一种用于碱活化法制备高比表面积活性炭的装置及方法_2

文档序号:9640671阅读:来源:国知局
H。
[0019] 转炉5中通入惰性气体或活性反应气体,进行保护或参与反应,并将反应尾气带 出转炉5,所述的反应尾气包括反应产生的气体组分和通入的气体;所述的惰性气体或具 有反应活性的反应气体在转炉中与混合物料并流或逆流,优选逆流;所述惰性反应气体是 队或Ar,活性反应气体是Η 2与N 2或Η 2与Ar的混合气,其中Η 2与N 2或Η 2与Ar的体积比为 1-70 % 〇
[0020] (2)对混合物料进行预活化或活化反应
[0021] 转炉以一定的速度转动,同时带动滚珠发生转动和相对转炉内壁的位移运动,并 在转炉外部进行加热;混合物料在在转炉转动和滚珠运动和重力溢流的作用下从转炉进料 端向出料端移动,并不断被加热;随温度升高,混合物料开始变为塑性状态并发生预活化反 应,此时由于滚珠的运动,将混合物料以薄层状态分布在转炉内壁和滚珠表面,并帮助反应 产生的气体及时析出;随温度进一步升高,塑性的混合物料发生固化,在滚珠的摩擦和撞击 运动作用下,分散成为小颗粒的热固性物料,完成预活化反应过程;随温度再升高,热固性 混合物料进行高温活化反应过程。
[0022] 所述的预活化和活化反应过程可在一个转炉中进行,或分别在两个转炉即低温预 活化反应转炉和高温活化反应转炉中分两段进行,其中位于固体物流上游的为预活化反应 段,下游的为活化反应段。
[0023] 所述转炉外部加热温度沿所处理混合物料前进方向逐渐升高,其中进料端控制在 250_450°C,以保证反应尾气中含有的水蒸气和焦油等可凝成分在离开转炉前不会冷凝,反 应单元预活化段或预活化反应单元转炉的最高加热温度控制在600-700°C,反应单元活化 段或活化反应单元转炉的最高加热温度控制在850-950°C。所处理混合物料的升温速率控 制在3-15°C /min,优选5-8°C /min。所处理混合物料在350-650°C预活化温度区间的停留 时间控制在10-50分钟,在800-850°C活化温度区间的停留时间控制在10-50分钟。
[0024] (3)出料及冷却收集
[0025] 当出料机构内设置具有网格状空隙的挡板时,反应后的混合物料和滚珠通过挡板 进行分离,滚珠留在炉体内部,混合物料分批经出料阀门17在集料室9短暂停留后经出料 阀门18进入到冷却与收集室10。冷却和收集室10中以与混合物料逆流的方式通入冷却气 体对混合物料进行冷却,混合物料冷却后得到活化产物,活化产物分批通过出料阀门19,进 行后续处理得到高比表面积活性炭;
[0026] 当出料机构内不设置挡板时,反应后的混合物料和滚珠一同分批经出料阀门17 在集料室9短暂停留后经出料阀门18进入到冷却与收集室10。冷却和收集室10中以与混 合物料逆流的方式通入冷却气体对混合物料进行冷却,冷却后的混合物料及滚珠6储存在 冷却与收集室10中并分批通过出料阀门18取出进行筛分,分离出的滚珠6送到进料单元 进行重复利用,混合物料进行后续处理得到高比表面积活性炭。
[0027] 所述的冷却气体是氮气、过氧化氢蒸气、二氧化碳、甲醇蒸气、乙醇蒸气、丙醇蒸 气、甲酸蒸气、醋酸蒸气、氨气、甲胺、乙胺蒸气、丙胺蒸气、二甲胺、二乙胺蒸气、乙硼烷、丁 硼烷、三甲基硼蒸气、硫化氢、甲硫醇蒸气、乙硫醇蒸气、磷化氢、氟气、氯气、溴蒸气、碘蒸 气、氟化氢、氯化氢、溴化氢、碘化氢中的一种及其组合。所述的后续处理包括酸洗、水洗和 干燥过程,冷却后的物料取出后用酸洗涤,再用去离子水洗涤至滤液的PH达到6-7为止,将 过滤所得的固体产品放入105-1KTC烘箱中干燥至恒重,得到最终产品。所述的酸包括盐酸 或硫酸,浓度为l-5mol/L〇
