一种超级电容器用活性炭的制备装置及其制备方法制造方法及图纸

一种超级电容器用活性炭的制备装置，包括依次设置的水蒸气锅炉、氮气储罐、混气缓冲罐、用于发生碳化和活化反应的碳化活化反应釜、尾气焚烧炉，混气缓冲罐分别与水蒸气锅炉和氮气储罐相连通，碳化活化反应釜分别与混气缓冲罐和尾气焚烧炉相连通，尾气焚烧炉还与水蒸气锅炉相连通，碳化活化反应釜的装料系数为30‑70％。本发明专利技术可实现活性炭的规模化制备，碳化活化反应釜的装料系数高达70％，能一次性装载更多的前驱体原料，利用前驱体原料釜、碳化活化反应釜以及活性炭收料釜的协同作用，实现了活性炭的连续化制备，装置构造简单，操作方便，利于规模化工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器用活性炭的制备装置及其制备方法
本专利技术属于活性炭材料
，具体涉及一种超级电容器用活性炭的制备装置及其制备方法。
技术介绍
近十年来，超级电容器发展成新型储能元件，具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、工作温度范围宽等特点，在电动汽车、航空航天和国防科技等方面具很大的应用前景。活性炭是一种具有丰富孔隙结构、巨大比表面积、吸附能力强的多孔碳质吸附材料。活性炭因原料来源丰富、成本低廉、制备工艺简单成为了超级电容器的首选电极材料。目前，超级电容器电极材料主要以活性炭为主，活性炭的制备方法有物理活化、化学活化方法、物理与化学结合的方法。化学法生产的活性炭需要损耗大量的KOH，ZnCl2，磷酸等化学活化剂，成本高、污染大，同时化学试剂对设备具有高腐蚀性。物理法主要采用CO2或水蒸气作为造孔活化剂，其活化的反应温度普遍偏高，但是工艺流程相对简单，环境污染较小，同时活化过程中产生的大量余热，可用于加热锅炉，制高温蒸汽和烘干原料等。我国物理法活性炭生产企业大多属于中小企业，企业生产规模不大，碳化活化设备为推板式隧道炉和回转炉，其中隧道炉是静态反应，匣钵装料量低且反应不均匀，相比于隧道炉，回转炉中活性炭前驱体在炉墙中翻滚，会和反应气体反生充分反应，各个位置的材料均反应均匀，但是，回转炉的装料系数多为10～20％，每批次产量低，不利于活性炭规模化制备。鉴于此，如何研制出操作简单、效率高且能够实现连续化生产功能的活性炭制备装置与工艺是研究的重点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种操作简单、效率高、装料系数高且能够实现连续化生产功能的活性炭制备装置及制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术的第一个目的在于提供一种一种超级电容器用活性炭的制备装置，包括依次设置的水蒸气锅炉、氮气储罐、混气缓冲罐、用于发生碳化和活化反应的碳化活化反应釜、尾气焚烧炉，所述混气缓冲罐分别与所述水蒸气锅炉和所述氮气储罐相连通，所述碳化活化反应釜分别与所述混气缓冲罐和所述尾气焚烧炉相连通，所述尾气焚烧炉还与所述水蒸气锅炉相连通，所述碳化活化反应釜的装料系数为30-70％。具体的，所述碳化活化反应釜上还形成有进料口和出料口，所述超级电容器用活性炭的制备装置还包括用于储存前驱体原料的前驱体原料釜、用于储存反应后得到的活性炭的活性炭收料釜，所述前驱体原料釜设置在所述碳化活化反应釜上方且与所述进料口相连通，所述活性炭收料釜设置在所述碳化活化反应釜下方且与所述出料口相连通。优选地，所述碳化活化反应釜包括活化釜筒体、第一搅拌组件和温度控制组件，所述第一搅拌组件设置在所述活化釜筒体上，所述温度控制组件设置在所述活化釜筒体内。进一步优选地，所述第一搅拌组件包括第一电机和第一搅拌桨，所述第一搅拌桨与所述第一电机相电连接，所述第一搅拌桨一端伸入所述碳化活化反应釜内。更进一步优选地，所述温度控制组件包括电加热控制器和至少一个第一测温探头。优选地，所述前驱体原料釜包括原料釜筒体、第二水冷夹套和第二搅拌组件，所述第二水冷夹套设置在所述原料釜筒体上，所述第二搅拌组件设置在所述原料釜筒体上，所述第二搅拌组件包括第二电机和第二搅拌桨，所述第二搅拌桨与所述第二电机相电连接，所述第二搅拌桨一端伸入所述原料釜筒体内。优选地，所述活性炭收料釜包括收料釜筒体、第三水冷夹套、第三搅拌组件和至少一个第三测温探头，所述第三水冷夹套和所述第三测温探头均设置在所述收料釜筒体内，所述第三搅拌组件包括第三电机和第三搅拌桨，所述第三搅拌桨与所述第三电机相电连接，所述第三搅拌桨一端伸入所述收料釜筒体内。优选地，所述混气缓冲罐内设置有保温层，所述混气缓冲罐与所述碳化活化反应釜通过保温管道相连通。优选地，所述活性炭收料釜内保持惰性气氛，所述制备装置还包括烟气管道，所述尾气焚烧炉和所述水蒸气锅炉通过所述烟气管道相连通，所述混气缓冲罐用于将氮气和水蒸气混合。本专利技术的第二个目的在于提供一种超级电容器用活性炭的制备方法，利用上述超级电容器用活性炭的制备装置制备，其包括如下步骤：(1)将所述前驱体原料从所述前驱体原料釜中通过所述进料口加入所述碳化活化反应釜，进行所述前驱体原料的活化和碳化工序，得到活性炭和含焦油热解气；(2)所述含焦油热解气进入所述尾气焚烧炉进行燃烧，产生高温烟气，所述高温烟气导入所述水蒸气锅炉，余热加热所述水蒸气锅炉中的蒸馏水产生过热水蒸气，所述氮气储罐中的氮气和所述过热水蒸气进入所述混气缓冲罐，混合所述氮气和所述过热水蒸气，形成混气；所述混气进入所述碳化活化反应釜中，用作所述前驱体原料的活化反应气；(3)所述活性炭进入所述活性炭收料釜中，经冷却，得到活性炭产品。与现有技术相比，本专利技术超级电容器用活性炭制备装置可实现活性炭的规模化制备，通过碳化活化反应釜的设计，其装料系数高达70％，能一次性装载较多前驱体原料，同时，利用前驱体原料釜、碳化活化反应釜以及活性炭收料釜的协同作用，实现了活性炭的连续化制备，装置构造简单，操作方便，利于规模化工业生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图1为本专利技术的结构示意图。附图中涉及的附图标记和组成部分说明：1、水蒸气锅炉；2、氮气储罐；3、混气缓冲罐；4、碳化活化反应釜；41、进料口；42、出料口；43、活化釜筒体；44、第一电机；45、第一搅拌桨；5、尾气焚烧炉；51、排空口；6、前驱体原料釜；61、原料釜筒体；62、第二电机；63、第二搅拌桨；64、原料釜进料口；65、原料釜出料口；7、活性炭收料釜；71、收料釜筒体；72、第三电机；73、第三搅拌桨；74、收料釜进料口；75、收料釜出料口；8、保温管道；9、烟气管道。具体实施方式下面将通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如附图1所示，本专利技术提供一种超级电容器用活性炭的制备装置，包括依次设置的水蒸气锅炉1、氮气储罐2、混气缓冲罐3、形成有进料口41与出料口42的碳化活化反应釜4、尾气焚烧炉5、前驱体原料釜6、活性炭收料釜7、保温管道8和烟气管道9。混气缓冲罐3分别与水蒸气锅炉1和氮气储罐2相连通，碳化活化反应釜4与混气缓冲罐3通过保温管道8相连通，尾气焚烧炉5分别与碳化活化反应釜4和水蒸气锅炉1相连通，前驱体原料釜6设置在碳化活化反应釜4上方且与进料口41相连通，活性炭收料釜7设置在碳化活化反应釜4下方且与出料口42相连通。碳化活化反应釜4用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容器用活性炭的制备装置，其特征在于：包括依次设置的水蒸气锅炉、氮气储罐、混气缓冲罐、用于发生碳化和活化反应的碳化活化反应釜、尾气焚烧炉，所述混气缓冲罐分别与所述水蒸气锅炉和所述氮气储罐相连通，所述碳化活化反应釜分别与所述混气缓冲罐和所述尾气焚烧炉相连通，所述尾气焚烧炉还与所述水蒸气锅炉相连通，所述碳化活化反应釜的装料系数为30-70％。/n

