專利名稱：一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產活性炭的方法，尤其是一種循環(huán)利用高溫煙氣炭化活化一并生產活性炭的工藝。
背景技術：
煤基活性炭與木質和果殼活性炭相比，價廉、易再生、抗磨損、流體阻力小。由于活性炭可以應用到空氣凈化、微晶工業(yè)、水處理、溶劑回收和醫(yī)藥等領域。因此，近年來國內外市場對煤基活性炭的需求量呈逐年遞增趨勢，優(yōu)質品的供應缺口較大，特別是在水處理、環(huán)保用途上前景十分廣闊。傳統(tǒng)生產煤基活性炭的主要工序依次為:原料準備工序、擠壓成型及粗破碎、篩選工序、炭化工序和活化工序?；罨ば蚴钦麄€生產煤基活性炭的核心工序，主要是用氣體活化法，將含碳原料炭化，炭化生產的焦與水蒸汽、二氧化碳等氣化劑進行反應生產活性炭。如公開號為CN100383038C公開了 “一種用于制備活性炭的活化反應尾氣加氧循環(huán)利用工藝及設備”。該設備在活化爐上設置有炭化物料進口、活化氣體入口、出料口和廢煙氣出口，在炭化物料進料口處設置有一氧化碳排放口，收集活化反應產生的一氧化碳，對其進行加氧燃燒，并將獲得二氧化碳氣體與外界提供的水蒸汽混合，形成活化氣體與活化爐中的炭化物料進行活化反應，制得活性炭。該工藝利用尾氣，不適用于一體化生產活性炭，活化尾氣的其他成分仍舊排空，浪費資源，污染環(huán)境。此外該工藝仍然需要鍋爐提供水蒸汽，自身產能不能夠合理有效地利用。再如公開號為CN2012104Y公開了“一種生產活性炭用的炭化活化一體爐”，包括炭化室和活化室，還包括儲熱室、余熱鍋爐和排氣管。該設備能夠利用煙氣在儲熱室經過二次燃燒后轉為無害氣體，對環(huán)境不會造成污染，但是爐內的高溫氣體不能循環(huán)利用，造成能源浪費?！ど鲜錾a煤基活性炭的工藝中，炭化段和活化段是獨立設置的，而炭化和活化時間較長，產率較低，所需原料加工、轉運成本較高；此外，還需要單獨設置鍋爐來提供炭化和活化所需蒸汽。在生產過程中，因需要燃燒大量的原料煤而排放出大量的二氧化硫、氮氧化合物等有害氣體和粉塵，造成嚴重的環(huán)境污染，同時也造成了資源的嚴重浪費。為此，迫切需要在現有生產活性炭工藝的基礎上，利用自身生產活性炭的高溫煙氣作為生產活性炭的熱能，使炭化活化工藝更加合理，使得工藝過程更加環(huán)保。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是如何將炭化和活化所產生的高溫煙氣用于生產活性炭的炭化與活化，并形成循環(huán)生產系統(tǒng)，其目的是提供一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝。為了解決上述問題，本發(fā)明所采取的措施是一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝，其所述工藝如下:
在一炭化活化爐頂部加入成型料干燥；在炭化活化爐中部的炭化室中設置有純氧燃燒器，并將保溫氣柜中的高溫混合氣體和氧氣按體積比為廣2: I通入純氧燃燒器中進行燃燒，炭化室中下行的干燥成型料進行炭化反應，炭化溫度為600 800°C，炭化時間為60 90分鐘，制得炭化料；
在炭化活化爐下部的活化室中設置有氣體分布器，純氧燃燒器中所產生的高溫水蒸汽和二氧化碳通過氣體分布器與下行的炭化料在活化室中進行活化反應，活化溫度為800。。 900°C，活化時間為90 120分鐘；制得活性炭；
所述炭化室排出的高溫煙氣經冷卻裝置進行冷卻，冷卻后產生的焦油回收，冷卻后產生低溫炭化氣體通入熱泵；
所述活化室排出的高溫煙氣通過除塵裝置進入冷卻裝置II進行冷卻，冷卻后的冷凝水輸入到加熱裝置進行加熱；冷卻后的低溫活化氣經過脫硫脫碳裝置通入熱泵；
熱泵產生500 700°C的高溫混合氣體通過保溫氣柜與加熱裝置加熱的水蒸汽一并進入純氧燃燒器與通入的氧氣進行燃燒，產生的高溫水蒸汽和二氧化碳氣體再次作為混合活化氣體與下行的炭化料循環(huán)進行活化反應，循環(huán)連續(xù)制得活性炭?；谏鲜鼋鉀Q問題的技術方案，本發(fā)明進一步的附加技術特征在于:
