CN88102426A - 磷酸法生产活性炭的方法与设备 - Google Patents
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Abstract
一种磷酸法生产活性炭的方法与设备，提出了磷酸与炭质原料的最佳浸渍比和最佳活化温度；漂洗回收过程采用搅拌间歇式，有效地回收、循环使用稀磷酸；整个工艺过程基本上无三废排放。炭化活化炉为耐酸耐火材料筑成，代替了昂贵的耐酸金属材料；且燃烧室采用下饲式反烧装置，热效率高。
Description
本发明是关于以磷酸为活化剂，用含炭质原料制造活性炭的方法，以及适用于这种方法的炭化活化炉。用该方法可生产各种用途的活性炭。
化学药剂活化法生产活性炭，目前使用最广泛的活化剂是氯化锌。该法优点是生产工艺简单、操作方便;原料利用率高;产品脱色力强，适合液相大分子吸附。但其也存在着严重缺点，如：生产过程中挥发出氯化锌和氯化氢，带来环境的严重污染;同时氯化锌回收困难，回收率低，造成锌耗高、能耗高、成本高。而使用磷酸来代替氯化锌作活化剂，可以克服上述缺点，却又存在另外一些严重问题，并因此影响着它的工业化规模生产的推广应用。一、磷酸比氯化锌价格高，损失一点对生产成本影响较大;二、对设备的腐蚀性大，现在还没有能耐高温磷酸腐蚀的理想材料，且耐酸金属材料价格往往都很昂贵。日本《特许公报》昭50-33979号，关于木屑活性炭磷酸活化法一文中曾提出，用纤维素系薄膜、板或粉状物隔在铁板和磷酸浸渍木屑之间进行磷酸法活性炭生产，从而减轻磷酸对活化炉设备的腐蚀。然而该方法未能从根本上解决活化炉的耐酸材料问题。
本发明的目的是提出一种以磷酸为活化剂，用含炭质原料制造活性炭的方法，以及最适用于这种方法的、具有耐磷酸腐蚀材料建造的简便、经济的炭化活化炉。应用该法生产活性炭不仅可避免三废污染，而且工艺简单，操作方便，生产成本低。
本发明的要点是：把炭质原料，以一定比例的磷酸溶液浸渍，然后经历炭化、活化、回收、干燥、球磨等过程。而浸渍的最佳浸渍比为：100%H3PO4∶绝干木屑＝2.5～3∶1，吸液比为：100%H3PO4：绝干木屑＝1.25～1.5∶1，浸料浓度：H3PO4%（g/g）：40.5～51%;活化温度为400～600℃，活化时间为0.5～2小时。配合本方法生产活性炭提供的设备为一平板炉。它由燃烧室，上下火道，直火道，炭化活化室，烘干室，烟道构成。燃烧室内设置由加煤斗，送煤绞龙，燃烧斗组成的下饲式反烧装置。上述各室、道及其隔墙均由耐酸、耐火材料筑成。
附图1为本发明炭化活化炉立面结构示意图。
附图2为炭化活化炉A-A剖面结构示意图。
下面结合附图以实施例对本发明作进一步说明。
用耐酸、耐火砖，包括其氧化铁含量在0.4～0.8%以下，钾、钠、钙、镁氧化物的总含量在2%以下的硅砖、高铝砖或粘土质耐火砖，砌成如附图结构的炭化活化炉。1、燃烧室，2、下饲式反烧装置，3、下火道，4、直火道，5、上火道，6、炭化活化室，7、烘干室，8、烟道，9、隔墙板。在燃烧室（1）设置由燃烧斗（10）、送煤绞龙（11）、加煤斗（12）、变速箱（13）、电机（14）构成的下饲式反烧装置（2）。
按浸渍比为100%H3PO4：绝干木屑＝2.5～3∶1的比例，计算出一定含水量的原料木屑用量和重量百分浓度为40.5～51%的H3PO4溶液用量，分别加入耐酸陶瓷容器内，浸渍约8小时;然后放去浸渍液，将浸渍木屑加入炭化活化炉的炭化活化室（6）内;由燃烧室（1）内产生的烟道气通过下火道（3）、直火道（4）、上火道（5）间接加热炭化活化室（6）内的浸渍料，加热过程温度逐渐升高先使之炭化，当温度升至400～600℃，进入活化阶段，活化时间为0.5～2小时;炭化活化过程中，可用木制铲翻动物料，使之受热均匀;活化后的物料从炉内卸出冷却一下;然后送至耐酸陶瓷回收缸，加入稀H3PO4溶液，并通入蒸汽加热至80～100℃，要充分搅拌，静置10～20分钟，以促进活性炭中的偏磷酸完全转化成磷酸，放出H3PO4洗液，作循环使用。如此反复漂洗5～7次，最后用热水漂洗一、二次;即可把洗净的活性炭送回炉内的烘干室（7）;烘干后，冷却;包装;完成整个生产过程。
用本法生产活性炭，绝干木屑的得炭率平均达45%以上，比氯化锌法高10%。产品杂质含量低质量好，特别是炭化活化室采用耐酸耐火砖砌成，操作工具以木铲代替铁锹，避免了有害的铁质带入。同时由于磷酸在800℃以上才分解成P2O5挥发;而本活化工序的温度控制在400～600℃，故有害气体极少逸出，漂洗工序中的稀磷酸是循环回收使用的，所以整个生产过程基本上无三废排放。
本发明方法及设备简单可靠易行，投资省，上马快，成本低。
Claims (5)
1、一种磷酸法生产活性炭的方法，包括把含炭质原料以规定的配方浸渍，然后经历炭化、活化、回收、干燥、球磨过程，其特征在于：
最佳配方为：浸渍比：100%H3PO4∶绝干木屑=2.5～3∶1，
吸液比：100%H3PO4∶绝干木屑=1.25～1.5∶1，
浸料浓度：H3PO4%(g/g)40.5～51%；
活化温度：400～600℃，活化时间：0.5～2小时。
2、按权利要求1所述的磷酸法生产活性炭的方法，其特征在于回收过程采用搅拌间歇式，即经活化后的活性炭放在耐酸容器中，加入稀H3PO4溶液，并通入蒸汽加热至80～100℃，充分搅拌，静置10～20分钟，放出H3PO4洗液，作循环使用，如此反复漂洗5～7次，最后用热水漂洗一至二次。
3、一种磷酸法生产活性炭的设备，为一平板炉，包括燃烧室（1）、下火道（3）、直火道（4）、上火道（5）、炭化活化室（6）、烘干室（7）、烟道（8）、隔墙板（9），其特征在于上述各室、道及其隔墙板均由耐酸耐火材料筑成。
4、按权利要求3所述的磷酸法生产活性炭设备，其特征在于耐酸耐火材料是硅砖或高铝砖或粘土质砖，其氧化铁的含量在0.4～0.8%以下，钾、钠、钙、镁氧化物的总含量在2%以下。
5、按权利要求3或4所述的磷酸法生产活性炭设备，其特征在于燃烧室（1）内设置由燃烧斗（10）、送煤绞龙（11）、加煤斗（12）、变速箱（13）、电机（14）构成的下饲式反烧装置（2）。
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