一种烟梗提取碳酸钾及精制炭的方法技术

本发明专利技术是一种烟梗、烟叶压块碳化气化，木碳酸洗或水洗提取碳酸钾、精制木炭的方法。本发明专利技术通过烟梗制炭、碳酸钾、精制炭的制备等工序，采用溶解、过滤、浓缩、结晶的方法生产碳酸钾、精制木炭，工艺流程简单，投资小，产品生产成本低。使烟梗、烟叶压块碳化、气化过程中提取烟碱等有机化工产品，同时得到燃料木煤气。可得到的产品有：碳酸钾、精制碳、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾、木煤气、烟碱等有机化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学工程类应用技术，具体地说是烟梗、烟叶压块碳化气化，木碳酸洗或 水洗提取碳酸钾、精制木炭的方法。
技术介绍
碳酸钾可广泛地用于无机工业用于制造酒石酸钾钠、铝氟酸钾、硫氰酸钾、钛白粉。 医药工业用于制造长效磺胺、黄体酮、可的松、知阿可尔、苯甲酸雌二醇等药。玻搪工业 用于珐琅粉配制，加入玻璃中起助熔作用，并提高玻璃透明度和折光系数。染料工业用于 制造阴丹土林、分散红3B、还原灰M等；橡胶工业用于制造4010防老剂；毛麻棉工业用 于棉布煮炼和羊毛的脱脂。现有碳酸钾的生产工艺有草木灰法、路布兰法、电解法、有机胺法、离子交换法、离 子膜电解——碳化法、离子交换法等方法。草木灰法主要和用各种植物壳，如棉籽壳、茶 子壳等，烧制成草木灰，用浸取、蒸发、结晶的方法分别加以分离，此法因原料来自农产 品，不易大规模生产。路布兰法是将硫酸钾、煤粉、石灰石按一定比例混合，加水搅拌， 焙烧成黑灰，用热水浸取，碳化等。草木灰法中虽然草木灰易于取得，但难于收集，收集 成本过高，且其含钾量低，由此造成生产成本增加。电解法是将氯化钾电解，得到氢氧化 钾，然后以C02碳化，得碳酸氢钾结晶。晶体经水洗、离心分离、煅烧后，就可以得到精 制碳酸钾成品。电解法产品质量较好，但生产能耗太高，没有得到大规模应用推广。有机 胺法以氯化钾为原料，有机胺(如异丙胺、三乙胺、环六甲亚胺等)等作载体碳化成碳酸钾氢钾。该法利用率可达95%。具有工艺流程简单、生产周期短、能耗少、成本低、产品纯度高等优点，但由于低沸点有机胺毒性大，再生过程中既需加热蒸胺，又要产生氯化鈣液外排，造成环境污染，而且价格高， 一定程度上限制了其应用推广。离子交换法是70年 代初由山东省开发成功，对我国碳酸钾行业的发展具有重要作用。目前国内绝大多数碳酸 钾生产厂采用该法。该法主要以碳酸氢铵、氯化钾为原料，通过阳离子交换树脂制得碳酸 氢钾和氯化铵溶液，流出液经蒸发浓縮、碳化结晶、离心分离、水洗后，在煅烧炉中煅烧 即得成品。该法主要优点是工艺流程简单，原料易得，产品质量好，技术成熟可靠，能够充分利用合成氨生产过程中的过剩氨水和多余放空的二氧化碳气。主要缺点(l)产品质量不稳定，优级、电子级产品仅50%左右。其余一、二级产品售价低，销售更不畅，制约 了发展。(2)钾离子来源为氯化钾，成本较高。(3)生产过程中产生大量副产氯化铵废水， 浓度在8%-10%之间，因浓度太低、腐蚀大，难以回收利用，造成环境污染，能耗也高，不 符合清洁生产要求。离子膜电解--碳化法是世界发达国家普遍采用的技术， 一次性完成碳 化、锻烧、干燥的流化床设备，生产自动化程度高。主要缺点是投资大，生产成本高，需 要引进国外技术和设备以及能耗高等，这些均制约离子膜电解碳化法在我国碳酸钾行业的 应用和发展。木炭产品用途广泛、需求不断增长。