一种制备活性炭的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种制备活性炭的系统及方法。该系统包括：热解炉、多段炉、蒸汽锅炉和油气分离器；热解炉包括热解原料入口、热解炭出口、热解油气出口、燃烧器和可旋转的盛放盘，燃烧器包括燃气入口，燃烧器位于热解炉的上部，盛放盘位于热解炉的底部；多段炉包括热解炭入口、水蒸气入口和活性炭出口；蒸汽锅炉包括水蒸气出口；油气分离器包括热解油气入口、热解气出口和热解液出口。本发明专利技术提供的制备活性炭的系统及方法，解决了热解过程中出现管道堵塞、粉尘重、热解效果差的问题，整个系统能耗低、热损少，杜绝了有毒有害气体的产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于活性炭生产
，具体而言，本专利技术涉及一种制备活性炭的系统及方法，特别是一种适合以芦竹、秸秆、椰壳等为原料，通过热解气化制备活性炭的系统和方法。
技术介绍
我国的生物质资源非常丰富，每年产生大约6.5亿吨农业秸秆，加上薪柴及林业废弃物等，折合能量4.6亿吨标准煤，预计到2050年将增加到9.04亿吨，相当于6亿多吨标准煤。我国每年的森林耗材达到2.1亿立方米，折合1.2亿吨标准煤的能量。然而若将生物质为原料，经碳化之后可以生产出油、气和固体碳，部分替代煤、油、天然气等资源。但是，为了确保经济效益，仍然需要开发出对生物质热解相合适的工艺路线。含碳的物质在几百摄氏度的温度下经过炭化，再活化可制备活性炭。目前已有的技术可将生物质转化为活性炭。活性炭是一种由含炭材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔。活性炭主要用于除去水中的污染物、脱色、过滤净化液体、气体，还用于对空气的净化处理、废气回收(如在化工行业里对气体“苯”的回收)、贵重金属的回收及提炼(比如对黄金的吸收)，室内空气中散发的污染气体甲醛、苯、氨、甲苯等挥发气体吸附作用较好。热解生物质产生的生物炭具有高度发达的孔隙结构和加多的表面负电荷，但是与活性炭的吸附能力相比差距甚远，作为活性炭使用，需要进一步活化。然而，目前利用生物质制备活性炭的系统存在制备活性炭前段热解过程管道堵塞、粉尘重、热解效果差等问题，还存在制备活性炭装置能耗高、热量损失严重、制备活性炭品质差的问题，且在生产过程中会产生有毒有害气体。专利技术内容为了解决上述问题，本专利技术提出一种将热解炉和多段炉结合制备活性炭的系统及方法，利用油气分离器处理热解炉产生的热解油气，解决了热解过程中出现管道堵塞、粉尘重、热解效果差的问题，整个系统能耗低、热损少，杜绝有毒有害气体的产生。本专利技术的目的之一是提供一种制备活性炭的系统，包括：热解炉、多段炉、蒸汽锅炉和油气分离器；所述热解炉包括热解原料入口、热解炭出口、热解油气出口、燃烧器和可旋转的盛放盘，所述燃烧器包括燃气入口，所述燃烧器位于所述热解炉的上部，所述盛放盘位于所述热解炉的底部；所述多段炉包括热解炭入口、水蒸气入口和活性炭出口；所述蒸汽锅炉包括水蒸气出口；所述油气分离器包括热解油气入口、热解气出口和热解液出口；所述热解炉的热解炭出口连接所述多段炉的热解炭入口，所述蒸汽锅炉的水蒸气出口连接所述多段炉的水蒸气入口，所述热解炉的热解油气出口连接所述油气分离器的热解油气入口，所述油气分离器的热解气出口连接所述燃烧器的燃气入口。进一步的，本专利技术的系统还包括破碎机，所述破碎机包括生物质入口和生物质出口，所述生物质出口连接所述热解炉的热解原料入口。作为本专利技术优选的方案，所述燃烧器包括多个平行并且均匀分布的蓄热式辐射管。每个蓄热式辐射管内部燃烧气氛与所述热解炉炉膛内的热解气氛完全隔开。进一步的，所述系统还包括油水分离器，所述油水分离器包括热解液入口、热解油出口和热解水出口，所述油气分离器的热解液出口连接所述油水分离器的热解液入口。更进一步的，所述蒸汽锅炉包括燃料入口和水入口，所述油水分离器的热解油出口连接所述蒸汽锅炉的燃料入口，所述油水分离器的热解水出口连接所述蒸汽锅炉的水入口。作为本专利技术优选的实施方案，该系统还包括加热器，所述加热器包括水蒸气入口和水蒸气出口，所述蒸汽锅炉的水蒸气出口连接所述加热器的水蒸气入口，所述加热器的水蒸气出口连接所述多段炉的水蒸气入口。优选的，所述加热器为蓄热式加热器。本专利技术的另一目的是提供一种利用上述系统制备活性炭的方法，包括以下步骤：A、将热解原料送入所述热解炉进行热解处理，获得热解炭和热解油气；B、将所述热解炭送入所述多段炉，由所述蒸汽锅炉提供水蒸气，对所述热解炭进行活化，获得活性炭；C、将所述热解油气送入所述油气分离器进行分离，获得热解气和热解液，将所述热解气送入所述热解炉的燃烧器燃烧。作为本专利技术优选的方案，所述步骤A之前还包括步骤：对生物质进行破碎处理，获得热解原料。进一步的，所述步骤C之后还包括步骤：将所述热解液送入油水分离器进行分离，获得热解油和热解水，将所述热解油送入所述蒸汽锅炉进行燃烧，将所述热解水送入所述蒸汽锅炉加热，获得水蒸气。优选的，所述步骤B中将所述水蒸气送入加热器进行加热，将加热后的水蒸气送入所述多段炉。