一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法和处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，它包括：将碱活化制造活性炭产生的废气通过排气管排入氧化塔内，对排气管进行加热和保温；将经过步骤１）排出的气体在氧化塔内利用空气将碱金属氧化成碱金属氧化物，并在气流中被冷却；将经过步骤２）冷却后的碱金属氧化物粉体在气流的带动进入回收室，在回收室利用水喷淋溶解进行洗涤回收。本发明专利技术还提供了一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理装置。本发明专利技术彻底解决了碱金属的安全问题，使碱活化制造高比表面积活性炭的产业化连续生产变为可能。并且，活化气体中的有害有机物成分能在处理过程中被燃烧去除、喷淋吸收，处理后的碱金属能被回收利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法和处理装置。
技术介绍
高比表面积活性炭拥有极其发达的细孔结构，作为吸附剂在各种领域被广泛地应用。另外，在固体触媒、触媒载体等方面的应用也极具前景。近年来，高比表面积、高纯度的活性炭作为双电层电容(EDLC)及燃料电池的电极材料倍受注目。活性炭制造时的活化方式一般分为气体活化和药品活化，气体活化是采用二氧化碳、水蒸气等气体来进行的；药品活化是通过氯化锌、磷酸、碱金属氢氧化物(KOH、NaOH等)等化学药品来活化的。而其中KOH的活化效果最好，不但所得的活性炭比表面积高、细孔分布合理，而且活性炭的收率也高，制备的碱活化活性炭是目前最适合的超级电容器等的关键电极材料。但是，碱活化技术应用于活性炭的产业化连续制造还是有困难的。因为KOH经活化后一部分以碳酸钾等化合物的形式残留在产物中，另一部分以金属钾蒸气的形式随热气流离开反应炉(容器)。由于碱金属的凝固点高，碱金属蒸气在遇冷时易凝固，在排气管内壁析出并成长为碱金属结晶体，在遇到空气、水分时会激烈反应，可能会伴随着燃烧、爆炸的危险发生。这种生产安全隐患的存在，导致该活性炭的产业化无法实现，目前只能停留在实验室研究和少量的样品制备阶段。因此，在利用KOH等进行碱活化大量生产活性炭时，应该注意碱金属引起的危险，要及时对产生的钾进行处理。目前，在不连续碱金属活化制造活性炭工艺上采用了一些碱金属处理方法，如在活化容器上加盖减少气体排放面和排放量，在气体排放孔(或缝隙)上设置木炭、竹炭、活性炭等多孔质材料，其原理是利用吸附来吸收碱金属、以及这些炭材料在高温下被氧化产生的二氧化碳等与-->碱金属反应形成碱金属的碳酸盐来达到处理目的。这种方法虽然可以处理部分碱金属减少安全隐患，但存在许多问题，如①无法完全处理碱金属，安全隐患依然存在；②使用多孔质材料增加成本；③产生的气体无法通畅排出活化容器，内部压力增大使活化反应受影响，活化效率降低；④增加碱的使用量，提高成本的同时也给之后的洗涤、排水处理增加困难；⑤该方法只能适合于间歇式生产，不能用于连续生产，操作困难、生产性低，而且能源浪费大。还有如专利技术专利：申请号200610034388.2、200610123444.X中提到利用煤油保存金属钾，但没有提到具体的回收方案和措施。该方法为一般的常识，在产业化生产碱活化的活性炭中的具体应用是困难的，如排气管中的金属钾如何处理、高温下煤油的安全措施等。另外专利技术专利：申请号200710022323.0中提到一种缓和反应过程中生成的金属钾危害的方法，即在活化炉中导入一定量的水蒸气或甲醇或乙醇，与金属钾反应生成KOH或醇钾，减少金属钾的排除，达到降低安全隐患的目的。但该方法只能减轻安全隐患，并不能完全解决安全问题。另外，在碱活化中添加这些在高温下氧化性极强的物质，不但在高温下产生大量的氢气而带来新的安全隐患，而且减少活性炭的收率和活化效果，还会影响活性炭的细孔等品质。
技术实现思路
本专利技术首先所要解决的技术问题是提供一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，在无需封闭排气孔、在活化炉内不要添加水蒸气等氧化物的情况下，能够连续处理活化时产生的碱金属。为此，本专利技术采用以下技术方案：它包括以下步骤：1).将碱活化制造活性炭产生的废气通过排气管排入氧化塔内，对排气管进行加热和保温，排气管内的温度保持在碱金属的沸点以上，2).将经过步骤1)排出的气体在氧化塔内利用空气将碱金属氧化成碱金属氧化物，并在气流中被冷却，3).将经过步骤2)冷却后的碱金属氧化物粉体在气流的带动进入回收室，-->在回收室利用水喷淋溶解进行洗涤回收。由于采用本专利技术的技术方案，本专利技术能够连续处理碱活化制造活性炭产生的废气，彻底解决了碱金属的安全问题，使碱活化制造高比表面积活性炭的产业化连续生产变为可能。并且，活化气体中的有害有机物成分能在处理过程中被燃烧去除、喷淋吸收，处理后的碱金属能被回收利用。本专利技术另一个所要解决的技术问题是提供一种能应用上述方法的一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理装置。