木炭产品在国民经济中用途十分广泛冶金工业 为生产优质钢材，冶炼厂需用大量的木炭，用木炭冶炼的钢铁含杂质少，具有细粒结构， 铸件紧密，没有裂纹等优点。在有色金属生产中，木炭常用作表面助熔剂，既可减少熔融 金属的飞溅损失，又可降低熔融物中气体的饱和度。大量木炭还用于结晶硅生产，但生产 结晶硅用的木炭不应含有生炭头和过多的灰分。化工业木炭是制造二硫化碳的最好原料， 用来制造二硫化碳的木炭，应当是坚硬、容积大、灰分和水分含量小，固定碳含量高。用 木炭作为原料添加剂或熔融剂的炭素厂、活性炭厂、炭化硅厂、硅厂、钢铁厂、二硫化碳 厂、炸药厂、蚊香厂、保温材料厂、烟花爆竹厂等用炭量不断攀升，某些地区出现供不应 求的局面。此外，民用和食品加工业，如用于食品加工、环境保护(木炭、活性炭都具 有吸附各种各样的物质和发生吸附物质的功能)等，活性炭在自来水处理、制糖、酿酒、 医药、印刷、农业等行业都有应用。而且农牧业方面也有广泛的用途。机制炭与普通土法炭相比，具有燃烧时间长，含炭量高，发热量大，灰份小，无烟、 无味、无毒等特点。机制木炭销路广、用途大。机制木炭优于土法炭、原木炭，含炭量可达到83%左右，烟梗炭的含炭量约为59%左右，燃烧时间长，烟梗炭发热量可达 5500Kcal/Kg，与标准煤相当。是一种难得的人工燃料，随着压块机的主要技术解决以后， 大大降低了机制碳的生产成本，逐步走向工业化。木炭的原始用途是燃料，由于木炭易燃、耐燃、灰分少、不含硫等特点，所以一直是 一种优质的燃料。在生活领域木炭是取暖、烧烤、火锅等最优燃料，特别是机制炭，由于 它经高温精炼，所以是无烟、无毒、无异味，烧时不爆火星，灰分低，发热量大，燃烧时 间长，越来越受到人们青睐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种烟梗、烟叶压块碳化气化，木碳酸洗或水洗提取碳酸钾、精制木炭的方法。本专利技术可在烟梗、烟叶压块碳化、气化过程中提取烟碱、茄尼醇等有机化工产品，同 时得到燃料木煤气。本专利技术的技术方案为1、 烟梗制炭1) 破碎、干燥、收尘和压块原料烟梗经过破碎后进行烘干，含水量小于20%，干燥 温度控制在70°(]以下，尾气经过除尘后排空；干燥的烟梗被收集后到压块机中压块；2) 炭化、气化烟梗块被加入到碳化窑中进行干燥、气化、炭化；干燥温度在15(TC 以内，干燥时间1一2小时；当温度继续上升，超过275'C时，原料开始加快分解，随着f益 度升高，分解速度加快，生成大量分解物，如甲烷、乙烷、烟碱等，同时在缺氧情况下也产生C0气体，这一阶段温度保持到400 45(TC，得到炭、木煤气、烟碱产物；温度控制 550 6(XTC，得到烟梗木炭、含CO、 CH4和H2的木煤气可燃气体及烟碱；3) 烟碱油回收及可燃气体收集回收烟碱，可燃气体冷却到7(TC以下，然后进入气 液分离器除去冷凝液，再进入碱洗，除去燃气中的杂质，经过除沫、加压、送入储气柜中；2、 碳酸钾、精制炭的制备1) 烟梗木炭破碎及收尘、炭粉制浆将破碎后的烟梗炭在搅拌条件下与热水在萃取 槽中充分混合，从而使碳酸钾等盐类溶于水中，溶剂水可来自于后续的过滤洗涤水及滤液，溶解温度为80 90'C，使大量的碳酸钾等盐类溶解于液相中，控制含炭量在25 — 28%;或者利用硝酸、硫酸、盐酸溶解炭中的金属盐类，得到相应的金属硝酸盐、硫酸盐、 盐酸盐，酸的加入量按炭中碳酸根、磷酸根及金属盐的mol量总和计算加入，保持料浆中 的游离酸含量在2%±0.5;2) 炭浆过滤及洗涤炭浆过滤后的滤饼用炭量的1.5-2倍水量洗涤三次，水温80 85°C;3) 