[發明專利]自熱式連續制備生物質粉狀活性炭的方法及所用旋風爐

無效

• 申請號: 201010134900.7
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN101792138A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 劉石彩;鄧先倫;蔣劍春;應浩;戴偉娣
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C01B31/10
• 分類號: C01B31/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明涉及生物質粉狀活性炭制備方法及設備，尤其涉及一種使用自熱式旋風爐制備生物質物理法粉狀活性炭的工藝及設備。

背景技術

活性炭是一種具有發達孔隙和比表面積的優良吸附劑，廣泛應用于食品、化工、輕工、制藥、軍工、電子、環保等行業的凈化、精制。隨著科學技術的不斷發展和人民生活水平的提高，其應用領域不斷拓展，在工業生產和人民生活中起到了十分重要的作用。

活性炭按制備方法分可以分為物理法活性炭和化學法活性炭兩種。活化過程中不使用化學試劑的稱物理法活性炭，反之為化學法活性炭。按活性炭形狀分，可以分為粉狀活性炭和顆粒活性炭兩種。粉狀活性炭的顆粒粒度一般小于80目。

常規的物理法粉狀活性炭是通過將物理法顆粒活性炭磨粉而制得，活化過程需要外加熱源，由于制備過程相對復雜，因而整個系統所占用的空間也會比較大。常規的物理法粉狀活性炭0.15％亞甲基藍吸附值在10～14毫升，基本上不具有A法焦糖脫色力。

發明內容

為了解決現有技術存在的物理法粉狀活性炭制備需要外加能源、磨粉等復雜工藝，產品性能不高等缺點，本發明提供一種自熱式連續制備生物質粉狀活性炭的方法及所用的旋風爐，具有產品吸附性能高，不用外加能源等優點。

一種自熱式連續制備生物質粉狀活性炭的方法，生物質粉狀炭化料由螺旋進料器通過旋風爐爐頭部的進料口送入溫度在900～1300℃的旋風爐內，在引風機從爐頭部到爐尾部沿軸向的抽力和由旋風爐爐壁上一排進氣管斜向進入的活化混合氣體的共同作用下，生物質粉狀炭化料在爐內形成旋風狀態，呈旋轉流態化自爐頭向爐尾運動，邊運動邊和進入的活化混合氣體進行活化反應生成主要由一氧化碳組成的瓦斯氣體和粉狀活性炭產品，活化反應可以形成活性炭所需要的孔隙結構，生成的瓦斯氣體再繼續在旋風爐內與進入的活化混合氣體中的氧氣發生燃燒反應，產生的熱量用于維持旋風爐內溫度在900～1300℃；由旋風爐出來的生物質粉狀活性炭和反應尾氣進入余熱鍋爐，加熱余熱鍋爐內的水，產生的水蒸氣進入混合器與空氣混合后重新進入旋風爐內參與反應，此時經過余熱鍋爐后的生物質粉狀活性炭和尾氣的溫度降至300℃以下，然后再由余熱鍋爐進入旋風分離器與尾氣分離得到生物質粉狀活性炭，尾氣則通過煙囪排空。

旋風爐內，生物質粉狀炭化料的投入量與活化混合氣體的比例為1∶2.0～3.0，活化混合氣體是由水蒸氣和空氣按重量比2.0～5.0∶1的比例構成。所述的生物質粉狀炭化料為木屑炭或竹屑炭中的任意一種或兩種的任意比混合物，含水率為8～20％，粒徑＜2mm。由旋風爐爐壁上一排進氣管斜向進入的活化混合氣體的進風面與水平面的夾角為30°～80°。

一種用于所述的自熱式連續制備生物質粉狀活性炭的方法中的旋風爐，為臥式圓筒型，在旋風爐爐頭部設有進料口，在旋風爐的爐壁上設有一排進氣管，進氣管與水平面的夾角為30～80°，相鄰兩個進氣管之間的距離為10～40cm，在旋風爐爐尾部設有出料口。旋風爐的進料口與螺旋進料器連接，旋風爐的進氣管與混合器連接，旋風爐的出料口與余熱鍋爐的進料口連接，余熱鍋爐的出料口和旋風分離器連接，旋風分離器的出料口與引風機連接。余熱鍋爐的水蒸氣出口與混合器的水蒸氣進口連接。本發明中旋風爐爐體本身并不旋轉，主要是依靠按一定角度設置在爐壁上的一排進氣管進入的活化混合氣體，配合引風機的抽力，使爐內生物質粉狀炭化料做旋轉運動，形成旋風狀態，呈旋轉流態化自爐頭向爐尾運動。

本發明所述方法實質上就是通過三個步驟完成連續制備粉狀活性炭的過程：

(1)在余熱鍋爐內，活化反應后的900～1300℃的粉狀活性炭和尾氣加熱余熱鍋爐，使之產生水蒸氣，供旋風爐活化反應用，同時粉狀活性炭被冷卻到300℃以下。

(2)進入旋風爐的活化混合氣體中的空氣與活化反應形成的瓦斯氣體發生燃燒反應，產生的熱能用于維持活化反應所需的溫度。

(3)利用過程(2)所提供的熱能，旋風爐內新進入的生物質粉狀炭化料與進入旋風爐的混合氣體中的水蒸汽進行活化反應，又可以產生大量的可燃的瓦斯氣體，同時形成高吸附性能的粉狀活性炭。

所以整個過程中，除了最初啟動時需要外來熱源加熱最初的生物質粉狀炭化料，等整個循環建立后，就不需要外來能源了，靠自身產生的熱量足以維持系統運行。

有益效果：