所述混合氣體主要含有CH4、H2和CO ；
所述成型料是由無煙煤或煙煤經過擠壓成型設備制得；· 所述混合活化氣體與炭化料的質量之比為6 8: I ；
所述純氧燃燒器是“Y”型結構；所述“Y”型結構是由兩平行火道板與下設通道連通構成；所述兩平行火道板的高度至少是炭化室高度的三分之二，兩平行火道板之間的距離是炭化室內徑的二分之一，并居中于炭化室中線兩側；
所述氣體分布器是“喇叭”型結構；所述“喇叭”型結構的下端喇叭口直徑與活化室的內徑之比為2: 3 4: 5。實現本發(fā)明上述的一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝，與現有的技術相t匕，所具有得優(yōu)點與效果如下:
本發(fā)明內熱式炭化室中設置有純氧燃燒器，將炭化室和活化室產生的高溫煙氣進行加氧燃燒，一方面為炭化室提供能量，有效地利用煙氣；另一方面燃燒產生的高溫水蒸汽和二氧化碳氣體作為混合活化氣體與炭化料進行活化反應，不需要再次提供水蒸汽熱源，而且水蒸汽中含有二氧化碳，對提高活性炭的質量有很大的效用，同時也避免了環(huán)境的污染。本發(fā)明采用對煙氣進行直接燃燒循環(huán)利用，未經過換熱的方式連續(xù)生產活性炭，既降低了生產成本，又避免了能源的浪費，而且有效地回收了炭化室釋放出來的高溫煙氣中的焦油，避免了浪費?？傊竟に囀且环N炭化活化一體化的潔凈工藝，是對炭化活化所產生的高溫煙氣直接循環(huán)加以利用，從而降低了成本。本工藝合理利用能源，循環(huán)連續(xù)生產，節(jié)能減排，有利于環(huán)境的保護。


圖1是本發(fā)明工藝流程及設備示意圖。圖中:1:入料口 ；2:干燥室；3:炭化室；4:活化室；5:冷卻室；6:下料口 ；7:純氧燃燒器；8:氣體分布器；9:冷卻裝置I ;10:保溫氣柜；11:熱泵；12:加熱裝置；13:除塵裝置；14:冷卻裝置II ；15:脫硫脫碳裝置。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作出進一步的說明。
具體實施方式
I
實施本發(fā)明所提供的一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝，其所述工藝過程如
下:
首先，將無煙煤或者是煙煤經過擠壓成型設備制得的成型煤料，并由加料設備通過炭化活化爐頂部的入料口 I加入到干燥室2中，對成型料通過炭化活化爐中上行的熱氣進行干燥，干燥溫度為100°C 120°C，干燥時間為30 60分鐘后，并緩慢下行。其次，在炭化活化爐的中部設置有炭化室3及其“Y”型結構的純氧燃燒器7，其工藝過程是將保溫氣柜10中主要含有CH4、H2和CO的混合氣體和氧氣，按體積比為f 2: I通入到“Y”型結構的純氧燃燒器7中進行燃燒，炭化室3中的下行干燥成型料，在溫度為600 800°C下進行炭化反應，時間為60 90分鐘，獲得炭化料，而炭化料通過隔層通道均勻下行，進入活化室4中進行活化；其中，所述“Y”型結構是由兩塊平行火道板與下設的通道連通構成，其火道板的高度設置至少是炭化室高度的三分之二，而兩火道板之間的距離為炭化室內徑的二分之一，·并均布于炭化室中線兩側，以使得燃燒炭化過程充分均勻。再次，在炭化活化爐下部設置有活化室4及其氣體分布器8，氣體分布器8的通道與“Y”型結構的純氧燃燒器7的下通道相連通，并將“Y”型結構的純氧燃燒器7中所產生的高溫水蒸汽和二氧化碳，通過“喇叭”型結構的氣體分布器8與緩慢下行的炭化料在活化室4中進行活化反應，活化溫度為800°C 900°C，活化時間為90 120分鐘；制得活性炭；其中，所述“喇叭”型結構下端的喇叭口直徑與活化室4的內徑比為2: 3^4: 5，這主要是考慮氣體分布的均勻性，以及活化效果。最后，將炭化室3排出的高溫煙氣經冷卻裝置I 9進行冷卻，冷卻后產生的焦油進行回收，冷卻后產生低溫炭化氣體通入熱泵11中。將活化室4排出的高溫煙氣通過除塵裝置13進入冷卻裝置II 14中進行冷卻，冷卻后的冷凝水輸入到加熱裝置12中進行加熱，冷卻后的低溫活化氣經過脫硫脫碳裝置15通入熱泵11中。