[發明專利]木質原料免外加熱一步法制活性炭工藝及炭活化設備

在審

• 申請號: 201510178265.5
• 申請日: 2015-04-15
• 公開（公告）號: CN104773732A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 蔣應梯;莊曉偉;潘炘;陳順偉
• 申請（專利權）人: 浙江省林業科學研究院
• 主分類號: C01B31/10
• 分類號: C01B31/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及用木質原料制活性炭的技術，尤其涉及用木質原料不需外加熱一步法制活性炭工藝及炭活化設備。

二、背景技術

目前，用木質原料制活性炭的方法主要有兩種：一種是竹屑或木屑等粉狀原料，主要用氯化鋅或磷酸作活化劑回轉爐內熱法制備粉狀活性炭，它存在著廢氣和廢水污染環境的問題，在許多環保嚴格的地區將受到限制；另一種是果殼或木(竹)屑兩步水蒸汽活化法制顆粒或粉狀活性炭，它需要先將果殼或木(竹)屑炭化后制成果殼炭或木(竹)屑炭，再以果殼炭或木(竹)屑炭為原料，用水蒸汽活化法制成顆粒或粉狀活性炭，活化過程需要外加燃料加熱才能達到并維持活化所需的溫度，能源消耗較大。目前，無論是物理活化法還是化學活化法生產活性炭，均需要消耗燃煤、燃氣或柴等燃料，要將高溫活化尾氣通過煙囪排向空中，存在著熱能浪費的情況，燃料成本較高，同時外加燃煤的燃燒產生煙道氣對大氣環境造成污染。

有關木質原料一步法制活性炭的類似專利有：專利號ZL201010181027.7的發明專利，它述及了將木屑成型后一步水蒸汽活化法制取粉狀活性炭，要求將木屑壓制成顆粒狀后再用立式移動床活化爐制活性炭，工藝顯得較麻煩，而且木屑的成型需要消耗能源；申請號為201110337017.2的發明專利木屑用回轉式活化爐一步法制活性炭并副產煤氣的方法，它將木屑原料從回轉爐的一端加入，在回轉爐中經過干燥、炭化和活化，從回轉爐的另一端出料，存在著兩點缺陷：一是轉爐的氣流是向出料端流動的，轉爐的進料端溫度較低，木屑不易被干燥和炭化，因而就不能產生可燃氣，所以很難升高轉爐的進料端溫度，轉爐前段未能發揮良好的作用，等木屑隨著轉爐的轉動輸送到溫度較高部位時與空氣相遇容易著火而降低活性炭的得率，木屑的干燥、炭化和活化都是在轉爐的后段進行，活化區較短，在轉爐中的活化時間就較短，從而影響活化效果和產品的質量；二是木屑在干燥過程中產生的水蒸汽與炭化時產生的可燃氣體相混合，會降低可燃氣體的可燃性。

基于上述背景，本發明研究開發了木質原料免外加熱一步物理活化法制活性炭工藝及炭活化設備，它利用木質原料熱解產生的可燃氣維持熱能平衡，不用外加燒煤而更加環保。

三、發明內容

本發明為克服目前兩步法制活性炭的缺點與不足，開發了木質原料免外加熱一步物理活化法制活性炭工藝及炭活化設備，其內容是這樣的：利用內外分段式炭化轉爐和回轉活化爐連續一步法制備活性炭，木質原料先在內熱式轉爐中利用來自外熱式炭化爐加熱尾氣去除水分達到干燥的目的，產生的水汽隨干燥介質從煙囪排走，避免與炭化時產生的可燃氣體混合而影響其可燃性，而干燥后的物料落到外熱式炭化爐中進行炭化，加熱介質是從活化爐中引入的高溫活化尾氣，炭化過程中產生的可燃氣體通到活化爐中與活化產生的可燃氣體混合，在活化轉爐的內器壁上還設置了蒸汽管，通入適量過熱的水蒸汽與炭在高溫下進行活化反應產生氫氣和一氧化碳等可燃氣體，活化轉爐體的內器壁上布置空氣管，通入適量的空氣與可燃氣體燃燒以維持活化溫度。活化反應和燃燒反應式分別為：

C+H₂O＝H₂+CO和H₂+CO+O₂＝CO₂+H₂O

活化炭落到暫存箱中經水夾套冷卻后出料，活化產生的高溫尾氣引到外熱式炭化爐及水蒸汽過熱設備中，用來加熱炭化爐和預熱水蒸汽，再將利用了部分熱能后的尾氣通到內熱式干燥轉爐中用于干燥原料。從而實現炭化產生的可燃氣體和活化過程中產生的可燃氣體都在活化爐中燃燒加熱活化料，從活化爐出來的高溫活化尾氣又用來預熱活化用的水蒸汽和加熱炭化爐，炭化爐的加熱介質又通到干燥轉爐中用來干燥原料，實現熱能的循環綜合利用，生產活性炭的整個過程可不需消耗外加的燃料，大大節約能源消耗，降低生產成本。