木質(zhì)原料免外加熱一步法制活性炭工藝及炭活化設(shè)備的制造方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用木質(zhì)原料制活性炭的技術(shù)，尤其涉及用木質(zhì)原料不需外加熱一步法制活性炭工藝及炭活化設(shè)備。
二、【背景技術(shù)】
[0002]目前，用木質(zhì)原料制活性炭的方法主要有兩種:一種是竹肩或木肩等粉狀原料，主要用氯化鋅或磷酸作活化劑回轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱法制備粉狀活性炭，它存在著廢氣和廢水污染環(huán)境的問題，在許多環(huán)保嚴(yán)格的地區(qū)將受到限制；另一種是果殼或木(竹)肩兩步水蒸汽活化法制顆?；蚍蹱罨钚蕴?，它需要先將果殼或木(竹)肩炭化后制成果殼炭或木(竹)肩炭，再以果殼炭或木(竹)肩炭為原料，用水蒸汽活化法制成顆?；蚍蹱罨钚蕴?，活化過程需要外加燃料加熱才能達(dá)到并維持活化所需的溫度，能源消耗較大。目前，無論是物理活化法還是化學(xué)活化法生產(chǎn)活性炭，均需要消耗燃煤、燃?xì)饣虿竦热剂?，要將高溫活化尾氣通過煙囪排向空中，存在著熱能浪費的情況，燃料成本較高，同時外加燃煤的燃燒產(chǎn)生煙道氣對大氣環(huán)境造成污染。
[0003]有關(guān)木質(zhì)原料一步法制活性炭的類似專利有:專利號ZL201010181027.7的發(fā)明專利，它述及了將木肩成型后一步水蒸汽活化法制取粉狀活性炭，要求將木肩壓制成顆粒狀后再用立式移動床活化爐制活性炭，工藝顯得較麻煩，而且木肩的成型需要消耗能源；申請?zhí)枮?01110337017.2的發(fā)明專利木肩用回轉(zhuǎn)式活化爐一步法制活性炭并副產(chǎn)煤氣的方法，它將木肩原料從回轉(zhuǎn)爐的一端加入，在回轉(zhuǎn)爐中經(jīng)過干燥、炭化和活化，從回轉(zhuǎn)爐的另一端出料，存在著兩點缺陷:一是轉(zhuǎn)爐的氣流是向出料端流動的，轉(zhuǎn)爐的進(jìn)料端溫度較低，木肩不易被干燥和炭化，因而就不能產(chǎn)生可燃?xì)?，所以很難升高轉(zhuǎn)爐的進(jìn)料端溫度，轉(zhuǎn)爐前段未能發(fā)揮良好的作用，等木肩隨著轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)動輸送到溫度較高部位時與空氣相遇容易著火而降低活性炭的得率，木肩的干燥、炭化和活化都是在轉(zhuǎn)爐的后段進(jìn)行，活化區(qū)較短，在轉(zhuǎn)爐中的活化時間就較短，從而影響活化效果和產(chǎn)品的質(zhì)量；二是木肩在干燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽與炭化時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w相混合，會降低可燃?xì)怏w的可燃性。
[0004]基于上述背景，本發(fā)明研宄開發(fā)了木質(zhì)原料免外加熱一步物理活化法制活性炭工藝及炭活化設(shè)備，它利用木質(zhì)原料熱解產(chǎn)生的可燃?xì)饩S持熱能平衡，不用外加燒煤而更加環(huán)保。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為克服目前兩步法制活性炭的缺點與不足，開發(fā)了木質(zhì)原料免外加熱一步物理活化法制活性炭工藝及炭活化設(shè)備，其內(nèi)容是這樣的:利用內(nèi)外分段式炭化轉(zhuǎn)爐和回轉(zhuǎn)活化爐連續(xù)一步法制備活性炭，木質(zhì)原料先在內(nèi)熱式轉(zhuǎn)爐中利用來自外熱式炭化爐加熱尾氣去除水分達(dá)到干燥的目的，產(chǎn)生的水汽隨干燥介質(zhì)從煙囪排走，避免與炭化時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w混合而影響其可燃性，而干燥后的物料落到外熱式炭化爐中進(jìn)行炭化，加熱介質(zhì)是從活化爐中引入的高溫活化尾氣，炭化過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w通到活化爐中與活化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w混合，在活化轉(zhuǎn)爐的內(nèi)器壁上還設(shè)置了蒸汽管，通入適量過熱的水蒸汽與炭在高溫下進(jìn)行活化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和一氧化碳等可燃?xì)怏w，活化轉(zhuǎn)爐體的內(nèi)器壁上布置空氣管，通入適量的空氣與可燃?xì)怏w燃燒以維持活化溫度。活化反應(yīng)和燃燒反應(yīng)式分別為:
[0006]c+h2o = h2+co 和 H2+C0+02= CO 2+h2o
[0007]活化炭落到暫存箱中經(jīng)水夾套冷卻后出料，活化產(chǎn)生的高溫尾氣引到外熱式炭化爐及水蒸汽過熱設(shè)備中，用來加熱炭化爐和預(yù)熱水蒸汽，再將利用了部分熱能后的尾氣通到內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐中用于干燥原料。從而實現(xiàn)炭化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w和活化過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w都在活化爐中燃燒加熱活化料，從活化爐出來的高溫活化尾氣又用來預(yù)熱活化用的水蒸汽和加熱炭化爐，炭化爐的加熱介質(zhì)又通到干燥轉(zhuǎn)爐中用來干燥原料，實現(xiàn)熱能的循環(huán)綜合利用，生產(chǎn)活性炭的整個過程可不需消耗外加的燃料，大大節(jié)約能源消耗，降低生產(chǎn)成本。
[0008]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:原料經(jīng)可調(diào)轉(zhuǎn)速的螺旋輸送機(2)加到內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐
(7)中進(jìn)行干燥，然后落到外熱式炭化轉(zhuǎn)爐(12)中進(jìn)行炭化，炭化時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w通到內(nèi)熱式活化轉(zhuǎn)爐(18)中與從爐壁空氣管(20)、(22)噴出的空氣燃燒來加熱物料，同時，物料在高溫下與蒸汽管(20)、(22)噴出的水蒸汽發(fā)生活化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和一氧化碳等可燃?xì)怏w，與空氣燃燒又可補充加熱活化爐，實現(xiàn)炭化與活化同時產(chǎn)生可燃?xì)怏w來加熱活化爐。經(jīng)活化后的活化料從活化轉(zhuǎn)爐出口落到暫存箱(25)中冷卻后出料?；罨a(chǎn)生的高溫?zé)煹罋鈴奈矚獬隹?26)引到外熱式炭化轉(zhuǎn)爐(12)中用作炭化轉(zhuǎn)爐和水蒸汽預(yù)熱器(16)的加熱熱源，實現(xiàn)熱能的循環(huán)綜合利用，木質(zhì)原料從干燥、炭化和活化直到活化炭的整個生產(chǎn)過程不需要外加熱源。
四、【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所述的免外加熱一步法制活性炭的炭活化設(shè)備剖視示意圖，圖2為圖1中A-A截面的剖面圖，圖3為圖1中B-B截面的剖面圖，⑴為轉(zhuǎn)爐的支承輪；(2)為進(jìn)料螺旋輸送機；⑶為加料斗；⑷為尾氣出口 ； (5)、(11)、(21)為支承托輪；(6)、⑶、(19)為傳動齒輪；(7)為內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐殼體；(9)為活化尾氣接管；(10)為下料槽；(12)為炭化轉(zhuǎn)爐殼體；(13)為加熱煙道；(14)為耐溫層；(15)為保溫層；(16)為水蒸汽預(yù)熱器；(17)為活化尾氣引入口 ;(18)為活化轉(zhuǎn)爐殼體；(20)、(22)為空氣管或蒸汽管；(23)為蒸汽總管及旋轉(zhuǎn)接頭；(24)為出料閘板；(25)為活化料暫存箱；(26)為活化尾氣出口 ；(27)為布風(fēng)管，由風(fēng)機通入空氣。
五、【具體實施方式】
[0010]實例I
[0011]果殼原料采用本發(fā)明的工藝及炭活化設(shè)備一步制備果殼不定形活性炭，將果殼原料如椰子殼、杏核殼用破碎機破碎到適當(dāng)粒度，將一定顆粒度的果殼原料用螺旋輸送機(2)加到內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐(7)中用來自外熱式炭化轉(zhuǎn)爐的加熱用煙道氣進(jìn)行干燥，干燥產(chǎn)生的水蒸汽從廢氣煙囪排到大氣，干燥后的果殼落到外熱式炭化爐(12)中進(jìn)行炭化，炭化時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w通到內(nèi)熱式活化轉(zhuǎn)爐(18)中，與來自布風(fēng)管(27)從爐壁空氣管(20)、(22)噴出的空氣燃燒來加熱物料，同時，物料在高溫下與蒸汽管(20)、(22)噴出的水蒸汽發(fā)生活化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和一氧化碳等可燃?xì)怏w，與空氣燃燒又可補充加熱物料，實現(xiàn)炭化與活化同時產(chǎn)生可燃?xì)怏w的燃燒來加熱物料。經(jīng)活化后的活化料從轉(zhuǎn)爐出口落到暫存箱(25)中冷卻后出料。活化產(chǎn)生的高溫尾氣從尾氣出口(26)直接引到外熱式炭化轉(zhuǎn)爐(12)中用作炭化轉(zhuǎn)爐和水蒸汽預(yù)熱器(16)的加熱熱源。除蒸汽鍋爐的燃料消耗外，果殼從干燥、炭化和活化直到活化炭的整個生產(chǎn)過程不需要外加熱源。椰子殼采用本發(fā)明的工藝及炭活化設(shè)備一步法制備的果殼不定形活性炭，其碘吸附值為1050mg/g，強度為91.5%，從果殼原料到活化炭的得率為13.5%。
[0012]實例2
[0013]木肩原料采用本發(fā)明的工藝及炭活化設(shè)備一步法制備粉狀活性炭，將木肩用篩選機去除木塊、枝條、泥沙等雜質(zhì)后用螺旋輸送機(2)加到內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐(7)中用來自外熱式炭化轉(zhuǎn)爐的加熱用煙道氣進(jìn)行干燥，干燥產(chǎn)生的水蒸汽從廢氣煙囪排到大氣，干燥后的木肩原料落到外熱式炭化爐(12)中進(jìn)行炭化，炭化時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w通到內(nèi)熱式活化轉(zhuǎn)爐(18)中，與來自布風(fēng)管(27)從爐壁空氣管(20)、(22)噴出的空氣燃燒來加熱物料，同時，物料在高溫下與蒸汽管(20)、(22)噴出的水蒸汽發(fā)生活化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和一氧化碳等可燃?xì)怏w，與空氣燃燒又可補充加熱物料，實現(xiàn)炭化與活化同時產(chǎn)生可燃?xì)怏w的燃燒來加熱物料。經(jīng)活化后的活化料從轉(zhuǎn)爐出口落到暫存箱(25)中冷卻后出料?；罨a(chǎn)生的高溫尾氣從尾氣出口(26)先接到旋風(fēng)分離器收集尾氣中夾帶的炭粉，再引到外熱式炭化轉(zhuǎn)爐
(12)中用作炭化轉(zhuǎn)爐和水蒸汽預(yù)熱器(16)的加熱熱源。除蒸汽鍋爐需要消耗燃料外，木肩原料從干燥、炭化和活化直到活化炭的整個生產(chǎn)過程不需要外加熱源。木肩原料采用本發(fā)明的工藝及炭活化設(shè)備一步法制備的粉狀活性炭，其碘吸附值為1080mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為 195mg/g。