將通入熱泵11中的低溫炭化氣體與經過脫硫脫碳裝置15的低溫活化氣加熱為500 700°C的高溫混合氣體，并通過保溫氣柜10與加熱裝置12加熱的水蒸汽一并進入純氧燃燒器7中，與氧氣進行燃燒，產生的高溫水蒸汽和二氧化碳氣體再次作為高溫混合活化氣體通過氣體分布器8與下行的炭化料循環(huán)進行活化反應，連續(xù)制得活性炭。本發(fā)明上述工藝過程解決了如何將炭化和活化所產生的高溫煙氣用于生產活性炭的炭化與活化的問題，并形成了循環(huán)生產系統(tǒng)，是一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝方法，具體體現在將炭化室和活化室產生的高溫煙氣進行加氧燃燒，有效地利用了煙氣，燃燒產生的高溫水蒸汽和二氧化碳氣體作為混合活化氣體與炭化料進行活化反應，充分利用了水蒸汽中含有二氧化碳對提高生產活性炭質量的有效性，同時也避免了環(huán)境的污染。
具體實施方式
2本發(fā)明使用的成型料的工業(yè)分析如下:__
權利要求
1.一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝，其所述工藝如下: 在一炭化活化爐頂部加入成型料干燥； 在炭化活化爐中部的炭化室(3)中設置有純氧燃燒器(7)，并將保溫氣柜(10)中的高溫混合氣體和氧氣按體積比為f 2: I通入純氧燃燒器(7)中進行燃燒，炭化室(3)中下行的干燥成型料進行炭化反應，炭化溫度為600 800°C，炭化時間為60 90分鐘，制得炭化料； 在炭化活化爐下部的活化室(4)中設置有氣體分布器(8)，純氧燃燒器(7)中所產生的高溫水蒸汽和二氧化碳通過氣體分布器(8)與下行的炭化料在活化室(4)中進行活化反應，活化溫度為800°C 900°C，活化時間為90 120分鐘；制得活性炭； 所述炭化室(3)排出的高溫煙氣經冷卻裝置(9)進行冷卻，冷卻后產生的焦油回收，冷卻后產生低溫炭化氣體通入熱泵(11)； 所述活化室(4)排出的高溫煙氣通過除塵裝置(13)進入冷卻裝置II (14)進行冷卻，冷卻后的冷凝水輸入到加熱裝置(12)進行加熱；冷卻后的低溫活化氣經過脫硫脫碳裝置(15)通入熱泵(11)； 熱泵(11)產生500 700°C的高溫混合氣體通過保溫氣柜(10)與加熱裝置(12)加熱的水蒸汽一并進入純氧燃燒器(7)與通入的氧氣進行燃燒，產生的高溫水蒸汽和二氧化碳氣體再次作為混合活化氣體與下行的炭化料循環(huán)進行活化反應，循環(huán)連續(xù)制得活性炭。
2.如權利要求1所述的工藝，其所述混合氣體主要含有CH4、H2和CO。
3.如權利要求1所述的工藝，其所述成型料是由無煙煤或煙煤經過擠壓成型設備制得。
4.如權利要求1所述的工藝，其所述混合活化氣體與炭化料的質量之比為6 8: I。
5.如權利要求1所述的工藝，其所述純氧燃燒器(7)是“Y”型結構；所述“￥”型結構是由兩平行火道板與下設通道連通構成；所述兩平行火道板的高度至少是炭化室高度的三分之二，兩平行火道板之間的距離是炭化室內徑的二分之一，并居中于炭化室中線兩側。
6.如權利要求1所述的工藝，其所述氣體分布器(8)是“喇叭”型結構；所述“喇叭”型結構的下端喇叭口直徑與活化室(4)的內徑之比為2: 3^4: 5。
全文摘要
一種循環(huán)利用高溫煙氣生產活性炭的工藝是將保溫氣柜的高溫混合氣體通入到炭化活化爐所設的純氧燃燒器，控制溫度進行炭化反應，所產生的高溫水蒸汽和二氧化碳通過下設的氣體分布器與下行的炭化料進行活化反應，活化反應后的活性炭進入冷卻室后排出，炭化室與活化室排出的高溫煙氣再次通入純氧燃燒器進行燃燒，產生的高溫水蒸汽和二氧化碳作為混合活化氣再次通過氣體分布器與下行的炭化料進行活化反應，循環(huán)連續(xù)制得活性炭。本工藝利用炭化活化產生的高溫煙氣循環(huán)生產活性炭，節(jié)省了水蒸汽能源，降低了成本，且連續(xù)生產，有效地避免了環(huán)境的污染。
文檔編號C01B31/10GK103224234SQ20131012295
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權日2013年4月10日
發(fā)明者張永發(fā), 郭彥江, 武云霞, 張國杰, 范成旭 申請人:太原理工大學