[发明专利]一种用煤制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用煤制备活性炭的工业方法，具体的说是通过干馏、脱灰、混捏、炭化、活化等工序生产高品质活性炭的方法。

背景技术

活性炭是一种优良吸附剂，具有发达的内部孔隙结构和巨大的比表面积，已广泛应用于工业废水、废气和空气净化装置以及有机合成、食品和医药等工业，还应用于军工及高科技产业。

煤质活性炭是以特定煤种或配煤为原料，经炭化及活化制成。主体成分为类石墨炭质层状结构，碳质成分为80～90％。煤质活性炭可分为煤质颗粒活性炭和煤质粉状活性炭。颗粒活性炭又分为成型炭(包括球形炭和柱状炭)和煤质无定形活性炭(包括破碎炭和粉炭)两类。

与木质和果壳活性炭相比，煤质活性炭价廉、易再生、抗磨损、流体阻力小。近年来国内外市场对煤质活性炭的需求量呈逐年递增趋势，优质品的供应缺口很大，煤质活性炭工业的发展前景广阔。

活性炭生产对原料煤的要求是煤的灰分要低，反应性要高，根据活性炭吸附性能及孔结构的要求选择挥发分低或者高的煤种。

现行活性炭生产工艺中，由于电捕焦油器投资大、能源动力消耗高，循环废水处理困难等因素，多数活性炭厂家未对炭化炉尾气进行综合回收，而直接燃烧为炭化炉供热，浪费了大量的焦油等战略物资。

发明内容

本发明的目的是提供一种用煤制备活性炭的方法，本发明延伸了低变质煤综合利用的产业链，破除了半焦的利用瓶颈，生产出市场需求量日益增长的产品，能有效回收我国紧缺的战略资源，可创造巨大的经济效益和社会效益。

本发明以煤为原料生产活性炭的方法包括下列步骤：

(1)原料煤经干燥、低温干馏、冷却后得到半焦；低温干馏产生的荒煤气经分离和纯化回收焦油得到煤气，为需热设备提供燃料；

(2)对于灰分含量无法满足活性炭生产要求的半焦，进行脱灰；对于无法满足活性炭强度要求的半焦，根据其特性配入具有一定粘结性的煤；

(3)配煤后的原料通过破碎、磨粉使原料充分混合；

(4)粉料添加一定量的粘结剂后进行混捏，在成型设备中压成特定形状的成型料，如需生产粉状活性炭，不进行混捏和成型；对于不需要添加粘结剂的物料，直接进行成型；

(5)成型料经输送装置进入炭化炉，在无氧条件下分段炭化；

(6)炭化料经输送装置送至冷却炉进行冷却；炭化炉产生的尾气经分离和纯化回收焦油得到煤气，为需热设备提供燃料；

(7)冷却后的炭化料送至活化炉，以水蒸气和富氧空气作为活化剂进行活化后制得高品质活性炭。

步骤(1)中反应所需温度可采用内热式、外热式或内外热相结合的加热方式；炉内保持一定微正压或微负压；干燥设备可以是盘架式、间歇式、洞道式、回转式、气流式、喷雾式、滚筒式、沸腾床式和其它任何具备干燥、预热或预处理功能的反应器；干馏设备可以是回转炉干馏炉、立式炉干馏炉、流化床干馏炉、固体热载体干馏炉；冷却设备可以是直接接触式或间接冷却式；干燥温度80～300℃，低温干馏加热终温500～800℃，物料冷却至40～120℃。

干燥器以及干馏炉所需的热量可以通过固体燃料、液体燃料和气体燃料的燃烧提供，也可由高温水蒸气提供，也可由其它载热工业废气提供，也可通过其它热载体提供。

步骤(2)中半焦的脱灰方式可以是物理法或化学法。

步骤(3)中的破碎磨粉方式可选用摆式磨粉机、离心粉碎机、振动磨煤机、球磨机等，原料磨细至0.074～1mm。

步骤(2)中配入的煤种灰分为0.3～5％；半焦与煤的重量比为1～15∶1；步骤(4)所使用的粘结剂可以是煤焦油、淀粉、亚硫酸纸浆废液、膨润土、粘土、废糖蜜、石油酸渣、羧甲基纤维素(CMC)以及乳状沥青等；粉料与粘结剂的重量比为1～20∶1；混捏可采用双臂捏合机、螺杆挤出机。

步骤(5)中炭化设备炭化可采用回转炉、窑式炉或热载体炉；炭化温度为低温区200～300℃，物料升温速率在2～5℃/min，高温区550～600℃，物料升温速率在3～8℃/min，物料在高温区的停留时间10～20min；冷却设备可以是直接接触式或间接冷却式。