专利名称：乌桕籽壳颗粒活性炭及其制备方法
技术领域：
本发明是关于不定形果核壳颗粒活性炭及其制取方法。
果核壳不定形颗粒活性炭，具有独特和优异的吸附性能，是活性炭产品的重要类型，在气、液相吸附，脱色精制，作为催化剂载体和黄金提取等方面具有重要的用途。
目前生产果核壳不定形颗粒活性炭，通常用椰子壳、杏核、桃核和核桃壳等，因资源分散，收集较为困难，而且活性炭的吸附性能很大程度上由所使用原料本身的特性所决定，其中性能最好的是椰子壳活性炭。由于椰子壳的资源少，长期来处于供不应求的状态。
还有，目前所使用的果核壳原料，其厚度较大，通常有数个毫米。制成的活性炭经过破碎后呈不规则的粒状，单位体积的外表面较小，吸附质向颗粒中心扩散的路程较长，影响吸附效率和吸附速度。为改善吸附效率和吸附速度。须减小粒度，引起吸附层流通阻力增高。
另一方面，目前果核壳制取不定形颗粒活性炭的方法，通常是先将原料在碳化炉中碳化，碳化料破碎至0.5～4.5毫米后送入活化炉中活化，活化后再破碎至成品所需的粒度，工序较为繁复，相应设备较多。
本发明的目的是提供一种新的优质果核壳原料制成，颗粒形状与现行同类产品有显著区别的不定形颗粒活性炭，使这种新型的颗粒活性炭具有优良的吸附性能，而且强度高、吸附速度快。
本发明的另一目的是提供一种充分利用原料特性的果核壳不定形颗粒活性炭制造工艺，简化工序，节约能耗。
按照这一思路，我们对目前尚未开发的果核壳资源进行了反复的试验研究，终于利用乌桕籽壳制成了性能优异的不定形颗粒活性炭。
乌桕(Sapiu Sebiferum(L)Roxb)俗称桕籽、木梓、蜡子树、木油树等，属大戟科落叶乔木，是优良的木本油科。乌桕主要生长我国，其次是日本、印度北部和中印半岛，近年来作为生物能源的优良品种已被引种美国，在我国的分布十分广泛，有六大产区。乌桕籽历来作为提取桕脂的原料，脱除蜡层后的种籽为黑色球状颗粒，进一步用于榨取梓油。榨油前须机械脱壳，籽壳量约占种籽量的三分之一，目前除作为辅助燃料外，尚无其他用途，故原料的直接来源是榨油厂，不需专门采集，有来源相对集中的优点。概算全国年产量约3万吨。
乌桕籽壳按常规的方法碳化和活化，试验结果如表一所示。适宜的碳化温度在500～700℃，以700℃碳化料的强度为高，适宜的活化温度800～900℃，最佳850℃，700℃碳化收率约40%，活化碳的碘值达到1000毫克/克时的活化收率也是40%左右，故全程收率约16%(干基)，高于其他果核壳。
制成的乌桕壳活性炭具有优良的吸附性能和相当高机械强度。碘值在1000毫克/克以上，苯吸附率大于45%，醋酸吸附值大于500毫克/克，醋酸锌吸附量超过7克/克，球磨法强度达到90%左右，完全符合不定形颗粒炭中要求最高的维尼龙载体炭的要求。该种活性炭区别于现行各种果核壳活性炭的显著特点是活性炭颗粒呈球壳碎片状，片的两表面均为自然形成的准球面，较机械冲击力形成的颗粒表面规则和光滑，片的厚度在0.25～0.5毫米，内球面半径1.5～4毫米。由于炭粒的这种特殊外形，使产品具有多方面的优点。一是耐磨性和抗压能力显著提高，二是这种外形的炭粒在堆积时形成许多缝隙，可以降低流体的流通阻力，三是有规则的厚度大致均匀的薄片状结构，使吸附过程中的扩散阻力受碳粒粒径的影响变得不明显，从而容易收到既要吸附速度快，又要流体阻力小这两种相互制约通常较难兼顾的效果。
