[实用新型]一种连续式制备活性炭的一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种连续式制备活性炭的一体化装置，特别涉及到利用可燃气体作为媒介气制备活性炭，此工艺具有热传递快、热量利用率高、无焦油物质排放和活性炭的连续生产，此工艺全过程可实现污染物质的零排放。

背景技术

活性炭是一种具有丰富空隙和巨大比表面积的炭质吸附材料，它具有吸附能力强、化学稳定性好、力学强度高，可再生等特点，被广泛用于工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等领域，其需求量随着社会经济发展呈逐年上升的趋势，尤其是近年来随着环境保护要求的日益提高，使得国内外活性炭需求量逐年增长，将煤炭、生物质材料通过热解的方法制备活性炭具有广阔市场应用价值

目前活性炭制备过程采用的活化炉主要为斯列普炉、回转炉、耙式炉、沸腾炉。这些活化反应炉在活性炭生产过程中存在诸多问题，主要包括以下几个方面：斯列普炉建造复杂对原料粒度及堆积密度有要求；回转炉结构材料复杂，燃料消耗大，产量较低；耙式炉造价较贵，结构材料复杂，生产过程有时需要补充热源，要求操作水平熟练；沸腾炉燃不高，料消耗大，质量不易控制，原料粒度范围要求严，得率不高。

目前活性炭制备过程主要存在问题：首先，采用传统的加热方式使活性炭的制备过程能耗较高，对热能的利用效率较低造成能源的大量浪费；其次，活性炭制备过程中产生水、大气、土壤污染，其中焦油的污染比较严重而且难以处理对环境的危害较大；第三：活性炭制备过程由于其大部分工艺包括了升温、反应和降温过程，是单批活性炭的生产周期过长从而导致效率较低；第四是大多数工艺的设备较为复杂运行成本高不易维护，不能保持稳定的活性炭品质。

实用新型内容

本实用新型提供一种连续式制备活性炭的一体化装置，将活性炭制备过程产生的热解气体作为热载体热解原料，热解气体中含有的CO₂、CO、H₂、CH₄等气体对焦炭具有活化作用，形成具有较多孔隙结构的活性炭；此外，以常温可燃气体作为冷却载体对高温活性炭进行冷却的同时，也回收了反应器中的热量；活性炭反应器多组并列，以保证工艺的连续运行。本实用新型技术方案如下：

本实用新型涉及的一种连续式制备活性炭的一体化装置包括燃烧器、换热器、反应器、储气罐、引风机和开关。燃烧器的燃气入口经开关与储气罐相连。燃烧器烟气出口与换热器的外管相连，引风机入口与换热器的外管出口相连。换热器的内管入口经输气管路与储气罐相连；换热器的内管出口分别经开关与反应器相连。每个反应器顶部还安装有一个与燃烧器的燃气入口相连接的管道，管路上安装有开关；反应器下端出口分别与储气罐连接。反应器个数不少于三组。反应器可以为单层固定床、分层炉篦式固定床、回转窑以及流化床。

可燃气体作为媒介气经换热器换热后形成高温载热气体，高温载热气体与反应器内的有机固体物料发生热解和活化反应，形成热解气和活性炭。产生的新的可燃热解气体和载热气体混合进入燃气储气罐作为可燃气体存储。热解活化反应完成后，高温载热可燃气进入另外的未反应的反应器进行热解活化反应。而储气罐中的冷态可燃燃气反向经过前一个已发生热解活化的反应器继续进行活化反应并为活性炭降温，冷态可燃气体经此预热过程后进入燃烧器燃烧，为高温载热气体提供热源；通过多个反应器的协同操作，达到连续式生产。

具体过程如下：

启动阶段，从储气罐内引出两条输气管路。从一条管路输出的燃气进入燃烧器燃烧并经换热器换热后通过引风机排出；从另一条管路输出的燃气经换热器充分换热后形成高温载热气体进入反应器A，与反应器A中的有机固体物料直接接触并发生热解、活化反应，产生热解气和焦炭，热解气和和载热气体混合进入储气罐存储。完成热解反应后，关闭输气管路L1。这时启动阶段结束。

从储气罐输出的冷态可燃气体反向经过已发生热解、活化反应的反应器A后，成为热态可燃气进入燃烧器燃烧，经换热器换热后通过引风机排出。储气罐内的冷态可燃气经反应器A后气体温度升高，进入燃烧器高效燃烧；在此过程中，反应器A内的焦炭被冷态可燃气体冷却、活化形成活性炭。

这时开始第二个反应器的反应。从储气罐经管路L2输出的冷态可燃气体经换热器换热后形成高温载热气体，反向与反应器B中的有机固体物料充分接触并发生热解、活化反应，形成热解气和焦炭。产生的可燃热解气体和高温载热气体混合进入储气罐存储。这时从储气罐输出的冷态可燃气体反向经过反应器B后气体温度升高，进入燃烧器高效燃烧后经换热器换热后通过引风机排出。反应器B内的焦炭被活化并降温，形成活性炭。