[發(fā)明專利]一種煤氣化快速聯(lián)產(chǎn)活性炭的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310343856.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-08
• 公開（公告）號(hào): CN103409168A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C10J3/46
• 分類號(hào): C10J3/46;C10J3/84;C10J3/86;C01B31/08
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種清潔、快速生產(chǎn)粉狀活性炭的方法，屬于化學(xué)及化學(xué)工程領(lǐng)域，特別涉及一種在干法進(jìn)料聯(lián)產(chǎn)裝置中通過(guò)對(duì)粉煤或粉狀含碳有機(jī)物進(jìn)行適度氣化生產(chǎn)合成氣或燃料氣的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)高附加值粉狀活性炭的方法。

背景技術(shù)

活性炭作為優(yōu)良的吸附材料已成為人類改善自身生存環(huán)境不可缺少的環(huán)保產(chǎn)品，特別是隨著近年來(lái)環(huán)保力度的不斷加大，活性炭的國(guó)內(nèi)需求量及出口量不斷增長(zhǎng)。目前國(guó)內(nèi)外活性炭生產(chǎn)的主要工藝包括物理活化法和化學(xué)活化法。物理活化工藝包括炭化預(yù)處理（400-500℃）和氣體活化（水蒸汽或二氧化碳，800-950℃）兩個(gè)過(guò)程，其工藝特點(diǎn)是產(chǎn)品得率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，但活化時(shí)間長(zhǎng)（耗時(shí)幾小時(shí)至十幾個(gè)小時(shí)）、能耗高。化學(xué)活化法是將原料與化學(xué)試劑(ZnCl₂,H₃PO₄等)按一定比例混合浸漬一段時(shí)間后,在惰性氣體保護(hù)下將炭化和活化同時(shí)進(jìn)行的一種活性炭制備方式。與物理活化法相比,化學(xué)活化法操作簡(jiǎn)單,活化溫度降低（300-500℃）,時(shí)間縮短（幾小時(shí)內(nèi)）,能耗降低。但同時(shí)也存在活化劑成本高、腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境、產(chǎn)品殘留活化劑,應(yīng)用受到限制等缺點(diǎn)。同時(shí)，無(wú)論是物理活化法還是化學(xué)活化法，生產(chǎn)過(guò)程中均產(chǎn)生一定量的氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃?xì)怏w。目前基本上是直接排放到大氣中，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

另一方面，以煤氣化為基礎(chǔ)的能源及化工系統(tǒng)已成為世界范圍內(nèi)高效、清潔利用煤炭資源的最重要核心技術(shù)和重要發(fā)展方向。目前我國(guó)以干煤粉為原料的加壓氣流床煤氣化技術(shù)主要有多噴嘴對(duì)置式干煤粉氣化技術(shù)（包括shell氣化技術(shù)和prenflo氣化技術(shù)）、GSP氣化技術(shù)、兩段干煤粉氣化技術(shù)和航天爐氣化技術(shù)。上述幾種氣化爐的共同特點(diǎn)是，碳轉(zhuǎn)化率設(shè)計(jì)指標(biāo)均高達(dá)99%以上。為了使入爐煤短時(shí)間內(nèi)完全氣化，氣化反應(yīng)必須在1500-1700℃的高溫下進(jìn)行，當(dāng)氣化爐溫度低于1500℃時(shí)，煤氣化反應(yīng)進(jìn)行不完全，需要對(duì)高含碳飛灰進(jìn)行回收和二次返燒。因此，雖然現(xiàn)有的高溫煤氣化工藝具有氣化速率快、能夠發(fā)揮大規(guī)模生產(chǎn)效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在能耗大、對(duì)設(shè)備材料要求高以及熱損失大等一系列問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種煤的適度氣化與粉狀活性炭聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)方法。該方法在降低目前高溫煤氣化的運(yùn)行能耗和成本的同時(shí)，解決傳統(tǒng)活性炭生產(chǎn)工藝存在的活化時(shí)間長(zhǎng)、能耗大、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，大幅度提高活性炭的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如圖1所示，主要包括如下步驟：

步驟1.粉煤制備過(guò)程

以干基灰含量0-10%的褐煤、次煙煤、煙煤、無(wú)煙煤或粉狀含碳有機(jī)物為原料,在煤粉制備系統(tǒng)1經(jīng)粉碎、干燥至含水量1-10%，粒度70-90%通過(guò)100目的篩孔；

所述含碳有機(jī)物包括石油焦、生物質(zhì)及其熱解焦；

步驟2.煤的適度氣化過(guò)程

根據(jù)步驟1得到的干煤粉由加壓氮?dú)饣蚨趸紝⒚悍鬯腿肼?lián)產(chǎn)裝置2，同時(shí)通入空氣或氧氣與水蒸汽的摻混氣為氣化劑3。通過(guò)調(diào)節(jié)氧煤比在0.3-0.58Nm³/kg，汽煤比在0.01-0.5kg/kg的范圍，使聯(lián)產(chǎn)裝置在氣化反應(yīng)溫度1200-1400℃、操作壓力0.1-4.0MPa的條件下運(yùn)行，在上述條件下，干煤粉或粉狀含碳有機(jī)物中75-90%的有機(jī)組分被轉(zhuǎn)化成煤氣；

步驟3.氣-固分離與氣體凈化過(guò)程

根據(jù)步驟2生成的高溫粗煤氣首先經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐4降溫，然后通過(guò)除塵器5進(jìn)行氣-固分離，冷卻后的煤氣經(jīng)過(guò)凈化處理6后使用，由除塵器分離得到半成品活性炭7；

所述半成品活性炭的收率為入爐煤總質(zhì)量的10-25%；

步驟4.聯(lián)產(chǎn)活性炭精制過(guò)程

根據(jù)步驟3得到的半成品活性炭7進(jìn)一步經(jīng)過(guò)酸洗脫灰處理8，濕法浮選9調(diào)整產(chǎn)品的漂浮率，最后經(jīng)過(guò)干燥10得到聯(lián)產(chǎn)成品活性炭11。

本發(fā)明的效果和益處是：活性炭的制備時(shí)間由傳統(tǒng)法的幾小時(shí)至十幾小時(shí)縮短到幾秒鐘，降低了活性炭的生產(chǎn)能耗、提高了活性炭的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率，徹底解決了活性炭生產(chǎn)過(guò)程的污染問(wèn)題。同時(shí)，大幅度降低了煤氣化的能耗和運(yùn)行成本。該聯(lián)產(chǎn)技術(shù)獲得的活性炭產(chǎn)品具有發(fā)達(dá)的中孔結(jié)構(gòu)，對(duì)污水中有機(jī)物的吸附、脫色性能甚至優(yōu)于某些傳統(tǒng)方法制備的高價(jià)木質(zhì)及煤質(zhì)活性炭產(chǎn)品。

附圖說(shuō)明

圖1是煤氣化快速聯(lián)產(chǎn)活性炭的工藝流程圖。

圖中：1煤粉制備系統(tǒng)；2聯(lián)產(chǎn)裝置；3氣化劑；4廢熱鍋爐；5除塵器；6煤氣凈化；7半成品活性炭；8酸洗；9濕法浮選；10干燥；11成品活性炭。