CN85103470B - 活性炭的活化方法与设备 - Google Patents

Abstract

活性炭的活化方法与设备，使活性炭生产过程实现能源自给，并能适应多种原料，实现连续化生产。利用碳质物料在炉内干燥产生的水蒸汽，作为活化介质，并采用多级通入空气，燃烧物料中的易燃组份，燃烧热直接加热物料，并改善了活化气氛。活化炉的炉芯用特异形耐火砖砌成产品道和内烟道，且两两相间，成为内外并热式的结构，在产品道内交替设置斜板，以翻拌物料，并形成横向气流通道。

Description

活性炭的活化方法与设备

本发明是关于碳质原料制造活性炭和废活性炭再生的活化方法，以及最适用于这种方法的活化炉。在食品、医药、化工、国防等工业和环境保护方面，广泛应用活性炭作为优良的吸附剂和脱色剂。

用气体活化生产活性炭的方法，有干燥、碳化和活化等几个阶段，以木质炭、煤炭等为原料，用水蒸汽、燃烧气或它们的混合气体作为活化介质。现行的方法，通常是采用外热源来加热活化炉和活化介质，故普遍存在着能耗大的问题。能源消耗较低的是鞍式炉（斯列普炉），它由左右两个半炉和两个蓄热室所组成，炉芯由特异型耐火砖干砌成一排排如格子状分布的产品道，被活化物料充满产品道，并靠重力作用沿产品道下移;经蓄热室过热的水蒸汽，引入活化半炉，自上而下运动，使碳质物料活化，同时形成了含有氢和一氧化碳等可燃气体的活化瓦斯，在该半炉的燃烧室燃烧后，自下而上通过另一活化半炉，接着被引入蓄热室。

用鞍式炉生产活性炭，要用锅炉提供作为活化介质的水蒸汽，生产每吨活性炭约需10～20吨水蒸汽，折算耗煤量不低于2吨;鞍式炉的不足之二是炉的结构复杂，需用三十多种特异型耐火砖，设备庞大，初期投资高;鞍式炉不足之三是炉的产品道过窄，物料流动阻力大，易为熔渣所堵塞，出现所谓“结瘤”的现象，因此对物料的适应性差，只能利用灰分低、灰分熔点高、比重大的煤炭、果核炭和造粒炭，而且要求粒度小而均匀，也不能利用湿料;鞍式炉不足之四是炉顶温度高，炉内还有活化瓦斯逸出，对环境造成一定的污染。

本发明的目的是提出一种活性炭制造和再生的活化方法，以及最适用于这种方法的活化炉，使活性炭生产能实现能源自给，并能适应多种原料，实现连续化生产。

根据本发明，提出了一种把碳质物料制成活性炭的活化方法，是把碳质原料通过加料口送入活化炉内，使物料沿着产品道逐渐移动，通入空气，使其与碳质物料受热挥发出的成分混合燃烧，所生成的燃烧气与碳质物料相接触，并顺流流动，既作为反应过程的热源，又作为碳质物料的活化介质，然后从活化反应区流出，再作为热源利用。

这一方法主要的特点是：利用碳质物料在炉内干燥产生的水蒸汽，作为活化介质，并采用多级通入空气，燃烧物料中的易燃组分，所产生燃烧热直接加热物料，并改善活化气氛。

同时，本发明为活性炭的活化提供了设备。该设备有一立式活化炉，它的炉芯由基砖和隔板构成产品道和内烟道，且两两相间，成为内外并热式的结构;并形成横向的气流通道;在炉上部，与横向气流通道垂直的一侧，有一汇烟室，且与内烟道相通;在该汇烟室的下部，至少设有一燃烧室，在与横向气流通道垂直的另一侧，至少设有二个燃烧室;所有燃烧室均与横向气流通道相通，且每个燃烧室至少装有一支通风管，以把气体导入所对应的燃烧室;燃烧室的设置要使上部横向气流通道的气流，沿S形的路线，依次通过各燃烧室，而达至下部最末一个燃烧室，且该最末燃烧室与内烟道相通。

本发明的另一特点是在产品道内交替设置斜板，增强了对物料的翻拌，使熔渣不易积聚，提高抗结瘤能力。

本发明的另一特点是增设了炉内烟道，实现内外并热，提高了操作过程的稳定性。

根据本发明的活化方法和设备，可以实现活性炭活化过程的能源自给，且对原料的适应性增强，既能利用干料也能利用湿料，既能用于粒状炭生产也能用于粉状炭的生产，既能用于活性炭制造也能用于活性炭再生，并且使生产过程连续化，劳动强度低，没有气体污染，投资低廉，建炉容易，操作方便。

