[发明专利]一种活性炭物理活化的生产设备及其应用

说明书

本发明公开了一种活性炭物理活化的生产设备及其应用，设备包括活化炉，活化炉顶部设置有进料口和活化尾气出口，活化炉内内腔通过隔板分隔成相连通的活化室和分离室；活化室和分离室的底部均设置有水蒸气进口，活化室内气压大于分离室内气压；分离室底部设置卸料口；高温热载体输送管，高温热载体输送管通过出灰筒与分离室连通，高温热载体输送管底部设置有鼓风装置，高温热载体输送管顶部与活化炉导通；余热锅炉，余热锅炉通过水蒸气管与水蒸气进口相连通，余热锅炉的燃烧室分别通过第一余热管道和第二余热管道与活化尾气出口和高温热载体输送管相通。本发明的目的是解决现有活化炉价格昂贵、结构复杂、产品转换率低等问题。

技术领域

本发明涉及活性炭生产设备技术领域，具体涉及一种活性炭物理活化的生产设备及其应用。

背景技术

生产活性炭的方法主要有两种：一种是利用竹、木屑等粉状木质原料，用氯化锌或磷酸为活剂的化学活化法；另一种为以木(竹)炭、果壳炭、木(竹)屑炭等为原料，用水蒸气或烟道气为活化剂的物理活化法。由于我国对森林资源保护力度日益加强，木炭资源日益减少，另外，随着活性炭生产对果壳原料需求量的增大，用水蒸气物理法生产活性炭的木炭、果壳炭原料出现供不应求的局面。

物理活化法一般分炭化和活化两步，先将原料在500℃左右炭化，再用水蒸气或者二氧化碳等气体在高温下进行活化，活化过程在专门的活化炉中进行。目前，物理活化法生产活性炭的设备一般采用斯列普活化炉、回转式活化炉和耙式活化炉。

斯列普活化炉是我国于20世纪50年代引进的活化设备，经过国内几代科研人员的不断改进和完善，工艺技术已非常成熟，目前斯列普炉是国内煤基活性炭生产企业主要采用的活化设备。它的主要优点是正常生产时不需要外加热源，活化时产生的水煤气通过燃烧保持活化炉的自身热平衡，同时电耗低；能同时生产多个原料品种的活性炭，对国内外活性炭多品种的市场需求适应性比较好；易于控制，操作稳定，日常维护工作量小；活化时间长，约72h，产品质量优异且均匀；设备使用寿命长(生产煤基活性炭一般可使用6-9年)。斯列普炉的主要缺点是单套设备产品转化率低，活化炉结构复杂，建设周期较长，开、停炉困难，更换原料及调整工艺过程慢，难于实现机械化生产，并且对原料粒度及堆密度有一定的要求。

采用回转式活化炉制活性炭的方法，是将木屑原料从回转炉的一端加入，在回转炉中经过干燥、炭化和活化，从回转炉的另一端出料，存在着两点缺陷：一是转炉的气流是向出料端流动的，转炉的进料端温度较低，木屑不易被干燥和炭化，因而就不能产生可燃气，所以很难升高转炉的进料端温度，转炉前段未能发挥良好的作用，等木屑随着转炉的转动输送到温度较高部位时与空气相遇容易着火而降低活性炭的得率，木屑的干燥、炭化和活化都是在转炉的后段进行，活化区较短，在转炉中的活化时间就较短，活化时间约15h，从而影响活化效果和产品的质量；二是木屑在干燥过程中产生的水蒸气与炭化时产生的可燃气体相混合，会降低可燃气体的可燃性；回转式活化炉能耗大，单台设备生产能力小，工艺调节控制困难，产品质量不稳定。

耙式活化炉采用可连续转动的炉耙臂及耙齿来翻动炉内的物料，使得物料能够均匀翻动，与水蒸气在高温下充分接触，保证活化均匀，产品质量稳定。耙式活化炉是目前最先进的活化设备，克服人工翻动的随意性与不彻底性，机械化、自动化程度高，大大降低劳动强度，一个工人可以操作多台活化炉，但是耙式活化炉的价格昂贵，设备投资大，在国内的普及度有限，且物料在炉内存在一定的磨损和粉化，并存在死角，在生产粒度小或者粉状活性炭所呈现的问题尤为突出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活性炭物理活化的生产设备及其应用，用以解决现有活化炉价格昂贵、结构复杂和采用现有活化炉生产活性炭活化效率低等问题。

活化过程中，将炭化材料在高温下用水蒸气、二氧化碳或者空气等温和的氧化性气体与炭材料发生反应，碳材料内部C原子与活化剂结合并以CO+H₂或CO的形式逸出，形成孔隙结构，活化反应方程式如下：