CN103566884A

CN103566884A - 一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置

Info

Publication number: CN103566884A
Application number: CN201310509876.4A
Authority: CN
Inventors: 雷春生; 王清
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公开了一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，包括反应槽（1）、破沫器（2）、缓冲罐（3）、膜蒸发器（4）和炭化炉（5），所述的反应槽（1）一侧连接破沫器（2），破沫器（2）与缓冲罐（3）之间设有离心机（8）和过滤网（9），缓冲罐（3）通过输液管（10）与膜蒸发器（4）相连接，膜蒸发器（4）和炭化炉（5）之间安装有洗涤器（13）和沉淀槽（14），沉淀槽（14）中设有过滤层（15）。采用本发明装置制得的活性炭吸附效果比普通活性炭高80%以上，经10次循环使用，吸附能力为原吸附剂的90%以上；焦油的生成率小于0.1%。

Description

一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置

技术领域

本发明涉及一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，属于生物质能开发的技术领域。

背景技术

活性炭是一种优良吸附剂，孔隙结构丰富、比表面积大，在食品行业、污水处理等领域应用广泛。以生物质作为制备活性炭的原料，来源广泛、成本低廉，不仅缓解了燃烧固体废弃生物质带来的环境污染，也带来了经济效益。

目前，采用生物质作为原料制备活性炭的研究已有一定成果，但是会产生大量的焦油，因此，除焦成为了急需解决的问题。目前，除焦设备主要以过滤焦油为主，水洗除焦法能耗大、二次污染严重，净化效果只能勉强达到内燃机的要求；催化裂解法可将焦油转化成可燃气，在提高能源利用率的同时，减少二次污染，但局限于小部分焦油转化，焦油分离效率低；高温热裂解工艺复杂，须在1200℃以上高温才能得到较高转化效率，实际生产中很难实现。

木质素作为一种可再生生物质资源，来源广泛，其中，由于中药材而产生的大量的废弃褐腐材，含碳量60.71%，并未得到充分利用。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术方案的不足，提供了一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，该装置可制备高吸附性能的活性碳，减少焦油的产生，并对废弃褐腐材回收再利用。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，包括反应槽（1）、破沫器（2）、缓冲罐（3）、膜蒸发器（4）和炭化炉（5），所述的反应槽（1）一侧连接破沫器（2），另一侧设有粉碎机（6），内部设有搅拌器（7），破沫器（2）与缓冲罐（3）之间设有离心机（8）和过滤网（9），缓冲罐（3）通过输液管（10）与膜蒸发器（4）相连接，膜蒸发器（4）下侧设有截留槽（11）和加药罐（12），和炭化炉（5）之间安装有洗涤器（13）和沉淀槽（14），沉淀槽（14）中设有过滤层（15）。

所述的破沫器（2）内交叉设有3-5层破沫网（16），粉碎机（6）转速为2500~3000r/min，细度为200~400目。

所述的缓冲罐（3）内压力承受能力为1.0~1.5MPa，温度为150~200℃。

所述的膜蒸发器（4）的蒸发面积为4.8×10^-2~5.6×10^-2m²，冷凝面积为6.5×10^-2~7.5×10^-2m²，冷凝面（18）与蒸发面（17）之间的距离为2~4cm，温度为90~110℃，压力为160~200pa。

所述的加药罐（12）内为聚丙烯酰胺与聚三乙基己基磷酸的复配分散剂，聚丙烯酰胺与聚三乙基己基磷酸的摩尔比为1：1.2~1.5，该复配分散剂的使用量为破沫液质量的0.5~1.0%。

所述的碳化炉（5）规格为容积为6m³，原料出炭率为70~80%以上，成品率为99%以上。

所述碳钢-不锈钢碳化炉的规格为容积为6m³，原料出炭率为70~80%以上，成品率为99%以上。

本发明一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置的使用方法为：将生物质原料经粉碎机（6）粉碎后，送入反应槽（1）中活化处理，经破沫器（2）破沫，破沫液离心、过滤后，流入缓冲罐（3），并通过膜蒸发器（4）进行分子蒸馏，获得重组分后，加入复配分散剂，将形成的沉淀过滤、水洗至中性，再将沉淀送入碳化炉（5）中炭化，生成的活性炭为黑色固体粉末，孔隙为18000~27000nm，比表面积为24.6~36.2m²/g，吸附效果比普通活性炭高出80%以上，经10次循环使用，吸附能力为原吸附剂的90%；焦油的生成率小于0.1%。

一种生物质制备的活性炭的使用方法：将该活性炭与普通活性炭分别以质量比1：850~1200投放到活性金黄染料废水中，4~6天后测定吸附率并比较吸附效果；经去离子水解析，并对再生活性炭进行循环试验，经10次后，测定其吸附能力。

采用本发明所提供的装置的有益效果是：本发明一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置生产的活性炭吸附效果比普通活性炭高出80%以上，用去离子水解析后，经10次循环使用，吸附能力仍为原吸附剂的90%以上；生产过程中焦油的生成率小于0.1%。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

1、反应槽，2、破沫器，3、缓冲罐，4、膜蒸发器，5、碳化炉，6、粉碎机，7、搅拌器，8、离心机，9、过滤网，10、输液管，11、截留槽，12、加药罐，13、洗涤器，14、沉淀槽，15、过滤层，16、破沫网，17、蒸发面，18、冷凝面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明提供的一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，包括反应槽（1）、破沫器（2）、缓冲罐（3）、膜蒸发器（4）和炭化炉（5），所述的反应槽（1）一侧连接破沫器（2），另一侧设有粉碎机（6），内部设有搅拌器（7），破沫器（2）与缓冲罐（3）之间设有离心机（8）和过滤网（9），缓冲罐（3）通过输液管（10）与膜蒸发器（4）相连接，膜蒸发器（4）下侧设有截留槽（11）和加药罐（12），和炭化炉（5）之间安装有洗涤器（13）和沉淀槽（14），沉淀槽（14）中设有过滤层（15）；破沫器（2）内交叉设有3-5层破沫网（16），粉碎机（6）转速为2500~3000r/min，细度为200~400目；缓冲罐（3）内压力承受能力为1.0~1.5MPa，温度为150~200℃；膜蒸发器（4）的蒸发面积为4.8×10^-2~5.6×10^-2m²，冷凝面积为6.5×10^-2~7.5×10^-2m²，冷凝面（18）与蒸发面（17）之间的距离为2~4cm，温度为90~110℃，压力为160~200pa；加药罐（12）内为聚丙烯酰胺与聚三乙基己基磷酸的复配分散剂，聚丙烯酰胺与聚三乙基己基磷酸的摩尔比为1：1.2~1.5，该复配分散剂的使用量为破沫液质量的0.5~1.0%；碳化炉（5）规格为容积为6m³，原料出炭率为70~80%以上，成品率为99%以上。

本发明提供的一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置使用时，将生物质原料经粉碎机（6）粉碎后，送入反应槽（1）中活化处理，经破沫器（2）破沫，破沫液离心、过滤后，流入缓冲罐（3），并通过膜蒸发器（4）进行分子蒸馏，获得重组分后，加入复配分散剂，将形成的沉淀过滤、水洗至中性，再将沉淀送入碳化炉（5）中炭化，生成的活性炭为黑色固体粉末，孔隙为23000nm，比表面积为30.4m²/g，吸附效果比普通活性炭高出80%以上，经10次循环使用，吸附能力为原吸附剂的90%；焦油的生成率小于0.1%。

以上所述的本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明的效果和专利的实用性。

Claims

1.一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，包括反应槽（1）、破沫器（2）、缓冲罐（3）、膜蒸发器（4）和炭化炉（5），其特征在于：所述的反应槽（1）一侧连接破沫器（2），另一侧设有粉碎机（6），内部设有搅拌器（7），破沫器（2）与缓冲罐（3）之间设有离心机（8）和过滤网（9），缓冲罐（3）通过输液管（10）与膜蒸发器（4）相连接，膜蒸发器（4）下侧设有截留槽（11）和加药罐（12），和炭化炉（5）之间安装有洗涤器（13）和沉淀槽（14），沉淀槽（14）中设有过滤层（15）。

2.根据权利要求1所述的一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，其特征在于：所述的破沫器（2）内交叉设有3-5层破沫网（16）。

3.根据权利要求1所述的一种控制生物质制备活性炭过程中产生焦油的装置，其特征在于：所述的膜蒸发器（4）设有蒸发面（17）和冷凝面（18），两者相距2-4cm。