沿S形的路线,依次通过各燃烧室(16、17、18),而达至下部最末一个燃烧室(18),该最末的燃烧室与内烟道(9)相通。
9、按权利要求8的活性炭活化设备,其特征在于:在活化炉、(34)中的汇烟室(15)和烟囱(25)之间,有一过热蒸汽管(22)和余热锅炉(24),用作产生附加水蒸汽,通过蒸汽管(23)把水蒸汽通入至少一个燃烧室(16、17)。
10、按权利要求8的活性炭的活化设备,其特征在于基砖(1、2、3、4、5)以间距d或行排列;隔板(6)垂直置于相邻两行基砖之间,构成两两相间的产品道(8)和内烟道(9);斜板(7)贴靠基砖斜边;相邻两层基砖斜边,朝向相反放置,层层交替堆砌组装成活化炉(34)的炉芯。
11、按权利要求8、10的活性炭的活化设备,其特征在于:基砖(1、2、3、4、5)之间,隔板(6)之间、隔板(6)和基砖(1、2、3、4、5)之间,均用凸缘和凹槽配合。
12、按权利要求8、10的活性炭的活化设备,其特征在于:活化炉(34)炉芯,可由按基砖(1、2、3、4、5)、隔板(6)和斜板(7)构件组装方式而整体成型的管节,堆砌组装而成。
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C06 | Publication | ||
C13 | Decision | ||
GR02 | Examined patent application | ||
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C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |