本發(fā)明涉及一種活性炭的制備方法，具體涉及一種樹脂基球形活性炭制備的裝置和方法。

背景技術(shù)：

活性炭作為一種吸附質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于石化、電力、化工、環(huán)保、食品、醫(yī)藥等各行各業(yè)，而球形活性炭具有球形度小、阻力小和吸脫附速率快等特點(diǎn)，更是被廣泛應(yīng)用。

目前一般采用懸浮法和噴霧干燥法制備球形樹脂基球形活性炭。專利CN101348573B公開了一種球形酚醛樹脂的制備方法，該方法采用了懸浮聚合的合成方法，將線型酚醛樹脂、固化劑、工業(yè)酒精、表面活性劑和水以一定的重量比直接加入到反應(yīng)釜中，勻速攪拌，升溫到110-200℃，并恒溫30-180min，得到球形酚醛樹脂。專利CN101774577A公開了酚醛樹脂活性炭微球及其快速制備方法，該方法是先將水溶性酚醛樹脂或醇溶性酚醛樹脂溶液經(jīng)噴霧干燥或流化床干燥制備成一定大小的酚醛樹脂微球，然后此微球進(jìn)行熱固化，將固化樣品在惰性氣氛下升溫炭化，將固化樣品(或炭化樣品)與活化劑混合后在惰性氣氛下升溫炭化活化制得活性炭。盡管這兩種方法是目前最常用的方法，但其缺點(diǎn)在于每次需要先將樹脂進(jìn)行溶解，樹脂成型后需要將溶劑脫除，操作復(fù)雜、工藝繁瑣，且粒徑可控精度較差，同時(shí)它們只針對(duì)線型酚醛樹脂和水溶性或醇溶性酚醛樹脂，不適合熱固性酚醛樹脂。

針對(duì)熱固性酚醛樹脂進(jìn)行研究的。專利CN 103880006 A公開了一種大粒徑酚醛樹脂基球狀活性炭的制備方法，該方法是先將小直徑的空心球分散于熱固性酚醛樹脂中，利用超聲波對(duì)其進(jìn)行分散，然后將混合物置入大直徑的空心球狀的殼體中，烘干固化成型，去掉殼體就進(jìn)行炭化和活化，制得球形活性炭。雖然此方法是制備熱固性酚醛樹脂基球形活性炭，但是其操作復(fù)雜，步驟繁瑣，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了簡(jiǎn)化制造步驟，解決現(xiàn)用方法的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單、粒徑可控的熱固性酚醛樹脂基球形活性炭的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)施的：

一種制備熱固性樹脂基球形活性炭的裝置，其特征在于，所述的裝置由壓力儲(chǔ)罐1、噴頭2、流化床造粒塔3、風(fēng)機(jī)4、加熱器5等組成；所述的壓力儲(chǔ)罐1放置在流化床造粒塔3的頂部，壓力儲(chǔ)罐1的底部通過(guò)閥門13與噴頭2相連；所述的風(fēng)機(jī)4的出口與加熱器5的管程進(jìn)口相連，加熱器5的管程出口與流化床造粒塔3下部連通；加熱器5的殼程設(shè)有高溫?zé)煹罋膺M(jìn)口閥22；所述的流化床造粒塔3由造粒成形空塔部分6和樹脂固化多層篩板部分7組成；所述的流化床造粒塔3的底部裝有傾斜放置的氣體分布板10。

所述流化床造粒塔3的高度為5~20m，造粒成形空塔部分6的高度與流化床造粒塔3高度之比為0.4~0.7:1，樹脂固化多層篩板部分7的高度與流化床造粒塔3總高度之比為0.2~0.5:1。

所述的樹脂固化多層篩板部分7具有3~8塊內(nèi)置篩板8，所述的內(nèi)置篩板8的板間距為0.5~0.8m，孔隙率為10%~20%。

所述的內(nèi)置篩板8帶有溢流孔9，溢流孔9的橫截面積與篩板的面積比為0.01~0.1：1，溢流孔9的堰高為0.05~0.35m。

所述的氣體分布板10的傾斜角度為10~20°，且在較低端設(shè)有溢流管11。

所述的噴頭2為無(wú)阻力噴頭。

一種權(quán)利要求1-6所述的制備熱固性酚醛樹脂基球形活性炭裝置的應(yīng)用方法，其特征在于，包括以下步驟：

a. 啟動(dòng)風(fēng)機(jī)4，調(diào)整風(fēng)機(jī)量使流化床造粒塔3中的熱空氣空塔氣速達(dá)到設(shè)定值；

b．開啟加熱器5上的高溫?zé)煹罋膺M(jìn)口閥17，對(duì)加熱器5管程中的空氣進(jìn)行加熱，使加熱器5管程出口空氣溫度達(dá)到設(shè)定值；

c. 打開裝料閥14，將液態(tài)熱固性樹脂加入到壓力儲(chǔ)罐1中，之后打開氮?dú)膺M(jìn)口閥15，充入氮?dú)鈱?duì)壓力儲(chǔ)罐1進(jìn)行加壓，使壓力儲(chǔ)罐1的壓力達(dá)到設(shè)定值；

d. 當(dāng)所述造粒成形空塔部分6上部溫度達(dá)到設(shè)定值后，打開進(jìn)料閥13，壓力儲(chǔ)罐1中的液態(tài)熱固性酚醛樹脂在壓力作用下通過(guò)噴頭2噴入造粒流化床3的所述造粒成形空塔部分6中，初始階段在表面張力的作用下首先形成液態(tài)球形樹脂，通過(guò)改變壓力儲(chǔ)罐1中的氮?dú)鈮毫刂茦渲后w的流速，改變由噴頭2噴出的液滴大小，形成不同粒徑大小的液態(tài)球形樹脂；

e. 隨即在所述造粒成形空塔部分6中與熱空氣直接接觸升溫，所述的液態(tài)球形樹脂的表面進(jìn)行固化形成外殼固化的樹脂球；

f. 樹脂球隨之落入所述樹脂固化多層篩板部分7的上部第一塊篩板上，與通過(guò)篩孔上來(lái)的熱空氣進(jìn)行充分的接觸，繼續(xù)發(fā)生固化反應(yīng)；在上一塊篩板停留一定時(shí)間后通過(guò)溢流堰9落入下一層；在經(jīng)過(guò)所有篩板后形成了完全固化的樹脂球18，落在底部的氣體分布板10上，然后通過(guò)溢流管11和樹脂球排出閥16從流化床底部排出；熱空氣從排風(fēng)口12排出。

所述的壓力儲(chǔ)罐1壓力控制在0.05~0.5MPa。

所述的加熱器5的出口熱空氣溫度為150~200℃，所述造粒成形空塔部分6上部溫度維持在120~150℃；所述流化床造粒塔3中的熱空氣空塔氣速控制在0.1~0.5m/s。

所述炭化過(guò)程所用的炭化介質(zhì)為氮?dú)?，升溫速率?.5~10℃/min，溫度為400~800℃，時(shí)間為0.5~4小時(shí)；所述活化過(guò)程所用的活化介質(zhì)為水蒸氣，升溫速率為0.5~10℃/min，溫度為850~1000℃，時(shí)間為0.5~3小時(shí)。

本發(fā)明提出的方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）熱固性酚醛樹脂不添加任何物質(zhì)，直接進(jìn)行造粒；（2）制得的樹脂基活性炭的粒徑可由噴頭2型號(hào)進(jìn)行控制，減少了后期篩選的麻煩；（3）在熱固性酚醛樹脂噴出后，在下降過(guò)程中，利用高溫氣體進(jìn)行加熱固化，降落到篩板時(shí)已經(jīng)定形，在篩板上處于流化狀態(tài)，進(jìn)行充分固化，使得操作更方便，工藝更加簡(jiǎn)單，同時(shí)使其固化更快，提高了成品率。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:

圖1為本發(fā)明所提供的制備樹脂基球形活性炭的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為篩板的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-壓力儲(chǔ)罐；2-噴頭；3-流化床造粒造粒塔；4-風(fēng)機(jī)；5-加熱器；6-造粒成形空塔部分；7-樹脂固化多層篩板部分；8-篩板；9-溢流孔；10-氣體分布板；11-溢流管；12-排風(fēng)口；13-進(jìn)料閥；14-裝料閥；15-氮?dú)膺M(jìn)口閥；16-樹脂球排出閥；17-高溫?zé)煹罋膺M(jìn)口閥；18-樹脂球。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明：