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器用活性炭的制备装置，其特征在于：包括依次设置的水蒸气锅炉、氮气储罐、混气缓冲罐、用于发生碳化和活化反应的碳化活化反应釜、尾气焚烧炉，所述混气缓冲罐分别与所述水蒸气锅炉和所述氮气储罐相连通，所述碳化活化反应釜分别与所述混气缓冲罐和所述尾气焚烧炉相连通，所述尾气焚烧炉还与所述水蒸气锅炉相连通，所述碳化活化反应釜的装料系数为30-70％。


2.根据权利要求1所述超级电容器用活性炭的制备装置，其特征在于：所述碳化活化反应釜上还形成有进料口和出料口，所述超级电容器用活性炭的制备装置还包括用于储存前驱体原料的前驱体原料釜、用于储存反应后得到的活性炭的活性炭收料釜，所述前驱体原料釜设置在所述碳化活化反应釜上方且与所述进料口相连通，所述活性炭收料釜设置在所述碳化活化反应釜下方且与所述出料口相连通。


3.根据权利要求2所述超级电容器用活性炭的制备装置，其特征在于：所述碳化活化反应釜包括活化釜筒体、第一搅拌组件和温度控制组件，所述第一搅拌组件设置在所述活化釜筒体上，所述温度控制组件设置在所述活化釜筒体内。


4.根据权利要求3所述超级电容器用活性炭的制备装置，其特征在于：所述第一搅拌组件包括第一电机和第一搅拌桨，所述第一搅拌桨与所述第一电机相电连接，所述第一搅拌桨一端伸入所述碳化活化反应釜内。


5.根据权利要求3所述超级电容器用活性炭的制备装置，其特征在于：所述温度控制组件包括电加热控制器和至少一个第一测温探头。


6.根据权利要求2所述超级电容器用活性炭的制备装置，其特征在于：所述前驱体原料釜包括原料釜筒体、第二水冷夹套和第二搅拌组件，所述第二水冷夹套设置在所述原料釜筒体上，所述第二搅拌组件设置在所述原料釜筒体上，所述第二搅拌组...

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚，刘兴稳，张帆，万李，
申请(专利权)人：中天超容科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32