[0028] 本发明的原理是:碱和含碳原料的混合物料进入到反应单元后,随着反应温度的 升高,碱发生熔融,产生"黏壁"现象,由粉体状态变为塑性状态,进一步加热,混合物料最后 转变为固体。在此过程中,滚珠的存在使"黏壁"现象对反应的影响降到最低。反应进行 时,转炉以一定的速度转动,同时带动滚珠发生转动和相对转炉内壁的位移运动,并在转炉 外部进行加热;混合物料在在转炉转动和滚珠运动和重力溢流的作用下从转炉进料端向出 料端移动,并不断被加热;随温度升高,混合物料开始变为塑性状态并发生预活化反应,此 时由于滚珠的运动,将混合物料以薄层状态分布在转炉内壁和滚珠表面,并帮助反应产生 的气体及时析出;随温度进一步升高,塑性的混合物料发生固化,在滚珠的摩擦和撞击运动 作用下,分散成为小颗粒的热固性物料,完成预活化反应过程;随温度再升高,上述热固性 混合物料进行高温活化反应过程。混合物料在炉体内呈螺旋状前进,直到到达反应单元后 部与滚珠进行分离并进入冷却与收集单元或与滚珠一同进入冷却与收集单元。与此同时, 滚珠的存在加大了传热面积,使反应受热更加均匀,更好的节约热能。
[0029] 本发明的有益效果是:本装置及方法可以根据不同的生产需要进行预活化/活化 反应,有效地消除"黏壁"现象带来的影响,实现高比表面积活性炭的连续生产,提高比表面 积高活性炭产品质量和生产效率,降低高比表面积活性炭的生产成本并减少环境污染。
【附图说明】
[0030] 图1为转炉装置示意图;
[0031] 图2为转炉内滚珠示意图;
[0032] 图3为反应气体与固体混合物料逆流的活化反应装置示意图;
[0033] 图4为反应气体与混合物料并流的活化反应装置示意图;
[0034] 图5预活化和活化反应分段的反应装置示意图;
[0035] 图6为滚珠循环使用的活化反应装置示意图;
[0036] 图中:1气密式料仓,2螺旋进料器,3转炉进料端,4通气孔,5转炉,6滚珠,7通气 孔,8出料机构,9集料室,10冷却和收集室,11基座,12传动机构,13电机,14冷却气体入 口,15冷却气体出口,16转炉出料端,17出料阀门,18出料阀门,19出料阀门。
【具体实施方式】
[0037] -种用于碱活化法制备高比表面积活性炭的预活化或活化装置,该装置在常压下 操作,包括进料单元,用于预活化或活化反应的反应单元,出料机构,冷却和收集单元。
[0038] 所述的进料单元包括气密式料仓1和螺旋进料器2,气密式料仓1储存由含碳原料 和碱构成的混合物料或还含有第三种成分即滚珠的混合物料,螺旋进料器2将混合物料或 含滚珠的混合物料送入反应单元。
[0039] 所述的反应单元为转炉5和可调高度的基座11 ;转炉进料端3设有转炉进料端通 气孔4,通气孔4向转炉5内通入惰性气体或具有反应活性的反应气体,进行保护或参与反 应,或由通气孔4导出反应尾气。
[0040] 所述的惰性气体或具有反应活性的反应气体在转炉5中与混合物料并流或逆流, 优选逆流。并流时,惰性气体或具有反应活性的反应气体由转炉进料端通气孔4通入,通过 出料机构8上部通气孔7引出;逆流时,惰性气体或具有反应活性的反应气体由出料机构8 上部通气孔7通入,通过转炉进料端通气孔4引出。
[0041] 转炉5炉体内部填充滚珠6,滚珠6随转炉5转动发生自转运动和相对于炉体壁面 的位移运动,并在搅动混合物料的同时带动混合物料从转
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1