一种三床耦合联用制备活性炭的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种三床耦合联用制备活性炭的系统，包括原料进料单元、烘焙反应器、炭化炉、活化炉、混合器、试剂加料器一、试剂加料器二、燃烧单元和活性炭收集单元，烘焙反应器、炭化炉和活化炉联合使用对原料分级分段依次进行慢速热解和活化以提高固体产物的产率，在烘焙反应器或/和炭化炉之后加入化学活化剂，利用螺杆系统(烘焙反应器和螺杆进料器)、喷动床(炭化炉)、流化与内循环床(活化炉)气‑固和固‑固混合好的特点实现烘焙、炭化和活化一体化，烘焙器挥发分和炭化气燃烧产生的热烟气为烘焙反应器、炭化炉和活化炉直接或间接提供热量，也可以加热活化剂，通过对反应器结构的改进、工艺路线与操作参数的优化以及炭化气和烘焙器挥发分热能的综合利用，实现了物理活化和化学活化的有机结合，改善了活化效果、提高了活性炭产率和系统效率。

A system for the preparation of activated carbon by three bed coupling

The utility model relates to a three bed coupled with activated carbon preparation, including feed unit, baking reactor, carbonization furnace, activation furnace, mixer, reagent feeder, a reagent feeder two, combustion unit and active carbon collection unit, reactor, carbon baking furnace and activation furnace combination the classification of raw materials segmented in turn slow pyrolysis and to improve the yield of solid product activation in the reactor and / or baking after carbonization furnace adding chemical activator, using screw system (baking reactor and screw feeder), spouted bed (carbonization furnace), flow and in circulating fluidized bed (gas activation furnace) solid and solid solid mixing good for baking, carbonization and activation of the integration, the hot flue gas roaster volatile combustion and carbonization gas for baking reactor, carbonization furnace and activation furnace directly or indirectly heating The amount of heating, can also be activated agent, through the improvement of the reactor structure, technological process and operation parameters optimization and carbonization gas roaster and volatile energy comprehensive utilization, realize the organic combination of physical activation and chemical activation, improve the activation effect, improve the efficiency of the active carbon yield and system.

