[发明专利]一种活性炭制备系统及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机物热解及活性炭技术领域，尤其涉及一种活性炭制备系统及其制备方法。

背景技术

我国生物质资源丰富，每年被丢弃的可再生资源如农业秸秆、薪柴、林业废弃物以及城市垃圾等具有很高的价值。现有技术中将这些资源直接焚烧、排放入水体或堆积等均造成了资源的浪费以及环境的污染，导致了人类生存环境的恶化。如果将生物质、废旧轮胎、废旧有机物和有机无机等为原料炭化后可以生产出油、气和固体炭，以替代部分煤、油和天然气等资源。为了确保经济效益，需要开发出含碳有机物热解的合适的工艺。

现在制备活性炭的工艺中，炭化、活化过程都是在外加热式装置中进行的，在制备过程中，气体产物和大量的热能资源不能充分的利用，形成资源极大的浪费。目前物理活化法是原料适应性最广的方法，但现有物理活化法制备活性炭存在以下几个问题：(1)能耗高，由于活性炭在炭化过程中全靠优质煤燃烧提供能量，受不完全燃烧、排渣排气等因素的影响，煤燃烧提供的能量只有30-35％用于反应过程的能量吸收。(2)炭化过程中由于受热不均，升温过程复杂等因素的制约，大量产生焦油、木醋酸等液体产物，导致固体炭的回收率低，一般不足60％。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中活性炭制备工艺能耗高和能量利用率低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种活性炭制备系统，包括预处理系统、反应器、第一冷却器、第二冷却器和蒸汽过热器；反应器的物料进口与所述预处理系统连接，所述反应器的物料出口与所述第一冷却器连接，所述第一冷却器用于活性炭的冷却；所述反应器包括依次设置的干燥单元、炭化单元和活化单元；所述干燥单元设有第一出气口，所述炭化单元设有第二出气口，所述活化单元设有第三进气口和第三出气口；所述干燥单元、炭化单元和活化单元均设有辐射加热管；所述第一出气口和第三出气口均与所述蒸汽过热器的进口连接，所述蒸汽过热器的出口与所述第三进气口连接；所述第二出气口与所述第二冷却器的进口连接，所述第二冷却器设有液体出口和气体出口，所述液体出口与储油罐连接，所述气体出口用于冷却后不凝气的排出。

其中，所述第二出气口与所述第二冷却器之间连接有换热器，所述换热器的进口连接水源，出口连接蒸汽发生器的进口，蒸汽发生器的出口与蒸汽过热器的进口连接。

其中，所述第一冷却器为喷雾冷却器，所述换热器的出口与所述喷雾冷却器的液体进口连接，所述喷雾冷却器的出口与所述蒸汽过热器的进口连接。

其中，本发明的活性炭制备系统还包括烘干机，且所述辐射加热管为燃气辐射加热管，所述燃气辐射加热管设有燃气进口和烟气出口，所述燃气进口与所述第二冷却器的气体出口连接；所述烘干机的物料进口与所述反应器活化单元的物料出口连接；所述燃气辐射加热管的烟气出口与烘干机的气体进口连接，用于活性炭的干燥。

其中，还包括烟气冷却塔，所述烟气冷却塔的物料进口与所述第一冷却器的物料出口连接，所述烟气冷却塔的物料出口与所述烘干机的物料进口连接；所述烘干机的气体出口与所述烟气冷却塔的气体进口连接。

其中，所述烟气冷却塔的气体出口与所述烘干机的气体进口连接；所述烟气冷却塔与所述烘干机之间依次设有筛选装置和离心机，用于对经烟气冷却塔干燥后的活性炭进行筛选和离心。

本发明还提供了一种上述的活性炭制备系统的制备方法，包括以下步骤：

S1，将待处理的含碳物料进行预处理；

S2，预处理后的含碳物料通入所述反应器中使含碳物料依次通过干燥单元、炭化单元和活化单元，对含碳物料进行干燥、炭化和活化；

S3，将干燥过程中产生的水蒸气和活化过程中剩余的水蒸气通入所述蒸汽过热器，经升温后的水蒸气通入反应器的活化单元；

S4，将炭化单元产生的油气通入所述第二冷却器进行冷却，冷却得到的油直接存入所述储油罐，冷却得到的不凝气经第二冷却器的气体出口排出。

其中，本发明的活性炭制备系统的制备方法还包括步骤将步骤S4中得到的不凝气分别通入干燥单元、炭化单元和活化单元的燃烧辐射加热管的燃气进口，用于加热。

其中，在执行步骤S4前执行以下步骤：将炭化单元产生的油气通入所述换热器与水进行换热，换热后的热水依次经过所述蒸汽发生器和蒸汽过热器形成水蒸气，并将水蒸气通入所述活化单元。

其中，本发明的活性炭制备系统的制备方法还包括步骤：将所述反应器中产生的烟气通入所述烘干机中对活性炭进行干燥。

(三)有益效果