【主權(quán)項】
1.木質(zhì)原料免外加熱一步法制活性炭工藝及炭活化設(shè)備，其特征是:木質(zhì)原料連續(xù)通過三個串聯(lián)在一起的內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐、外熱式炭化轉(zhuǎn)爐和內(nèi)熱式活化轉(zhuǎn)爐一步法制活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)原料免外加熱一步法制活性炭工藝及炭活化設(shè)備，其特征是:炭活化設(shè)備由轉(zhuǎn)爐的支承輪(I)、進(jìn)料螺旋輸送機(2)、加料斗(3)、尾氣出口(4)、支承托輪(5)、(11)、(21)、傳動齒輪(6)、(8)、(19)、內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐殼體(7)、活化尾氣接管(9)、下料槽(10)、炭化轉(zhuǎn)爐殼體(12)、加熱煙道(13)、耐溫層(14)、保溫層(15)、水蒸汽預(yù)熱器(16)、活化尾氣引入口(17)、活化轉(zhuǎn)爐殼體(18)、空氣管或蒸汽管(20)、(22)、蒸汽總管及旋轉(zhuǎn)接頭(23)、出料閘板(24)、活化料暫存箱(25)、活化尾氣出口(26)和布風(fēng)管(27)所組成，三個轉(zhuǎn)爐按內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐殼體(7)、炭化轉(zhuǎn)爐殼體(12)和活化轉(zhuǎn)爐殼體(18)的順序依次串聯(lián)在一起，分別由各自的驅(qū)動電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)原料免外加熱一步法制活性炭工藝及炭活化設(shè)備，其特征是:活化產(chǎn)生的高溫尾氣引到外熱式炭化爐及水蒸汽過熱設(shè)備中用來加熱炭化轉(zhuǎn)爐和預(yù)熱水蒸汽，然后再將加熱炭化轉(zhuǎn)爐后的尾氣通到內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐中直接干燥原料，實現(xiàn)熱能的循環(huán)綜合利用，木質(zhì)原料從干燥、炭化和活化直到活化炭的整個生產(chǎn)過程不需要外加熱源。
【專利摘要】本發(fā)明提供了木質(zhì)原料免外加熱一步物理活化法制活性炭的工藝及炭活化設(shè)備，利用內(nèi)熱式干燥轉(zhuǎn)爐和外熱式炭化轉(zhuǎn)爐及內(nèi)熱式活化轉(zhuǎn)爐制備活性炭，木質(zhì)原料先在內(nèi)熱式轉(zhuǎn)爐中利用外熱式炭化爐的加熱尾氣來干燥去除水分，產(chǎn)生的水蒸汽隨干燥介質(zhì)從煙囪排走，避免與炭化時產(chǎn)生的可燃?xì)怏w混合而影響其可燃性，而干燥后的原料落到外熱式炭化轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行炭化，加熱介質(zhì)是從來自活化轉(zhuǎn)爐的高溫活化尾氣，炭化過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w通到活化轉(zhuǎn)爐中，在活化轉(zhuǎn)爐體的內(nèi)器壁上還設(shè)置了蒸汽管，通入適量過熱的水蒸汽與炭在高溫下進(jìn)行活化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和一氧化碳等可燃?xì)怏w，活化轉(zhuǎn)爐體的內(nèi)器壁上布置空氣管，通入適量的空氣與可燃?xì)怏w燃燒以維持活化溫度。
【IPC分類】C01B31-10
【公開號】CN104773732
【申請?zhí)枴緾N201510178265
【發(fā)明人】蔣應(yīng)梯, 莊曉偉, 潘炘, 陳順偉
【申請人】浙江省林業(yè)科學(xué)研究院
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月15日