【技术实现步骤摘要】
一种三床耦合联用制备活性炭的系统
本技术涉及一种三床耦合联用制备活性炭的系统，特别涉及一种固-固和气-固混合均匀、活性炭品质好、产品质量稳定、系统效率高的活性炭制备系统与装置。
技术介绍
活性炭因其具有发达的孔隙结构、高比表面积、高表面活性和多样的表面化学性质而成为广泛使用的高效吸附剂。活性炭是一种主要以煤、重质石油等为原料，经一系列物理化学过程加工制得的具有高比表面积、吸附性强的含碳材料。活性炭产品种类很多，根据不同的原料可以分为：煤基活性炭、木质活性炭、果壳活性炭和合成活性炭等。随着人们对能源的需求的不断加大，煤炭、石油等传统化石能源的短缺问题日益严重，并且，国内外活性炭的需求量越来越大。因此，利用固体废弃物(如废弃轮胎和农林废弃物等)生产活性炭是缓解这种矛盾的有效方法。活性炭的活化方法主要有物理活化法、化学活化法和物理化学法等，此外，国内外学者对模板合成法的研究也在不断深入。物理活化法使用水蒸汽、CO2、空气或它们的混合气等作为活化剂，在750～1100℃的温度下反应一段时间，制得活性炭；化学活化法一般采用强酸、强碱及盐类等作为活化剂进行活化，常用的活化剂有H3PO4、KOH、ZnCl2、K2CO3等。常用的炭化炉是固定床炭化炉、移动床炭化炉(如回转窑炭化炉、螺杆炭化炉等)；活化炉是生产活性炭的核心设备，目前国内生产活性炭的炉型有焖烧炉、管式炉、机械耙动式活化炉、回转炉、沸腾炉、平板炉、斯列普炉等炉型。国外活性炭制造工厂采用的炉型主要有竖炉、回转炉和流化床炉等。考虑到传统的活化炉消耗资源多、生产过程污染重、活性炭产率低、活性炭品质较低且质量不均匀等，急需开发一套机械化程度高、操作便利、热量综合利用且热效率高、活性炭品质高、产品质量均匀的装置。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有活性炭生产工艺和装置中存在的活性炭产率低、活性炭品质较低且质量不均匀、系统效率低等问题，开发固-固和气-固混合均匀、活性炭品质好且产率高、产品质量稳定、系统效率高的烘焙、炭化和活化一体化系统与装置。实现本技术目的技术方案是：使用烘焙反应器、炭化炉和活化炉依次分段进行慢速热解和活化，烘焙反应器的固体产物是炭化炉的进料，在烘焙反应器或/和炭化炉之后加入化学活化剂，利用烘焙反应器和螺杆进料器的螺杆系统特性、炭化炉喷动床、活化炉流化与内循环床气-固和固-固混合好的特点实现烘焙、炭化和活化一体化，烘焙器挥发分和炭化气燃烧产生的热烟气为烘焙反应器、炭化炉和活化炉直接或间接提供热量，也可以加热活化剂，通过对反应器结构的改进、工艺路线与操作参数的优化以及炭化气和烘焙器挥发分热能的综合利用，实现物理活化和化学活化的有机结合，改善活化效果、提高活性炭产率和系统效率。上述三床耦合联用制备活性炭的系统，包括原料进料单元、烘焙反应器、炭化炉、活化炉、混合器、试剂加料器一、试剂加料器二、燃烧单元和活性炭收集单元，其中烘焙反应器是螺杆反应器，烘焙反应器通过烘焙反应器固体出料管和旋转阀与螺杆进料器连通连接，烘焙固体产物具有易粉碎的特点，螺杆进料器的螺杆具有搅拌、粉碎、混合与输送的功能，可以将不规则形状的物料粉碎成粉末状，试剂加料器一和螺杆进料器连通连接，将活化剂添加到螺杆进料器，活化剂和烘焙固体产物经螺杆搅拌混合后输送到炭化炉，从活化炉来的活化尾气经过活化尾气移出管和试剂加料器一进气管进入试剂加料器一，活化尾气起到气送气封的作用；炭化炉通过下料管三和混合器连通连接，混合器通过下料管二与活化炉连通连接，活化炉通过下料管一与活性炭收集单元连通连接，炭化炉通过连接管道与炭化炉旋风分离器连通连接，炭化炉旋风分离器通过炭化炉旋风分离器固体下料管与混合器连通连接，炭化炉旋风分离器固体下料管深入到混合器的底部以保证有效料封从而防止混合器里面的气体上串到炭化炉旋风分离器；试剂加料器二通过下料管道与炭化炉旋风分离器固体下料管连通连接，炭化炉旋风分离器通过炭化气移出管与燃烧单元进气管连通连接，烘焙反应器通过烘焙器挥发分移出管与燃烧单元进气管连通连接，燃烧单元进气管和燃烧单元连通连接，燃烧单元通过活化炉侧面进气管和活化炉连通连接，活化炉侧面进气管在活化炉的下部侧面的切向方向进入活化炉，燃烧单元通过活化炉进气管和连接