本发明专利技术提供了用于联产富氢合成气及活性炭的装置及方法、活性炭。该装置为一体炉，一体炉具有一内腔，内腔自上至下分为炭化腔和活化腔。活化腔中从上至下设置有多个空心板，空心板表面分布有多个与其空心腔连通的通孔；活化腔中还设置有水蒸气供应单元，其与水蒸气进口相连，水蒸气供应单元与各空心板的空心腔分别连通，用于通过空心板的通孔供应水蒸气。基于上述装置，本发明专利技术可以有效实现炭化与气化活化的无缝衔接，以实现连续性气化活化生产，且该过程中没有固废产生，而且由于是不完全气化，CO2产生量大幅减少，从而显著提升了煤气化过程的原子经济性。同时，本发明专利技术可以在大幅度提高活化效率的同时保证活性炭品质并生成富氢合成气。合成气。合成气。
【技术实现步骤摘要】
用于联产富氢合成气及活性炭的装置及方法、活性炭
[0001]本专利技术涉及活性炭制备领域，具体而言，涉及一种用于联产富氢合成气及活性炭的装置及方法、活性炭。
技术介绍
[0002]煤颗粒基活性炭因其具有孔隙发达、吸附性能好、强度高、易于再生且可循环使用等优点而广泛应用于工业废水或城市污水处理、烟道气处理等行业。在国内“双碳”背景下，煤颗粒基活性炭的制备也是煤炭清洁低碳利用的重要途径之一。目前，煤颗粒基活性炭主要是通过将煤粉和粘结剂混合后挤压成型，然后再通过干燥、炭化、活化等过程进行制备，其中常用的粘结剂和活化剂分别为煤焦油和水蒸气。例如，CN113148983A的文件公布了一种生物质热解联合制备碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气的方法，能够同时得到碳纳米管/多孔碳材料及富氢合成气，但是该方法采用了NiCl2和CaCl2，存在废水污染以及焦油无法有效利用的问题。CN109678156B的文件中公开了一种制备高品质煤基活性炭的回转活化炉，该活化炉内部划分为导料段、扬料预热段、炭化料活化段和出料段，水蒸气在三段的温度依次升高，高温水蒸气与炭化料高效快速接触活化，提高了水蒸气与煤料的接触与活化反应，增大了活性炭比表面积，但是该装置采用了耐火浇注料和碳化硅材料，装置投资成本和使用成本高。CN207435036U的文件中公开了一种高效率回转式蒸汽活化炉，其活化炉本体内壁设有螺旋蒸汽管道，外壁均匀环绕若干个蒸汽喷头，提高了水蒸气与原料的接触面积，强化了活化效果，但是没有考虑到水蒸气预热的耗能、煤料对炉内壁的磨损及高温焦油及水蒸气对炉体的腐蚀。
[0003]综上，现有的煤颗粒基活性炭制备和成熟生产方法只能间歇性生产，且存在或活化效率低、或排放烟气中VOC治理困难、或能耗高等问题。如何提高活性炭生产的活化反应效率又兼顾柱状活性炭产品的强度和吸附性能是目前需要解决的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种用于联产富氢合成气及活性炭的装置及方法、活性炭，以解决现有活性炭制备技术中存在的活化效率较差等问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于联产富氢合成气及活性炭的装置。装置为一体炉，一体炉具有一内腔，内腔自上至下分为炭化腔和活化腔；其中，炭化腔具有煤颗粒进料口及水蒸气进气口；且炭化腔具有底壁，底壁上设置有炭化物料出口；底壁还设置有加压装置，用于向炭化腔内提供压力环境；活化腔通过炭化物料出口与炭化腔相连通，且活化腔还具有富氢合成气出气口及活性炭出料口；活化腔中从上至下设置有多个空心板，空心板表面分布有多个与其空心腔连通的通孔；活化腔中还设置有水蒸气供应单元，其与水蒸气进口相连，水蒸气供应单元与各空心板的空心腔分别连通，用于通过空心板的通孔供应水蒸气；空心板具有相对设置的第一端和第二端，第一端固定设置在活化腔的内壁上，第二端与活化腔的内壁之间具有间隙，且空心板沿第一端至第二端向下
倾斜设置；多个空心板之间形成用于使炭化物料向下移动的弯折形通道。
[0006]进一步地，通孔处设置有水蒸气喷头；优选地，活化腔中从上至下设置有9～10个空心板；优选地，空心板表面分布有10～15个与其空心腔连通的通孔；优选地，空心板的空心腔内设置有供热装置。
[0007]进一步地，第二端与活化腔的内壁之间的间隙宽度为0.4～1.2m，相邻两个空心板之间的最小垂直距离为0.2～0.3m。
[0008]进一步地，空心板沿第一端至第二端向下倾斜的角度为15～45
°
；优选地，弯折形通道为“之”字形通道。
[0009]进一步地，水蒸气供应单元为水蒸气供应管，其一端延伸至一体炉的外部充当水蒸气进口，另一端贴合活化腔的内壁延伸并与各空心板的空心腔连通；或者，水蒸气供应单元为设置在活化腔的内部夹套。
[0010]进一步地，底壁具有两端，将远离炭化物料出口的一端记为第一端，靠近炭化物料出口的一端记为第二端；按第一端至第二端行进的顺序，底壁逐渐向下倾斜；优选地，底壁的倾斜角度为25～35
°
；优选地，第一端至炭化物料出口的长度距离为6.5～7.0m。
[0011]进一步地，炭化腔还配置有第一加热装置，用于向炭化腔提供热能；优选地，活化腔还配置有第二加热装置，用于向活化腔提供热能。
[0012]进一步地，炭化腔的长径比为(5.5～6)：1，活化腔的高径比为(4.5～5)：1。
[0013]进一步地，炭化腔还具有循环气进气口，循环气进气口与富氢合成气出气口相连通。