为了更易于理解本发明，参照附图，叙述如下：

图1是活化炉炉芯堆砌方式的立体示意图。

图2是活化炉的正剖视图。

图3是活化炉的侧剖视图。

图4是活化炉的余热利用示意图。

图5是活化炉的基本单元构件图。其中：

1-A型基砖：锐角为α的直角梯形。

2-B型基砖：外形同A型基砖，且在直角边端有一孔。

3-C型基砖：外形同B型基砖，但斜面中央有一凸出部。

4-D型基砖：用于炉芯和炉墙接合部的A型基砖的辅型。

5-E型基砖：用于炉芯和炉墙接合部的B型基砖的辅型。

6-隔板：矩形平板。

7-斜板：矩形平板，但侧面形状为梯形，其中一锐角为α，另一锐角为90°-α。

参照图1，活化炉34的炉芯是由基砖1、2、3、4、5，隔板6和斜板7三种基本单元构件堆砌组装而成，基砖之间，隔板之间，基砖和隔板之间均用凸缘和凹槽配合。所说基砖1、2、3、4、5以一距离d成行排列，隔板6垂直***相邻两行基砖之间，斜板7沿着基砖的斜边***，下端支承在下层相邻两行基砖之上，上端贴靠隔板6;相邻两层基砖的斜边，朝向相反放置，并层层交替堆砌。由基砖1、2、3、4、5和隔板6构成了两两相间的产品道8和内烟道9，成为内外并热式的结构，斜板7交替设置在产品道8内，以翻拌物料，并形成横向气流通道11，使干燥和碳化过程得到强化。

活化炉34的炉芯，也可以由按上述三种基本单元构件1、2、3、4、5、6、7组装方式而整体成型的管节，堆砌组装而成。

参照图2和图3，活化炉34的产品通道8各自独立，即相互间不发生物料相混，但产品道8中的横向气流通道11却逐个相通;在活化炉34的顶部设有加料口12;活化炉34可分为干燥段Ⅰ、燃烧碳化段Ⅱ和活化段Ⅲ等几个部分。活化炉34炉芯的堆砌是基砖1、2、3、4、5以d距离成行排列，中间各行30、31、32全部采用B型基砖2砌成，在左侧29和右侧33两行，各段不同。在右侧33，相应于汇烟室15的一段用C型基砖3，相应于燃烧室17的一段用A型基砖1;相应于燃烧室18的一段用B型基砖2。这种堆砌方式，使活化炉34内的横向气流通道11依次与对应的燃烧室16、17、18相通，内烟道9右侧上部与汇烟室15相通，内烟道9左侧下部与燃烧室18相通，活化炉34内气体总的流向成为：沿着干燥段Ⅰ的横向气流通道11流向燃烧室16，然后沿着燃烧碳化段Ⅱ的横向气流通道11流向燃烧室17，再沿着活化段Ⅲ的横向气流通道11流向燃烧室18，接着转折180°通过B型基砖2的孔进入内烟道9，并沿内烟道9上升，最后转折90°，通过C型基砖3的孔进入汇烟室15。紧靠炉底板10的几层基砖，每行29、30、31、32、33均采用C型基砖3。在炉底板10以下有出料口13，它与下料管14连接，作为冷却段，并与出料器19相连。

参照图4，活化炉34附设燃室20，该外燃室连通活化炉34的燃烧室18，开炉时起用外燃室20，使活化炉34预热。在活化炉34的汇烟室15与烟囱25之间，设置过热蒸汽管22和余热锅炉24，两者可以同时设置，也可以只设其中任意一个，利用烟气余热产生和过热水蒸汽，通过管道23送入活化炉34内，调整活化气氛。

在运行中，把碳质物料从炉顶的加料口12加入，受重力作用，沿着产品道8逐渐向下移动，进入干燥段Ⅰ，物料因隔板6壁面的传热而升温，水分蒸发，因产品道内斜板7的翻拌作用，使物料的干燥速度加快;物料进入燃烧碳化段Ⅱ，所含的水分基本蒸发完毕，温度升高，开始逸出挥发份，此时从活化炉的一次进风管26通入空气，与逸出的挥发份在燃烧室16相混合而燃烧，燃烧热使物料干燥所产生的水蒸汽过热，燃烧所生成的燃烧气，通过横向气流通道11，边流动、边燃烧，由于燃烧气的流动和物料的不断翻动，气固接触的表面经常更新，传热传质过程得以强化，使物料温度继续上升，进一步释放出挥发份，又使挥发份燃烧，产生的热量继续加热水蒸汽和物料，互为因果，最终使其达到活化温度;燃烧碳化段Ⅱ生成的燃烧气在燃烧室17与二次风管28进入的空气混合，再次燃烧，然后进入活化段Ⅲ，使物料产生活化反应;活化反应后的气体，称为活化瓦斯，进入活化瓦斯燃烧室18，与三次风管27导入的空气混合燃烧，生成燃烧产物，转折180°，通过B型基砖2的园孔，进入内烟道9，与物料进行间接换热，然后通过C型基砖3的园孔，进入汇烟室15，排向烟囱25;活化后的物料，经过冷却段13、14，从出料器19排出。

由于烟囱25的抽吸作用，活化炉34内通常维持3-5毫米水柱的负压状态，空气可以从各进风管26、27、28吸入，也可采用送气的办法，但活化炉34内不宜经常处于正压状态。