管道管件与活化炉连通连接，活化炉进气管与活化炉气体分布器连通连接，活化炉气体分布器固定在内循环管的下面，内循环管固定在活化炉的径向中心位置，燃烧单元通过炭化炉进气管一和连接管道管件与炭化炉连通连接，燃烧单元通过混合器进气管和连接管道管件与混合器连通连接，多个密封挡板固定在混合器里面；活化炉通过连接管道与活化炉旋风分离器连通连接，活化炉旋风分离器通过活化炉旋风分离器固体回料管与活化炉的下部连通连接，活化炉旋风分离器与活化尾气移出管连通连接，活化尾气移出管分别与烘焙器夹套进气管、试剂加料器一进气管、试剂加料器二进气管、炭化炉进气管二和炭化炉进气管三连通连接，烘焙器夹套进气管与烘焙器夹套连通连接，烘焙器夹套与烘焙器夹套出气管连通连接，烘焙器夹套出气管与干燥单元连通连接，干燥单元与烘焙反应器的原料进料单元连通连接，试剂加料器一进气管与试剂加料器一连通连接，试剂加料器二进气管和试剂加料器二连通连接，活化尾气对试剂加料器一和试剂加料器二里面的活化剂有预热、气送和气封的作用以保证活化剂分别顺利加入到螺杆进料器和混合器，从而促进炭化和活化效果、确保活性炭产品品质；炭化炉进气管二与炭化炉进气管一连通连接，炭化炉进气管三在炭化炉下部侧面的切向位置和炭化炉连通连接，其连接口在螺杆进料器与炭化炉连接口竖直方向上略靠下的位置，一部分活化尾气和燃烧单元的一部分热烟气混合后进入炭化炉，炭化炉进气管三在炭化炉下部侧面的切向位置将一部分活化尾气送入炭化炉以形成旋流运动，并充分利用活化尾气的热量对烘焙固体产物进行进一步的炭化从而提高系统热效率并改善产品质量。上述三床耦合联用制备活性炭的系统，活化炉上部直径较大，下部直径较小，内循环管固定在活化炉的径向中心位置，活化炉气体分布器在内循环管下面，燃烧单元的热烟气进入活化炉的内循环管底部，气体在内循环管里面向上吹送，内循环管外壁和活化炉内壁之间的环形流道也有较小的流化气体，这种中间气速大、周边环形区域气速小的气体分布由活化炉气体分布器的结构与布置来实现，燃烧单元的一部分烟气在活化炉侧面的切向方向进入其下部直径较小的区域，侧面切向进气口设在下料管一和下料管二与活化炉的连接口竖直方向略靠上的位置，从而形成内循环、流化和旋流相结合的模式，极大地促进了固-固和气-固混合、提高了活化效率并改善了活化效果。上述三床耦合联用制备活性炭的系统，炭化炉是上部直径较大、下部直径较小的锥形结构，炭化炉进气管一位于炭化炉的底部、径向中心位置，炭化炉进气管一和炭化炉进气管二混合后将热烟气和活化尾气的混合气体(或和水蒸气等)在炭化炉的底部的径向中心位置输入并在径向中心位置形成喷动的气流以促使固体在重力和气流作用下的翻动以及固-固与气-固的混合，炭化炉进气管三在炭化炉下部侧面的切向位置将一部分活化尾气送入炭化炉以形成旋流运动，炭化炉底部径向中心位置的喷动流和旋流运动相结合，促进了床层的湍动和固-固与气-固之间的传热传质，提高了炭化效率和产品品质与均匀性，利用活本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三床耦合联用制备活性炭的系统，包括原料进料单元(22)、烘焙反应器(3)、炭化炉(2)、活化炉(1)、混合器(15)、试剂加料器一(18)、试剂加料器二(19)、燃烧单元(9)和活性炭收集单元(8)，其特征在于：烘焙反应器(3)通过烘焙反应器固体出料管(33)和旋转阀与螺杆进料器(20)连通连接，试剂加料器一(18)和螺杆进料器(20)连通连接，螺杆进料器(20)和炭化炉(2)连通连接，炭化炉(2)通过下料管三(12)和混合器(15)连通连接，混合器(15)通过下料管二(11)与活化炉(1)连通连接，活化炉(1)通过下料管一(10)与活性炭收集单元(8)连通连接，炭化炉(2)通过连接管道与炭化炉旋风分离器(17)连通连接，炭化炉旋风分离器(17)通过炭化炉旋风分离器固体下料管(32)与混合器(15)连通连接，炭化炉旋风分离器固体下料管(32)深入到混合器(15)的底部，试剂加料器二(19)通过下料管道与炭化炉旋风分离器固体下料管(32)连通连接，炭化炉旋风分离器(17)通过炭化气移出管(25)与燃烧单元进气管(26)连通连接，烘焙反应器(3)通过烘焙器挥发分移出管(24)与燃烧单元进气管(26)连通连接，燃烧单元进气管(26)和燃烧单元