實(shí)施例1

所述的流化床造粒塔3的高度為10m，造粒成形空塔部分6的高度與流化床造粒塔3高度之比為0.6:1，樹脂固化多層篩板部分7的高度與流化床造粒塔3總高度之比為0.3:1；所述的樹脂固化多層篩板部分7具有5塊內(nèi)置篩板8，板間距為0.6m，孔隙率為10%；內(nèi)置篩板8帶有溢流孔9，其橫截面積與篩板的面積比為0.03：1，堰高為0.05m；所述的氣體分布板10的傾斜角度為15°，且在較低端設(shè)有溢流管11；

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)4，調(diào)整風(fēng)機(jī)量使流化床造粒塔3中的熱空氣空塔氣速達(dá)到為0.3m/s。開啟加熱器5上的高溫?zé)煹罋膺M(jìn)口閥17，對(duì)加熱器5管程中的空氣進(jìn)行加熱，使加熱器5管程出口空氣溫度達(dá)到170℃。打開裝料閥14，將液態(tài)熱固性樹脂加入到壓力儲(chǔ)罐1中，之后打開氮?dú)膺M(jìn)口閥15，充入氮?dú)鈱?duì)壓力儲(chǔ)罐1進(jìn)行加壓，使壓力儲(chǔ)罐1的壓力達(dá)到0.2MPa；

當(dāng)造粒成形空塔部分6上部溫度達(dá)到130℃后，打開進(jìn)料閥13，壓力儲(chǔ)罐1中的液態(tài)熱固性酚醛樹脂在壓力作用下通過(guò)噴頭2噴入造粒流化床3的所述造粒成形空塔部分6中，初始階段在表面張力的作用下首先形成液態(tài)球形樹脂，通過(guò)改變壓力儲(chǔ)罐1中的氮?dú)鈮毫刂茦渲后w的流速，改變由噴頭2噴出的液滴大小，形成不同粒徑大小的液態(tài)球形樹脂。隨即在所述造粒成形空塔部分6中與熱空氣直接接觸升溫，所述的液態(tài)球形樹脂的表面進(jìn)行固化形成外殼固化的樹脂球。樹脂球隨之落入所述樹脂固化多層篩板部分7的上部第一塊篩板上，與通過(guò)篩孔上來(lái)的熱空氣進(jìn)行充分的接觸，繼續(xù)發(fā)生固化反應(yīng)；在上一塊篩板停留一定時(shí)間后通過(guò)溢流堰9落入下一層；在經(jīng)過(guò)所有篩板后形成了完全固化的樹脂球18，落在底部的氣體分布板10上，然后通過(guò)溢流管11和樹脂球排出閥16從流化床底部排出；熱空氣從排風(fēng)口12排出；

將樹脂球進(jìn)行炭化過(guò)程，所用的炭化介質(zhì)為氮?dú)?，升溫速率?℃/min，溫度為600℃，時(shí)間為1.5小時(shí)。隨后進(jìn)行活化過(guò)程，所用的活化介質(zhì)為水蒸氣，升溫速率為1.5℃/min，溫度為850℃，時(shí)間為2小時(shí)，形成熱固性樹脂基球形活性炭產(chǎn)品。最終得到的樹脂基球形活性炭的粒徑為0.85~1mm、BET比表面積為968m²/g。

實(shí)施例2

所述的流化床造粒塔3的高度為14m，造粒成形空塔部分6的高度與流化床造粒塔3高度之比為0.65:1，樹脂固化多層篩板部分7的高度與流化床造粒塔3總高度之比為0.28:1；所述的樹脂固化多層篩板部分7具有6塊內(nèi)置篩板8，板間距為0.65m，孔隙率為10%；內(nèi)置篩板8帶有溢流孔9，其橫截面積與篩板的面積比為0.04：1，堰高為0.07m；所述的氣體分布板10的傾斜角度為13°，且在較低端設(shè)有溢流管11；

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)4，調(diào)整風(fēng)機(jī)量使流化床造粒塔3中的熱空氣空塔氣速達(dá)到為0.35m/s。開啟加熱器5上的高溫?zé)煹罋膺M(jìn)口閥17，對(duì)加熱器5管程中的空氣進(jìn)行加熱，使加熱器5管程出口空氣溫度達(dá)到180℃。打開裝料閥14，將液態(tài)熱固性樹脂加入到壓力儲(chǔ)罐1中，之后打開氮?dú)膺M(jìn)口閥15，充入氮?dú)鈱?duì)壓力儲(chǔ)罐1進(jìn)行加壓，使壓力儲(chǔ)罐1的壓力達(dá)到0.3MPa；