为此，本专利技术采用以下技术方案：它包括氧化塔、回收室，所述氧化塔的上部与碱活化制造活性炭的容器的排气口通过第一连接管道相连，所述氧化塔的下部与回收室的下部通过第二连接管道相连；回收室的上部设有排气口及排风装置，回收室内设有喷淋装置，第一连接管道外设有加热装置和保温机构(如图1所示)。由于采用本专利技术的技术方案，本专利技术具有以下技术效果1.通过对氧化塔上部与碱活化制造活性炭的容器的排气口之间的连接管道的加热保温，使碱活化制造活性炭的容器所排出的气体中的碱金属以蒸气的状态进入氧化塔内，不会在管内析出结晶。同时，也消除了以往设备中的活化炉(容器)排气管管壁被析出的碱金属附着所产生的安全隐患。2.通过氧化塔内的空气氧化，使碱金属变成氧化物，降低其活性，在之后的遇水反应时不会产生氢气，消除燃烧、爆炸的危险。3.由于氧化塔上部与碱活化制造活性炭的容器的排气口之间的连接管道的温度保持在碱金属的沸点以上，活化时产生的可燃性气体在氧化塔内连接管道出口处燃烧，可以除去活化气体中的有害有机物成分。4.通过排风装置对氧化塔进行抽风，除了为氧化塔内提供足够的氧气外，还可以加快冷却的速度。5.回收室内进行水喷淋，能够洗净排气中的可溶性成分，使碱性物质等不会排放到空气中。6.由于排风装置的作用，使活化炉中保持微弱的负压，可以加速活化的速-->度，提高生产效率。7.可以回收回收室母液，通过处理有效再利用。附图说明图1为本专利所提供的碱活化制造活性炭的碱金属连续处理装置实施方式的示意图。图2为图1中的回收室的构造示意图。图3为防止加热管和保温层腐蚀的密闭不锈钢盒的构造示意图。图4为氧化塔开孔和操作台的示意图。具体实施方式如附图所示，本专利技术所提供的碱活化制造活性炭的碱金属连续处理装置主要由三部分组成：1)氧化塔，2)回收室，3)氧化塔的上部与碱活化制造活性炭的容器的排气口之间的连接管道及加热、保温装置。详细说明如下：1).氧化塔1的主要作用是，从碱活化制造活性炭的容器即活化炉排出的高温碱金属在该塔内与空气中的氧气反应生成碱金属氧化物，随气流在从上到下降落的过程中受到冷却，通过塔底的通道2-4排向回收室2。在氧化塔的上方空气进口1-2的上面设有盖帽1-1，防止雨水等进入氧化塔1内，在下方设有脚架1-6，用于固定和支撑氧化塔1。2).回收室2的作用是①在上方设有排气扇2-3，形成整个处理系统的气流方向，使气流流向从氧化塔的顶部空气进口1-2吸入空气，沿着氧化塔1的圆筒体1-5从上至下，最终通过连接通道2-4从回收室的下部进入回收室，附图标号2-1所指为排气扇的电机。②在回收室内设置旋转式喷淋管2-8，在两边不同方向的喷水的推动下转动起来，对室内进行全面的喷淋，洗去气体中的碱金属氧化物等可溶性物质，喷淋水由底部的水泵从储水箱2-5提供循环利用。③为了让洗涤更加完善，在回收室2上下方各设置一块多孔滤网2-9，在其间放入具有排气-->通道的填充材料2-10，以增加其接触面(如图2所示)。④储水箱2-5中的水可以通过进水口2-6进水，通过排水口2-7排放到外部的液体回收储罐，以减少水中的盐浓度。排气扇的马达2-1设在上面，在排气扇的上面设有防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，其特征在于它包括以下步骤：　１）．将碱活化制造活性炭产生的废气通过排气管排入氧化塔内，对排气管进行加热和保温，排气管内的温度保持在碱金属的沸点以上，　２）．将经过步骤１）排出的气体在氧化 塔内利用空气将碱金属氧化成碱金属氧化物，并在气流中被冷却，　３）．将经过步骤２）冷却后的碱金属氧化物粉体在气流的带动进入回收室，在回收室利用水喷淋溶解进行洗涤回收。

【技术特征摘要】
1.一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，其特征在于它包括以下步骤：1).将碱活化制造活性炭产生的废气通过排气管排入氧化塔内，对排气管进行加热和保温，排气管内的温度保持在碱金属的沸点以上，2).将经过步骤1)排出的气体在氧化塔内利用空气将碱金属氧化成碱金属氧化物，并在气流中被冷却，3).将经过步骤2)冷却后的碱金属氧化物粉体在气流的带动进入回收室，在回收室利用水喷淋溶解进行洗涤回收。2.如权利要求1所述的一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，其特征在于所述碱活化为利用碱金属的氢氧化物以及碱金属的氧化物的一种或两种以上的混合物对炭素原料活化。3.如权利要求1所述的一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，其特征在于步骤1)中所述排气管内的温度保持在700-1000℃。4.如权利要求1所述的一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，其特征在于步骤2)和步骤3)中所述气流是由回收室上方装备的排风装置的排气形成的，所述步骤1)中所述的废气自氧化塔的上部进入氧化塔，并在气流的引导下自氧化塔的下部排出氧化塔，然后，从回收室的下部进入回收室，在回收室内，在气流的引导下上升而排出回收室。5.一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈再华，
申请(专利权)人：浙江富来森竹炭有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]