(9)连通连接，燃烧单元(9)通过活化炉侧面进气管(36)和活化炉(1)连通连接，活化炉侧面进气管(36)在活化炉(1)的下部侧面的切向方向与活化炉(1)连接，燃烧单元(9)通过活化炉进气管(13)和连接管道管件与活化炉(1)连通连接，活化炉进气管(13)与活化炉气体分布器(5)连通连接，活化炉气体分布器(5)固定在内循环管(4)的下面，内循环管(4)固定在活化炉(1)的径向中心位置，燃烧单元(9)通过炭化炉进气管一(14)和连接管道管件与炭化炉(2)连通连接，燃烧单元(9)通过混合器进气管(34)和连接管道管件与混合器(15)连通连接，多个密封挡板(16)固定在混合器(15)里面，活化炉(1)通过连接管道与活化炉旋风分离器(6)连通连接，活化炉旋风分离器(6)通过活化炉旋风分离器固体回料管(7)与活化炉(1)连通连接，活化炉旋风分离器(6)与活化尾气移出管(27)连通连接，活化尾气移出管(27)分别与烘焙器夹套进气管(28)、试剂加料器一进气管(30)、试剂加料器二进气管(35)、炭化炉进气管二(31)和炭化炉进气管三(37)连通连接，烘焙器夹套进气管(28)与烘焙器夹套(21)连通连接，烘焙器夹套(21)与烘焙器夹套出气管(29)连通连接，烘焙器夹套出气管(29)与干燥单元(23)连通连接，干燥单元(23)与烘焙反应器(3)的原料进料单元(22)连通连接，试剂加料器一进气管(30)与试剂加料器一(18)连通连接，试剂加料器二(19)和试剂加料器二进气管(35)连通连接，炭化炉进气管二(31)与炭化炉进气管一(14)连通连接，炭化炉进气管三(37)在炭化炉(2)下部侧面的切向位置和炭化炉(2)连通连接。...

【技术特征摘要】
1.一种三床耦合联用制备活性炭的系统，包括原料进料单元(22)、烘焙反应器(3)、炭化炉(2)、活化炉(1)、混合器(15)、试剂加料器一(18)、试剂加料器二(19)、燃烧单元(9)和活性炭收集单元(8)，其特征在于：烘焙反应器(3)通过烘焙反应器固体出料管(33)和旋转阀与螺杆进料器(20)连通连接，试剂加料器一(18)和螺杆进料器(20)连通连接，螺杆进料器(20)和炭化炉(2)连通连接，炭化炉(2)通过下料管三(12)和混合器(15)连通连接，混合器(15)通过下料管二(11)与活化炉(1)连通连接，活化炉(1)通过下料管一(10)与活性炭收集单元(8)连通连接，炭化炉(2)通过连接管道与炭化炉旋风分离器(17)连通连接，炭化炉旋风分离器(17)通过炭化炉旋风分离器固体下料管(32)与混合器(15)连通连接，炭化炉旋风分离器固体下料管(32)深入到混合器(15)的底部，试剂加料器二(19)通过下料管道与炭化炉旋风分离器固体下料管(32)连通连接，炭化炉旋风分离器(17)通过炭化气移出管(25)与燃烧单元进气管(26)连通连接，烘焙反应器(3)通过烘焙器挥发分移出管(24)与燃烧单元进气管(26)连通连接，燃烧单元进气管(26)和燃烧单元(9)连通连接，燃烧单元(9)通过活化炉侧面进气管(36)和活化炉(1)连通连接，活化炉侧面进气管(36)在活化炉(1)的下部侧面的切向方向与活化炉(1)连接，燃烧单元(9)通过活化炉进气管(13)和连接管道管件与活化炉(1)连通连接，活化炉进气管(13)与活化炉气体分布器(5)连通连接，活化炉气体分布器(5)固定在内循环管(4)的下面，内循环管(4)固定在活化炉(1)的径向中心位置，燃烧单元(9)通过炭化炉进气管一(14)和连接管道管件与炭化炉(2)连通连接，燃烧单元(9)通过混合器进气管(34)和连接管道管件与混合器(15)连通连接，多个密封挡板(16)固定在混合器(15)里面，活化炉(1)通过连接管道与活化炉旋风分离器(6)连通连接，活化炉旋风分离器(6)通过活化炉旋风分离器固体回料管(7)与活化炉(1)连通连接，活化炉旋风分离器(6)与活化尾气移出管(27)连通连接，活化尾气移出管(27)分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：代建军，刘广青，敖文雅，付洁，毛笑，张贺东，高作鹏，康秦豪，刘洋，冉春梅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：新型
国别省市：北京,11