當(dāng)造粒成形空塔部分6上部溫度達(dá)到135℃后，打開進(jìn)料閥13，壓力儲(chǔ)罐1中的液態(tài)熱固性酚醛樹脂在壓力作用下通過(guò)噴頭2噴入造粒流化床3的所述造粒成形空塔部分6中，初始階段在表面張力的作用下首先形成液態(tài)球形樹脂，通過(guò)改變壓力儲(chǔ)罐1中的氮?dú)鈮毫刂茦渲后w的流速，改變由噴頭2噴出的液滴大小，形成不同粒徑大小的液態(tài)球形樹脂。隨即在所述造粒成形空塔部分6中與熱空氣直接接觸升溫，所述的液態(tài)球形樹脂的表面進(jìn)行固化形成外殼固化的樹脂球。樹脂球隨之落入所述樹脂固化多層篩板部分7的上部第一塊篩板上，與通過(guò)篩孔上來(lái)的熱空氣進(jìn)行充分的接觸，繼續(xù)發(fā)生固化反應(yīng)；在上一塊篩板停留一定時(shí)間后通過(guò)溢流堰9落入下一層；在經(jīng)過(guò)所有篩板后形成了完全固化的樹脂球18，落在底部的氣體分布板10上，然后通過(guò)溢流管11和樹脂球排出閥16從流化床底部排出；熱空氣從排風(fēng)口12排出；

將樹脂球進(jìn)行炭化過(guò)程，所用的炭化介質(zhì)為氮?dú)?，升溫速率?.5℃/min，溫度為650℃，時(shí)間為2小時(shí)。隨后進(jìn)行活化過(guò)程，所用的活化介質(zhì)為水蒸氣，升溫速率為1℃/min，溫度為900℃，時(shí)間為1.5小時(shí)，形成熱固性樹脂基球形活性炭產(chǎn)品。最終得到的樹脂基球形活性炭的粒徑為0.75~0.9mm、BET比表面積為985m²/g。

實(shí)施例3

所述的流化床造粒塔3的高度為16m，造粒成形空塔部分6的高度與流化床造粒塔3高度之比為0.68:1，樹脂固化多層篩板部分7的高度與流化床造粒塔3總高度之比為0.3:1；所述的樹脂固化多層篩板部分7具有4塊內(nèi)置篩板8，板間距為0.7m，孔隙率為14%；內(nèi)置篩板8帶有溢流孔9，其橫截面積與篩板的面積比為0.05：1，堰高為0.09m；所述的氣體分布板10的傾斜角度為15°，且在較低端設(shè)有溢流管11；

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)4，調(diào)整風(fēng)機(jī)量使流化床造粒塔3中的熱空氣空塔氣速達(dá)到為0.4m/s。開啟加熱器5上的高溫?zé)煹罋膺M(jìn)口閥17，對(duì)加熱器5管程中的空氣進(jìn)行加熱，使加熱器5管程出口空氣溫度達(dá)到190℃。打開裝料閥14，將液態(tài)熱固性樹脂加入到壓力儲(chǔ)罐1中，之后打開氮?dú)膺M(jìn)口閥15，充入氮?dú)鈱?duì)壓力儲(chǔ)罐1進(jìn)行加壓，使壓力儲(chǔ)罐1的壓力達(dá)到0.4MPa；

當(dāng)造粒成形空塔部分6上部溫度達(dá)到140℃后，打開進(jìn)料閥13，壓力儲(chǔ)罐1中的液態(tài)熱固性酚醛樹脂在壓力作用下通過(guò)噴頭2噴入造粒流化床3的所述造粒成形空塔部分6中，初始階段在表面張力的作用下首先形成液態(tài)球形樹脂，通過(guò)改變壓力儲(chǔ)罐1中的氮?dú)鈮毫刂茦渲后w的流速，改變由噴頭2噴出的液滴大小，形成不同粒徑大小的液態(tài)球形樹脂。隨即在所述造粒成形空塔部分6中與熱空氣直接接觸升溫，所述的液態(tài)球形樹脂的表面進(jìn)行固化形成外殼固化的樹脂球。樹脂球隨之落入所述樹脂固化多層篩板部分7的上部第一塊篩板上，與通過(guò)篩孔上來(lái)的熱空氣進(jìn)行充分的接觸，繼續(xù)發(fā)生固化反應(yīng)；在上一塊篩板停留一定時(shí)間后通過(guò)溢流堰9落入下一層；在經(jīng)過(guò)所有篩板后形成了完全固化的樹脂球18，落在底部的氣體分布板10上，然后通過(guò)溢流管11和樹脂球排出閥16從流化床底部排出；熱空氣從排風(fēng)口12排出；