当原料中水分含量低于30%或产品性能有特殊要求时，可通入附加水蒸汽。附加水蒸汽可利用活化瓦斯为热源，由余热锅炉24产生，经管21送入过热蒸汽管22，过热后由管23送入炉内。

废活性炭采用重新活化的方法再生，反应机理和过程与新活性炭制造没有本质的区别，可以看成只是原料的不同。无论粒状炭还是粉状炭再生，都能应用本发明的活化方法和活化设备。但在粉状炭再生时，应先行将粉状原料造粒，粒径4-6毫米为宜，大部分废粉状炭，如葡萄糖脱色废炭、谷氨酸钠脱色废炭，因本身具有粘性，造粒时不需添加粘结剂。

实施方案二

在鞍式炉中应用本发明的方法。

这是不改造鞍式炉的炉芯结构，部分利用本发明活化方法的一种方式。第一是改变“活化瓦斯”的流动路线，“活化瓦斯”在燃烧室燃烧后直接导入补充碳化段外壁的原过热水蒸汽通道，取代原来的过热水蒸汽间接加热原料，然后将该燃烧气导入增设的过热蒸汽室和余热锅炉，产生低压中温的过热水蒸汽;第二是把上述低压中温的过热水蒸汽，直接送入上远烟道，同时在上远烟道、中部烟道和下远烟道有控制地通入空气，使碳质物料受热释放的挥发份，以及水蒸汽活化生成的一氧化碳和氢，在炉内燃烧，燃烧热使炉内保持稳定的活化温度;炉内气体从上向下流动，即和物料顺流;第三将原有的定时定量出料的方式，改为连续出料。实施后可以革除蓄热室，并实现能源自给，而且操作显著减化。

Claims (10)

1、活性炭的活化方法，包括把碳质物料从加料口送入活化炉内，使其沿产品道移动，依次经历干燥、碳化和活化过程，然后把活化物从出料器排出，其特征在于：在活化炉中，至少二级通入空气，使与碳质物料中挥发出的成分混合燃烧，所生成的燃烧气与碳质物料相接触，并顺流流动，然后从活化反应区流出，与通入的空气进一步混合燃烧，所生成的燃烧气与碳质物料以间接方式进行热交换。

2、按权利要求1的活性炭的活化方法，其特征在于：所产生的燃烧气包含碳质物料受热产生的水蒸汽。

3、按权利要求1的活性炭的活化方法，其特征在于：所产生的燃烧气包含通入的附加水蒸汽。

4、按权利要求1或2或3的活性炭的活化方法，其特征在于：燃烧气与碳质物料的顺流流动包括燃烧气与碳质物料间的错流。

5、按权利要求1或2或3的活性炭的活化方法，其特征在于：活化反应区流出的燃烧气与水进行热交换，产生活化用的附加水蒸汽。

6、活性炭的活化设备，该设备为一立式活化炉，它的炉芯由特异型耐火砖砌成，其特征在于：该炉芯是由产品道（8）和内烟道（9）构成，且两两相间，在产品道内交替设置用以翻拌物料并形成横向的气流通道（11）的斜板（7），在炉上部与所说的横向气流通道（11）相垂直的一侧有一汇烟室（15），且与内烟道（9）相通，在该汇烟室（15）的下部，至少设有一燃烧室（17），在与所说横向气流通道（11）相垂直的另一侧，至少设有二个燃烧室（16、18），所有燃烧室（16、17、18）均与横向气流通道（11）相通，且每个燃烧室（16、17、18）至少装有一支通风管（26、27、28），最末一个燃烧室（18）与内烟道（9）相通。

7、按权利要求6的活性炭活化设备，其特征在于：在活化炉（34）中的汇烟室（15）和烟囱（25）之间，有一过热蒸汽管（22）和余热锅炉（24），用蒸汽管（23）把过热蒸汽管（22）和活化炉（34）相连。

8、按权利要求6的活性炭的活化设备，其特征在于：特异型耐火砖有锐角为α的直角梯形的A型基砖（1），外型与A型基砖相同但直角边端有一孔的B型基砖（2），外型与B型基砖相同但斜面中央有一凸出部的C型基砖（3），用于炉芯和炉墙接合部的作为A型基砖辅型的D型基砖（4），用于炉芯和炉墙接合部的作为B型基砖辅型的E型基砖（5），外型为矩形平板的隔板（6）和外形为矩形平板但侧面形状为梯形的斜板（7），基砖（1、2、3、4、5）以间距d成行排列，隔板（6）垂直置于相邻两行基砖之间，斜板（7）贴靠基砖（1、2）斜边，相邻两层基砖斜边，朝向相反放置，层层交替堆砌。

9、按权利要求8的活性炭的活化设备，其特征在于：基砖（1、2、3、4、5）之间，隔板（6）之间、隔板（6）和基砖（1、2、3、4、5）之间，均用凸缘和凹槽配合。

10、按权利要求6或8的活性炭的活化设备，其特征在于：活化炉（34）炉芯，可由按基砖（1、2、3、4、5）、隔板（6）和斜板（7）构件组装方式而整体成型的管节，堆砌组装而成。

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