本发明专利技术涉及活性炭制备技术领域，尤其是涉及一种活性炭制备装置和方法。本发明专利技术的一方面提供了一种活性炭制备装置，包括移动床反应炉，其中移动床反应炉包括氧化剂入口、以及沿物料移动方向依次排布的预热段、燃烧段和活化段，其中：预热段，用于在氧化剂气氛下，对物料进行干燥、脱挥发分以及低温氧化，以便生成可燃气和炭化料；燃烧段，用于在氧化剂气氛下，对可燃气和炭化料进行氧化反应、以及用于将氧化反应产生的热量提供给预热段和活化段；活化段，用于在活化剂气氛下，对炭化料进行活化反应，以生成活性炭和煤气；氧化剂入口，用于向移动床反应炉内通入氧化剂；其中，活化剂来源于预热段和燃烧段的产物。预热段和燃烧段的产物。预热段和燃烧段的产物。
【技术实现步骤摘要】
活性炭制备装置和方法
[0001]本专利技术涉及活性炭制备
，尤其是涉及一种活性炭制备装置和方法。
技术介绍
[0002]活性炭是一种以木炭、木屑、各类果壳、煤炭和石油焦等高碳物质为原料，经过炭化、活化等特殊处理而制得的多孔性炭材料。由于其发达的孔隙结构、较大的比表面积、优异的吸附性能、广泛的原材料来源、低廉的价格等优势，而广泛应用于军工、食品、冶金、化工、环保、医药等行业的精制和净化过程。随着储氢、电极材料、土壤修复、防辐射等活性炭新兴应用领域的出现以及国家环保要求逐渐严格，活性炭需求量将进一步增加。
[0003]截止目前，活性炭制备技术众多。根据物料在炭化炉和活化炉内相对运动状态，可将它们分为固定床式、移动床式和流化床式。在这三类装置内，物料将分别保持静止状态、间歇或连续性移动状态和颗粒流化状态。
[0004]固定床式炉主要在早期使用，因能耗大、污染严重、劳动强度大、产品质量相对较差等缺点，而逐渐被淘汰。流化床式炉因停留时间短、不利于连续性生产等问题，也逐渐失去市场竞争力。目前，广泛应用于活性炭企业的耙式炉、斯列普炉、回转炉等均属于移动床式，具有生产能力较大、热效率相对较高等优势。尽管如此，在节能降耗、污染防治等国家政策力度逐渐升级的压力下，这些活性炭生产装置仍暴露出诸多问题。首先，绝大多数活性炭的制备采用炭化和活化两步法，物料的高温处理过程分别在炭化炉和活化炉内完成，由此造成整个系统集成度较低，活性炭制备过程热利用效率不足。物料在两个装置间的转移带来额外操作，增加劳动量。其次，现有技术的物料加热方式通常为间接式或者通过高温活化气体直接加热，这种加热方式需要外部辅助热源，能耗较大。间接加热还会带来物料加热周期长、换热效率差、活性炭受热不匀等问题。第三，在活性炭制备过程中，很难避免焦油的生成，为解决焦油问题，往往需要增设焦油处理装置，增加活性炭生产成本。此外，现有活性炭生产设备还存在结构复杂、设备投资高、占地面积大等问题。
技术实现思路
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种活性炭制备装置和方法，以至少部分解决上述技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本专利技术的一方面提供了一种活性炭制备装置，包括移动床反应炉，其中移动床反应炉包括氧化剂入口、以及沿物料移动方向依次排布的预热段、燃烧段和活化段，其中：
[0009]预热段，用于在氧化剂气氛下，对物料进行干燥、脱挥发分以及低温氧化，以便生成可燃气和炭化料；
[0010]燃烧段，用于在氧化剂气氛下，对可燃气和炭化料进行氧化反应、以及用于将氧化反应产生的热量提供给预热段和活化段；
[0011]活化段，用于在活化剂气氛下，对炭化料进行活化反应，以生成活性炭和煤气；
[0012]氧化剂入口，用于向移动床反应炉内通入氧化剂；
[0013]其中，活化剂来源于预热段和燃烧段的产物。
[0014]根据本专利技术的实施例，移动床反应炉还包括沿物料移动方向依次排布导流段和燃料段，其中：
[0015]导流段，用于对物料进行导流；
[0016]燃料段，用于装载物料，其中燃料段的物料移动方向的下游端邻接于预热段；
[0017]其中，氧化剂入口与导流段的入口连通；
[0018]其中，预热段和燃烧段的高度比大于2∶1，且燃烧段的高度大于等于0.5m，活化段的高度大于2m。
[0019]根据本专利技术的实施例，该装置还包括给料装置、冷却装置，其中：
[0020]给料装置，与导流段的入口连通，用于向移动床反应炉内供给物料；
[0021]冷却装置，与活化段的出口连通，用于第一温度水和活性炭在冷却装置中进行换热后，生成冷却后活性炭和第二温度水，其中第二温度水的温度高于第一温度水的温度。
[0022]根据本专利技术的实施例，该装置还包括：
[0023]燃烧器，用于燃烧煤气，以生成第一温度烟气；
[0024]管束换热器，设置于活化段中，管束换热器与燃烧器的第一温度烟气出口连通，以便将第一温度烟气的热量通过管束换热器提供给活化段中炭化料的活化反应后，生成第二温度烟气，其中第二温度烟气的温度低于第一温度烟气的温度。
[0025]根据本专利技术的实施例，该装置还包括：
[0026]烟气换热器，与管束换热器的第二温度烟气出口连通，用于第二温度烟气和第二温度水在烟气换热器中进行换热后生成饱和水蒸汽；
[0027]燃烧段换热器，设置于燃料段中，用于利用燃烧段的氧化反应产生的热量将饱和水蒸汽加热为过热水蒸汽；
[0028]蒸汽喷管，设置于活化段中，用于将过热水蒸汽作为补充活化剂送入活化段中。
[0029]根据本专利技术的实施例，其中，移动床反应炉还包括沿物料移动方向依次排布导流段和燃料段，其中：