[0014]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于联产富氢合成气及活性炭的方法，采用前述的装置联产富氢合成气及活性炭，方法包括以下步骤：使煤颗粒通过煤颗粒进料口进入至炭化腔中进行炭化反应，得到炭化物料；炭化物料通过炭化物料出口进入至活化腔中，在水蒸气气氛下进行活化反应，得到富氢合成气及活性炭。
[0015]进一步地，活化反应的处理温度为910～1050℃；优选地，活化反应的处理时间为15～60min。
[0016]进一步地，煤颗粒由烟煤、无烟煤、粘结剂及钾盐经成型得到；优选地，煤颗粒为平均直径1.5mm～9mm的球状颗粒或长径比(1～7):1的柱状成型煤颗粒；优选地，烟煤的用量为烟煤和无烟煤总重量的15～25％；优选地，钾盐的用量为烟煤和无烟煤总重量的0.5～5％；进一步优选钾盐为K2CO3；优选地，粘结剂的用量为烟煤和无烟煤总重量的30～36％。
[0017]进一步地，炭化反应的处理温度为685～715℃；优选地，炭化反应的处理时间为0.6～1h。
[0018]进一步地，以每克煤颗粒计，水蒸气的气流量为1.5～2.5mL/min。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供了一种活性炭，活性炭由前述的用于联产富氢合成气及活性炭的方法制备得到。
[0020]基于上述装置，其一，本专利技术可以有效实现炭化与气化活化的无缝衔接，以实现连续性气化活化生产，且该过程中没有固废产生，而且由于是不完全气化，CO2产生量大幅减少，从而显著提升了煤气化过程的原子经济性。其二，可以在低腐蚀、低成本的基础上改善水蒸气与原料煤颗粒的接触方式，提高原料煤的水蒸气活化效率。其三，可以在保证活性炭品质的同时减少焦油的生成并生成富氢合成气。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1示出了本专利技术一种实施方式中的用于联产富氢合成气及活性炭的装置示意图；
[0023]图2示出了本专利技术实施例6活化反应后体系气体组成体积分数曲线示意图；
[0024]图3示出了本专利技术实施例1活化反应后体系气体组成体积分数曲线示意图；
[0025]图4示出了本专利技术实施例8活化反应后体系气体组成体积分数曲线示意图；
[0026]图5示出了本专利技术实施例9活化反应后体系气体组成体积本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于联产富氢合成气及活性炭的装置，其特征在于，所述装置为一体炉，所述一体炉具有一内腔，所述内腔自上至下分为炭化腔(10)和活化腔(20)；其中，所述炭化腔(10)具有煤颗粒进料口及水蒸气进气口；且所述炭化腔(10)具有底壁，所述底壁上设置有炭化物料出口；所述底壁还设置有加压装置，用于向所述炭化腔(10)内提供压力环境；所述活化腔(20)通过所述炭化物料出口与所述炭化腔(10)相连通，且所述活化腔(20)还具有富氢合成气出气口及活性炭出料口；所述活化腔(20)中从上至下设置有多个空心板(21)，所述空心板(21)表面分布有多个与其空心腔连通的通孔；所述活化腔(20)中还设置有水蒸气供应单元(22)，其与所述水蒸气进口相连，所述水蒸气供应单元(22)与各所述空心板(21)的空心腔分别连通，用于通过所述通孔供应水蒸气；所述空心板(21)具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端固定设置在所述活化腔(20)的内壁上，所述第二端与所述活化腔(20)的内壁之间具有间隙，且所述空心板(21)沿所述第一端至所述第二端向下倾斜设置；多个所述空心板之间形成用于使所述炭化物料向下移动的弯折形通道。2.根据权利要求1所述的用于联产富氢合成气及活性炭的装置，其特征在于，所述通孔处设置有水蒸气喷头；优选地，所述活化腔(20)中从上至下设置有9～10个所述空心板(21)；优选地，所述空心板(21)表面分布有10～15个与其空心腔连通的通孔；优选地，所述空心板(21)的空心腔内设置有供热装置。3.根据权利要求1所述的用于联产富氢合成气及活性炭的装置，其特征在于，所述第二端与所述活化腔(20)的内壁之间的间隙宽度为0.4～1.2m，相邻两个所述空心板(21)之间的最小垂直距离为0.2～0.3m。4.根据权利要求3所述的用于联产富氢合成气及活性炭的装置，其特征在于，所述空心板(21)沿所述第一端至所述第二端向下倾斜的角度为15～45
°
；优选地，所述弯折形通道为“之”字形通道。5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于联产富氢合成气及活性炭的装置，其特征在于，所述水蒸气供应单元(22)为水蒸气供应管，其一端延伸至所述一体炉的外部充当所述水蒸气进口，另一端贴合所述活化腔(20)的内壁延伸并与各所述空心板(21)的空心腔连通；或者，所述水蒸气供应单元(22)为设置在所述活化腔(20)的内部夹套。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于联产富氢合成气及活性炭的装置，其特征在于，所述底壁具有两端，将远离所述炭化物料出口的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋，王焦飞，杨永峰，姚敏，于广锁，高静，刘楠，
申请(专利权)人：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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