一种级配式异重活化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种级配式异重活化装置及方法，属于有机炭化物的活化领域

【技术实现步骤摘要】
一种级配式异重活化装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种级配式异重活化装置及方法，主要应用领域包括煤制炭活化
、
生物质炭的活化等，该专利技术针对所有有机炭化物的活化或再生
。

技术介绍

[0002]活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料（果壳
、
煤
、
木材等）在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分（此过程称为炭化），然后与气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构 （此过程称为活化）
。
由于活化的过程是一个微观过程，即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀 ，所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙
。
活性炭表面的微孔直径大多在2～
50nm
之间，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为
500~1500m2，活性炭的一切应用，几乎都基于活性炭的这一特点
。
[0003]按照活化方法的不同，活性炭的制备主要有物理活化法
、
化学活化法
、
化学
‑
物理活化法
、
催化活化法和模板法等工艺，其中物理活化法（常用方法）
、
化学活化法（污染比较严重，大型企业应用基本停用）和化学
‑
物理活化法（大型企业应用较少）已经得到了较广泛的工业化应用
。
化学
‑
物理活化法
[0004]化学
‑
物理活化法顾名思义就是结合应用物理活化和化学活化的方法，即炭先经化学法处理，随后再进一步用物理法活化
。
国外研究人员通过
H3PO4和
CO2联合活化法制得了比表面积高达
3700m2/g
的超级活性炭，具体步骤是在
85℃
下先用
H3PO4浸泡木质原料，经
450℃
炭化
4h
后再用
CO2活化
。
物理活化法
[0005]物理活化法生产活性炭是先把含碳有机原料炭化，然后让气体活化剂
‑
水蒸汽
、CO2、O2（空气）等通过炽热的炭层
、
并与炭发生活化反应进行活化的
。
不定型颗粒炭一般采用较硬的炭破碎成一定粒度活化后精制而得
。
定型颗粒炭是炭粉磨成细粉末加粘结剂挤压成型，再经炭
、
活化和整粒而得
。
[0006]研究表明，原料炭化时已形成活性炭微晶结构的雏形，即类似石墨的基本微晶结构
。
微晶之间留有空隙，此时，由于焦油物质的析出和分解，这些空隙被占据或被紊乱的“无定形”炭所堵塞，结果炭化品的吸附量很小
。
当进行活化时，空隙中的焦油等物质和紊乱的炭首先被除去，开放了原来闭塞的孔隙
。
这时基本徽晶表面暴露出来，并与活化剂作用，发生烧失
。
微晶烧失是不均匀的，烧失速度在同炭层平行的方向比垂直方向大，在边角上和有缺陷的位置上的碳原子即活性点上的碳同气体反应的速度较大，微晶的这种不均匀的烧失就导致新的孔隙的出现
。
在随后的活化过程中，孔隙不断加宽，相邻微孔之间的壁完全被烧毁而形成较大的孔隙，导致过渡孔和大孔容积的增加
。
总之，常用这三种过程来解释活化过程中产生孔隙的活化机理：
（1）原来闭塞孔的开放；（2）原有孔隙的扩大，孔壁被烧失：（3）某些结构经选择性活化而产生新孔
。
[0007]孔隙的生成与炭的氧化程度有密切的关系，而炭的氧化必然要消耗炭
。
因此，常用烧失率来衡量炭的活化程度，调节活性炭的孔隙结构，这是物理活化法的一大特色
。
根据杜比宁（
Dubinin
）的观点，烧失率小于
50%
时，得到的是微孔活性炭；烧失率大于
75%
时，得到的是大孔活性炭；烧失率在
50%
‑
75%
时，活性炭具有混合结构
。
[0008]气体活化法炭的得率较低，但成品比较纯净
。
[0009]在生产上采用水蒸汽
、
烟道气
、
空气等含氧气体作为活化剂，与碳反应进行活化：
1.
水蒸汽活化碳同水蒸汽的反应为：
C+H2O
→
H2+CO
‑
131kJ
同碳气化的水煤气反应，此活化反应为吸热反应
—
冷却效应，应由外部给热，故多用过热水蒸汽
。
产生的可燃性反应气体（水煤气）燃烧回收热量，可以平衡供热
。
[0010]水蒸汽活化缓慢
、
平稳，能获得优良活性炭，在生产上较多采用
。
[0011]水蒸汽活化是在隔绝氧，在
750
‑
950℃
的条件下完成的
。
氧会使炭表面烧失，降低炭的成品收率，故应尽量减少混入空气（氧）
。
[0012]2.
空气（氧）活化碳同氧气反应为：
C+O2→
CO2+386.2kJ
（
600℃
以下）
2C+O2→
2CO+225.6kJ
（
800
‑
900℃
）这两个反应均为放热反应，可在较低温度下进行
、
两种产物
CO
与
CO2的比值随温度的增高而增加
。
[0013]由于反应放出大量热量，不易控制炉内的正常温度，尤其不容易避免局部过热而造成不均匀活化，烧失过多，一般不单独使用，常在空气活化剂中渗入适量的水蒸汽，利用水煤气反应的吸热作用来控制料层温度
。
[0014]3.
烟道气（
CO
）活化碳同二氧化碳的反应为：
C+CO2→
2CO
‑
170.5kJ
（
850
‑
1100℃
）此反应也是吸热反应，比水蒸汽活化温度还要高，一般也不单独使用，常掺入适量空气和水蒸汽并用
。
[0015]4.
混合气体活化工业生产上很难做到用单一活化气体活化，一般采用空气与水蒸汽
、
烟道气与水蒸汽
、
烟道气和氧（空气）等混合气体进行活化或两种以上活化气体交替进行活化
。
[0016]如上所述，用水蒸汽和空气的混合气体活化时，若混合比例适宜，可使吸热反应与放热反应相平衡，使活化温度稳定，活化均匀
。
另外，有的认为原料炭有各种各样活性点，有的活性点易于同水蒸汽反应
、
有的易于同
CO2反应，采用混合气体活化，对提高活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种级配式异重活化装置，其特征在于，该装置包括异重活化炉
、
蒸汽发生器
、
燃烧器，所述异重活化炉内部设有活性炭成品落料槽，活性炭成品落料槽连接活性炭成品料仓，所述异重活化炉的底部设有耐高温布风板，并在异重活化炉的底部
、
耐高温布风板上铺设耐高温氧化铝球，所述异重活化炉的顶部通过蒸汽发生器连接燃烧器，蒸汽发生器和燃烧器之间设有鼓风机，燃烧器通过烟道与异重活化炉的底部连接，蒸汽发生器还通过蒸汽管与烟道与异重活化炉的底部连接，燃烧器连接液化气罐，蒸汽发生器上设有进水口
。2.
根据权利要求1所述的级配式异重活化装置，其特征在于，所述异重活化炉侧壁还连接螺旋给料器，炭化料从炭化料仓出来通过计量装置经螺旋给料器进入异重活化炉内
。3.
根据权利要求1所述的级配式异重活化装置，其特征在于，所述异重活化炉中分为稀相区
、
过渡区
、
密相区，稀相区
、
过渡区
、
密相区连续不断的分布着不同重量的活化料成品
、
半成品料和炭化料，构成所谓的级配
。4.
根据权利要求1所述的级配式异重活化装置，其特征在于，所述活性炭成品落料槽和活性炭成品料仓之间设有闸板阀
。5.
根据权利要求1所述的级配式异重活化装置，其特征在于，所述耐高温布风板包括风板，风板上设置若干由中心向外直径逐渐变小的风孔
。6.
根据权利要求1所述的级配式异重活化装置，其特征在于，所述耐高温氧化铝球的粒径由中心向外布置的粒径逐渐减小，保证通过的烟气均匀，起到布风的作用
。7.
根据权利要求1所述的级配式异重活化装置，其特征在于，所述异重活化炉的侧壁设有人...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国艳，孔亚波，张安超，金瑞，栗宇浩，温小萍，王发辉，邓浩鑫，朱崎峰，和文强，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：