滤液蒸发浓縮、冷却结晶、结晶分离、结晶干燥滤液经过保温静置后取清液送 到蒸发器，用强制循环泵使滤液在蒸发器与换热器之间循环，强制循环加热与蒸发水分，控制温度在95—97'C，使之达到过饱和溶液后，被送到冷却器中冷却到55 6(TC结晶， 结晶混合料浆被送到离心机分离，碳酸氢钾被分离出来后经过烘干再经碳化后定量包装得 碳酸钾产品；4) 压块炭、干燥及收尘经过萃取分离及过滤洗涤后得炭滤饼，其灰分含量大大降低，干燥制成炭粉产品；也可压制成炭砖、炭块，干燥包装。本专利技术是从烟梗、烟叶压块碳化、气化提取烟碱、茄尼醇等有机化工产品，木炭中含 有10%的氧化钾，可以经水溶法或酸溶法生产碳酸钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化钾等，它们 可以作为农用肥料，也可提纯生产工业碳酸钾等，最后得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟梗提取碳酸钾及精制碳的方法，其特征在于按以下步骤进行：　（１）烟梗制炭：　１）破碎、干燥、收尘和压块：原料烟梗经过破碎后进行烘干，含水量小于２０％，干燥温度控制在７０℃以下，尾气经过除尘后排空；干燥的烟梗被收集后到压块机中压块；　２）炭化、气化：烟梗块被加入到碳化窑中进行干燥、气化、炭化；干燥温度在１５０℃以内，干燥时间１－２小时；当温度继续上升，超过２７５℃时，原料开始加快分解，随着温度升高，分解速度加快，生成大量分解物，如甲烷、乙烷、烟碱，同时在缺氧情况下也产生ＣＯ气体，这一阶段温度保持到４００～４５０℃，得到炭、木煤气、烟碱产物；温度控制在５５０～６００℃炭化，得到烟梗木炭、含ＣＯ、ＣＨ４和Ｈ２的木煤气可燃气体及烟碱；３）烟碱油回收及可燃气体收集：回收烟碱，可燃气体冷却到７０℃以下，然后进入气液分离器除去冷凝液，再进入碱洗，除去燃气中的杂质，经过除沫、加压、送入储气柜中；　（２）碳酸钾、精制炭的制备：　１）烟梗木炭破碎及收尘、炭粉制浆：将破碎后的烟梗炭在搅拌条件下与热水在萃取槽中充分混合，从而使碳酸钾等盐类溶于水中，溶剂水可来自于后续的过滤洗涤水及滤液，溶解温度为８０～９０℃，使大量的碳酸钾等盐类溶解于液相中，控制含炭量在２５－２８％；或者利用硝酸、硫酸、盐酸溶解炭中的金属盐类，得到相应的金属硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐，酸的加入量按炭中碳酸根、磷酸根及金属盐的ｍｏｌ量总和计算加入，保持料浆中的游离酸含量在２％±０．５；　２）炭浆过滤及洗涤：炭浆过滤后的滤饼用炭量的１．５－２倍水量洗涤三次，水温：８０～８５℃；　３）滤液蒸发浓缩、冷却结晶、结晶分离、结晶干燥：滤液经过保温静置后取清液送到蒸发器，用强制循环泵使滤液在蒸发器与换热器之间循环，强制循环加热与蒸发水分，控制温度在９５－９７℃，使之达到过饱和溶液后，被送到冷却器中冷却到５５～６０℃结晶，结晶混合料浆被送到离心机分离，碳酸氢钾被分离出来后经过烘干再经碳化后定量包装得碳酸钾产品；　４）压块炭、干燥及收尘：经过萃取分离及过滤洗涤后得炭滤饼，其灰分含量大大降低，干燥制成炭粉产品；也可压制成炭砖、炭块，干燥包装。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨发祥，李奇，
申请(专利权)人：云南云叶化肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]