另一方面，乌桕壳按照现行的制造工艺虽然也能制得优质不定形颗粒活性炭，但根据乌桕壳的特性还可以提出更为简便的工艺。根据碳化、活化只是有机质热解阶段不同，而没有化学本质上区别的原理，把碳化和活化两个阶段截然分开是不必要的。现行把碳活化过程分别进行的主要原因是由于一般果核壳的形状都不规则，棱角多，粒度大，流动性差，容易堵塞物料通道，而且相应地碳化料的粒度也比较大，须经破碎后才能达到活化的要求。考虑到乌桕籽壳的形状较为特殊，粒度小(0.9～4毫米)，壳壁薄(0.5～0.8毫米)，形状较规则且棱角小(呈球壳碎片状)，流动性较佳，碳活化容易进行，本发明者提出碳活化两个阶段连续进行的方法。它的特点是碳活化两个阶段在同一个设备内不间断地进行，碳化后自行直接地进入活化。
实现上述发明的设备形式，可以是固定床、移动床，也可以是流化床，但以移动床优越性较多。固定床的活化设备最常见的是焖烧炉和青砖窑，把乌桕籽壳直接置于园柱形耐火活化罐中作原料，操作方法和通常没有多大的区别。为了获得比较好的效果，操作条件可稍加改变，一是在升温阶段适当多进一些空气，燃烧物料碳化时生成的可燃气体，促进升温过程，减少燃料消耗;二是在保温阶段严格控制气氛中含氧量，一般不宜超过2%，并适量通一些水蒸汽，如果掌握得当，可以起到多种效果第一起活化剂的作用，促进活化过程，提高产品的吸附力，第二可防止过量的空气进入炉内，有利于气氛含氧量的控制，第三由于水蒸汽起活化作用后生成一氧化碳和氢在炉内燃烧，利于炉温保持。活化阶段的炉温控制在800～880℃，最好是840～860℃，烧制周期因炉子大小不同，大体是72～120小时。移动床活化设备，现行的鞍式炉(斯列普炉)、转炉，适当改进后就可使用，但比较合适的是CN85103470专利中的斜板炉。操作方法是把乌桕籽壳置于连续移动床活性炭炉中，使其沿着物料通道逐渐移动，同时有控制地多级通入空气和附加水蒸汽，物料与气体顺流，使碳活化两个阶段在同一活性炭炉的不同区段依次进行，碳化后自行直接进入活化区段活化，碳化过程中生成的可燃气体在炉内燃烧，燃烧气与附加水蒸汽的混合气体作为活化介质和内热热源，通过活化段产生活化反应后从反应区流出，再次燃烧后进一步利用。利用方式之一是用于物料通道的外加热，即与物料间接热交换，保持稳定的反应温度;利用方式之二是进入余热锅炉产生活化用附加水蒸汽;利用方式之三是进入蒸汽过热器，预热活化用附加水蒸汽;利用方式之四是进入干燥设备作为产品烘干的热源。正常运转时的温度控制，碳化段一般是500～700℃，活化段内热是800～850℃，活化段外热是900～980℃。
本工艺的优点十分明显，一是省去碳化出料、碳化料破碎筛选和活化加料等工序;二是有效地节约能源，在移动床炉中不但活化过程不需外加燃料，而且炉内排出的烟气温度很高(700～950℃)，可以进一步作余热回收利用;三是革除碳化炉，使设备投资节减。
表一乌桕籽壳不定形颗粒炭试验 (活化温度850℃)
注用于测试的成品粒度均为24～48目。
权利要求
1.果核壳不定形颗粒活性炭，其特征在于以乌桕籽壳为原料制成，炭粒呈球壳碎片状，片的两表面均为自然形成的准球面，片的厚度在0.25～0.5毫米，内球面半径1.5～4毫米。
2.果核壳活性炭的制造方法，包括碳化和活化两个阶段，其特征在于原料乌桕籽壳，碳活化两个阶段在同一设备内不间断地进行，碳化后自行直接进入活化。
全文摘要
乌桕籽壳为原料制成不定形果核壳颗粒活性炭，外形呈球壳碎片状，强度高，吸附性能好，流通阻力小，而且原料相对集中。根据乌桕籽壳的特点，提出碳活化两个阶段在同一设备内不间断地进行，碳化后自行直接进入活化的方法，可以简化生产工序，节约能源消耗，降低设备投资。
文档编号C01B31/10GK1048203SQ8910432
公开日1991年1月2日 申请日期1989年6月21日 优先权日1989年6月21日
发明者胡福昌, 蒋应梯 申请人:浙江省林业科学研究所