本专利技术的制备活性炭的系统及方法，解决了制备活性炭前段热解过程中管道堵塞、粉尘重、热解效果差的问题；解决了制备活性炭装置能耗高、热量损失严重、制备活性炭品质差的问题；解决了采用颗粒热载体，热解时在颗粒表面易结焦，颗粒分离困难，颗粒在床层间传递困难的问题；整个工艺简单，易操作，能够确保操作的稳定性，整个系统杜绝有毒有害气体产生；将分离获得的热解气作为燃料供给燃烧器，实现热量自供；有效降低热解炭中焦油含量，从而有利于后续多段炉制备活性炭。附图说明图1是本专利技术实施例的制备活性炭的系统示意图；图2是本专利技术实施例制备活性炭方法的流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。专利技术人发现，通过采用内部设置蓄热式辐射管的热解炉与现有的多段炉直接进行联用制备活性炭，而无需对现有的多段炉进行改造，即可将热解炉中产生的热解炭送至多段炉进行活化产生活性炭。如图1所示，一方面，本专利技术实施例提供一种制备活性炭的系统，包括：破碎机100、热解炉200、油气分离器300、油水分离器400、蒸汽锅炉500、加热器600和多段炉700。破碎机100设置在热解炉的前端，用于将生物质破碎成适合热解炉处理的块状料，从而保证热解炉正常连续运转并提高热解效率。破碎机100包括生物质入口101和生物质出口102。热解炉200包括热解原料入口201、热解炭出口202、热解油气出口203、燃烧器204和可旋转的盛放盘205。热解原料入口201设置在热解炉200的顶部，与破碎机的生物质出口102连接。较传统的使用气体热载体或固体热载体作为热解热源的热解反应装置相比，本专利技术实施例的热解炉不需要设置预热单元和载体分离单元，可以极大简化热解和活化反应工艺流程，从而显著降低装置的故障率。多个热解油气出口203设置在热解炉200的顶部。根据热解油气的产量可以单独开启某个或多个热解油气出口，实现产油气过程中热解炉炉膛压力的稳定。整个热解炉采用水封，热解炉热解原料入口采用两级星型阀密封，确保整个炉膛内物料在无氧气氛下进行热解，同时使得热解气在整个炉膛内的停留时间超过3s，避免产生二噁英类物质。燃烧器204包括燃气入口206，燃烧器204位于热解炉200的上部，以便对热解原料进行加热。热解油气出口203竖直方向上位于燃烧器204的上方。燃烧器204包括多个平行并且均匀分布的蓄热式辐射管。每个蓄热式辐射管内部燃烧气氛与所述热解炉炉膛内的热解气氛完全隔开，确保了热解油气具有较高的热值，同时有效抑制了有毒有害气体的产生。由于热解炉200中采用蓄热式辐射管为热解过程提供热源，可以通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量来实现对热解过程的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备活性炭的系统，其特征在于，包括：热解炉、多段炉、蒸汽锅炉和油气分离器；所述热解炉包括热解原料入口、热解炭出口、热解油气出口、燃烧器和可旋转的盛放盘，所述燃烧器包括燃气入口，所述燃烧器位于所述热解炉的上部，所述盛放盘位于所述热解炉的底部；所述多段炉包括热解炭入口、水蒸气入口和活性炭出口；所述蒸汽锅炉包括水蒸气出口；所述油气分离器包括热解油气入口、热解气出口和热解液出口；所述热解炉的热解炭出口连接所述多段炉热解炭入口，所述蒸汽锅炉的水蒸气出口连接所述多段炉的水蒸气入口，所述热解炉的热解油气出口连接所述油气分离器的热解油气入口，所述油气分离器的热解气出口连接所述燃烧器的燃气入口。

【技术特征摘要】
1.一种制备活性炭的系统，其特征在于，包括：热解炉、多段炉、蒸汽锅炉和油气分离器；所述热解炉包括热解原料入口、热解炭出口、热解油气出口、燃烧器和可旋转的盛放盘，所述燃烧器包括燃气入口，所述燃烧器位于所述热解炉的上部，所述盛放盘位于所述热解炉的底部；所述多段炉包括热解炭入口、水蒸气入口和活性炭出口；所述蒸汽锅炉包括水蒸气出口；所述油气分离器包括热解油气入口、热解气出口和热解液出口；所述热解炉的热解炭出口连接所述多段炉热解炭入口，所述蒸汽锅炉的水蒸气出口连接所述多段炉的水蒸气入口，所述热解炉的热解油气出口连接所述油气分离器的热解油气入口，所述油气分离器的热解气出口连接所述燃烧器的燃气入口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括破碎机，所述破碎机包括生物质入口和生物质出口，所述生物质出口连接所述热解炉热解的原料入口。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃烧器包括多个平行并且均匀分布的蓄热式辐射管。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括油水分离器，所述油水分离器包括热解液入口、热解油出口和热解水出口，所述油气分离器的热解液出口连接所述油水分离器的热解液入口。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述蒸汽锅炉包括燃料入口和水入口，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，吴小飞，巴玉鑫，肖磊，王惠惠，房凯，牛明杰，宋敏洁，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11