將樹脂球進(jìn)行炭化過(guò)程，所用的炭化介質(zhì)為氮?dú)?，升溫速率?℃/min，溫度為700℃，時(shí)間為3小時(shí)。隨后進(jìn)行活化過(guò)程，所用的活化介質(zhì)為水蒸氣，升溫速率為2℃/min，溫度為920℃，時(shí)間為1小時(shí)，形成熱固性樹脂基球形活性炭產(chǎn)品。最終得到的樹脂基球形活性炭粒徑為0.65~0.8mm、BET比表面積為1012m²/g。

實(shí)施例4

所述的流化床造粒塔3的高度為18m，造粒成形空塔部分6的高度與流化床造粒塔3高度之比為0.55:1，樹脂固化多層篩板部分7的高度與流化床造粒塔3總高度之比為0.4:1；所述的樹脂固化多層篩板部分7具有8塊內(nèi)置篩板8，板間距為0.8m，孔隙率為15%；內(nèi)置篩板8帶有溢流孔9，其橫截面積與篩板的面積比為0.045：1，堰高為0.1m；所述的氣體分布板10的傾斜角度為16°，且在較低端設(shè)有溢流管11；

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)4，調(diào)整風(fēng)機(jī)量使流化床造粒塔3中的熱空氣空塔氣速達(dá)到為0.5m/s。開啟加熱器5上的高溫?zé)煹罋膺M(jìn)口閥17，對(duì)加熱器5管程中的空氣進(jìn)行加熱，使加熱器5管程出口空氣溫度達(dá)到185℃。打開裝料閥14，將液態(tài)熱固性樹脂加入到壓力儲(chǔ)罐1中，之后打開氮?dú)膺M(jìn)口閥15，充入氮?dú)鈱?duì)壓力儲(chǔ)罐1進(jìn)行加壓，使壓力儲(chǔ)罐1的壓力達(dá)到0.5MPa；

當(dāng)造粒成形空塔部分6上部溫度達(dá)到137℃后，打開進(jìn)料閥13，壓力儲(chǔ)罐1中的液態(tài)熱固性酚醛樹脂在壓力作用下通過(guò)噴頭2噴入造粒流化床3的所述造粒成形空塔部分6中，初始階段在表面張力的作用下首先形成液態(tài)球形樹脂，通過(guò)改變壓力儲(chǔ)罐1中的氮?dú)鈮毫刂茦渲后w的流速，改變由噴頭2噴出的液滴大小，形成不同粒徑大小的液態(tài)球形樹脂。隨即在所述造粒成形空塔部分6中與熱空氣直接接觸升溫，所述的液態(tài)球形樹脂的表面進(jìn)行固化形成外殼固化的樹脂球。樹脂球隨之落入所述樹脂固化多層篩板部分7的上部第一塊篩板上，與通過(guò)篩孔上來(lái)的熱空氣進(jìn)行充分的接觸，繼續(xù)發(fā)生固化反應(yīng)；在上一塊篩板停留一定時(shí)間后通過(guò)溢流堰9落入下一層；在經(jīng)過(guò)所有篩板后形成了完全固化的樹脂球18，落在底部的氣體分布板10上，然后通過(guò)溢流管11和樹脂球排出閥16從流化床底部排出；熱空氣從排風(fēng)口12排出；

將樹脂球進(jìn)行炭化過(guò)程，所用的炭化介質(zhì)為氮?dú)猓瑴囟葹?85℃，升溫速率為1.5℃/min，時(shí)間為2.5小時(shí)。隨后進(jìn)行活化過(guò)程，所用的活化介質(zhì)為水蒸氣，升溫速率為2.5℃/min，溫度為930℃，時(shí)間為0.5小時(shí)，形成熱固性樹脂基球形活性炭產(chǎn)品。最終得到的樹脂基球形活性炭粒徑為0.55~0.7mm、BET比表面積為992m²/g。