[0030]导流段，用于对物料进行导流；
[0031]燃料段，用于装载物料，其中燃料段的物料移动方向的下游端邻接于预热段；
[0032]其中，氧化剂入口与燃烧段直接连通。
[0033]根据本专利技术的实施例，其中：导流段入口通入辅助气流，辅助气流用于为移动床反应炉的燃料段的上方空间提供背压环境。
[0034]本专利技术的另一方面还提供了一种利用上述活性炭制备装置的活性炭制备方法，包括：
[0035]将氧化剂通过移动床反应炉的氧化剂入口通入移动床反应炉内；
[0036]将物料送入移动床反应炉，以便氧化剂和物料依次在移动床反应炉的预热段、燃烧段以及活化段进行反应，其中：
[0037]在预热段，物料在氧化剂气氛下，进行干燥、脱挥发分以及低温氧化，生成可燃气和炭化料；
[0038]在燃烧段，可燃气和炭化料在氧化剂气氛下进行氧化反应，以及在燃烧段氧化反应产生热量，以便将热量提供给预热段和活化段；
[0039]在活化段，炭化料在活化剂气氛下，进行活化反应，以生成活性炭和煤气；
[0040]其中，活化剂来源于预热段和燃烧段的产物。
[0041]根据本专利技术的实施例，其中：
[0042]物料在被送入移动床反应炉的预热段前，依次经过移动床反应炉的导流段、和燃料段，其中导流段用于对物料进行导流；燃料段，用于装载物料，其中燃料段的物料移动方向的下游端邻接于预热段；
[0043]氧化剂被通入移动床反应炉的导流段；
[0044]上述方法还包括：
[0045]将活性炭和煤气排出移动床反应炉；
[0046]通过调整活性炭的出料速率、氧化剂的参数，使得在移动床反应炉内的反应满足稳定运行条件，其中稳定运行条件为：物料的下移速度v
AC
等于点火锋面向上传播速度vf，其中氧化剂的参数包括氧化剂的流量、或者氧化剂中的氧气浓度。
[0047]根据本专利技术的实施例，其中：
[0048]物料在被送入移动床反应炉的预热段前，依次经过移动床反应炉的导流段、和燃料段，其中导流段用于对物料进行导流；燃料段，用于装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种活性炭制备装置，包括移动床反应炉，其中所述移动床反应炉包括氧化剂入口、以及沿物料移动方向依次排布的预热段、燃烧段和活化段，其中：所述预热段，用于在氧化剂气氛下，对物料进行干燥、脱挥发分以及低温氧化，以便生成可燃气和炭化料；所述燃烧段，用于在氧化剂气氛下，对所述可燃气和炭化料进行氧化反应、以及用于将所述氧化反应产生的热量提供给所述预热段和所述活化段；所述活化段，用于在活化剂气氛下，对所述炭化料进行活化反应，以生成活性炭和煤气；所述氧化剂入口，用于向所述移动床反应炉内通入所述氧化剂；其中，所述活化剂来源于所述预热段和所述燃烧段的产物。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述移动床反应炉还包括沿物料移动方向依次排布导流段和燃料段，其中：所述导流段，用于对所述物料进行导流；所述燃料段，用于装载所述物料，其中所述燃料段的物料移动方向的下游端邻接于所述预热段；其中，所述氧化剂入口与所述导流段的入口连通。3.根据权利要求2所述的装置，其中：所述预热段和所述燃烧段的高度比大于2∶1，且所述燃烧段的高度大于等于0.5m，所述活化段的高度大于2m。4.根据权利要求2所述的装置，还包括给料装置、冷却装置，其中：所述给料装置，与所述导流段的入口连通，用于向所述移动床反应炉内供给所述物料；所述冷却装置，与所述活化段的出口连通，用于第一温度水和所述活性炭在所述冷却装置中进行换热后，生成冷却后活性炭和第二温度水，其中所述第二温度水的温度高于所述第一温度水的温度。5.根据权利要求4所述的装置，还包括：燃烧器，用于燃烧所述煤气，以生成第一温度烟气；管束换热器，设置于所述活化段中，所述管束换热器与所述燃烧器的第一温度烟气出口连通，以便将所述第一温度烟气的热量通过所述管束换热器提供给所述活化段中所述炭化料的所述活化反应后，生成第二温度烟气，其中所述第二温度烟气的温度低于所述第一温度烟气的温度。6.根据权利要求5所述的装置，还包括：烟气换热器，与所述管束换热器的第二温度烟气出口连通，用于所述第二温度烟气和所述第二温度水在所述烟气换热器中进行换热后生成饱和水蒸汽；燃烧段换热器，设置于所述燃料段中，用于利用所述燃烧段的所述氧化反应产生的热量将所述饱和水蒸汽加热为过热水蒸汽。7.根据权利要求6所述的装置，还包括：蒸汽喷管，设置于所述活化段中，用于将所述过热水蒸汽作为补充活化剂送入所述活化段中。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述移动床反应炉还包括沿物料移动方向依次排
布导流段和燃料段，其中：所述导流段，用于对所述物料进行导流；所述燃料段，用于装载所述物料，其中所述燃料段的物料移动方向的下游端邻接于所述预热段；其中，所述氧化剂入口与所述燃烧段直接连通。9.根据权利要求8所...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐晓宾，宋维健，吕清刚，朱治平，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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