基座（11)高度使转炉5处于水平位置，或使转炉（5) 进料端高于出料端；转炉（5)采用炉体外部加热炉加热，转炉（5)前端与传动机构（12)连 接，传动机构（12)由电机（13)驱动； 所述的出料机构（8)侧面与转炉（5)连接，下端与集料室（9)连接，出料机构（8)上部 设有通气孔（7)，通气孔（7)向转炉（5)内通入气体或带出反应尾气；出料机构（8)设置能 够拆卸的具有网格状空隙的挡板；所述挡板的网格状空隙尺寸大于混合物料的最大尺寸， 小于滚珠（6)的最小尺寸； 所述的冷却和收集单元包括集料室（9)和冷却和收集室（10)，集料室（9)上端通过出 料阀门（17)与出料机构⑶连接，下端通过出料阀门（18)与冷却和收集室（10)连接，冷 却和收集室（10)上部设有冷却气体出口（15)，下部设有冷却气体进口（14)。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的滚珠（6)为球体或椭球体，由钢或 无机非金属材料制成；滚珠（6)比重大于混合物料；滚珠（6)的最小尺寸与混合物料最大 尺寸的比值大于5,滚珠（6)的最大尺寸与转炉（5)内径的比值小于0.2;转炉（5)内填充 滚珠（6)的体积与炉体（5)内部容积比值不大于0.3。3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的转炉（5)长径比为3-20 ;转炉 (5)由电机带动转动，转速为0. 5转/分钟-50转/分钟。4. 采用权利要求1或2所述的装置制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于，包括如 下步骤： 第一步，进料及通入气体 当出料机构（8)内设挡板时，先将滚珠（6)放置于转炉（5)内，再将混合物料通过进料 单元输送到转炉（5)中；当出料机构（8)内不设挡板时，将滚珠（6)和混合物料通过进料单 元输送到转炉（5)中； 转炉（5)中通入气体，气体在转炉（5)中与混合物料并流或逆流：并流时，转炉进料端 (3)的通气孔（4)通入气体，出料机构（8)上部通气孔（7)带出反应尾气；逆流时，出料机 构（8)上部通气孔（7)通入气体，转炉进料端（3)的通气孔（4)带出反应尾气； 所述的混合物料包括含碳原料和碱，含碳原料与碱的质量比为1:1-1:4 ;所述的通入 的气体包括惰性保护气体或活性反应气体，所述的活性反应气体为氏与化的混合气或1与 Ar的混合气，氏与N2的体积比为1-70%，！12与Ar的体积比为1-70% ;所述的反应尾气包 括反应产生的气体组分和通入的气体； 第二步，对混合物料进行预活化或活化反应 对转炉（5)进行加热，转炉（5)转动同时带动滚珠（6)发生转动和相对转炉（5)内壁的 位移运动；混合物料在转炉（5)转动和滚珠（6)运动和重力溢流作用下从转炉进料端（3) 向转炉出料端（16)移动，并不断被加热；滚珠（6)运动将混合物料以薄层状态分布在转炉 (5)内壁和滚珠（6)表面，并将反应产生的气体及时析出； 随温度升高，混合物料发生预活化反应变为塑性状态的混合物料；随温度进一步升高， 塑性状态的混合物料发生固化，在滚珠（6)的摩擦和撞击下，分散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，热固性物料进行高温活化反应过程； 转炉（5)能够单独连续完成预活化和活化反应过程；能够两个转炉连接使用，低温预 活化反应和高温活化反应分别在两个转炉中进行，位于混合物流上游转炉的为预活化反应 段，下游转炉的为活化反应段； 转炉（5)外部加热温度沿混合物料前进方向依次升高，进料端控制在250-450°C;反应 单元预活化段或预活化单元转炉的最高加热温度控制在650-750°C;反应单元活化段或活 化单元转炉的最高加热温度控制在850-950°C，其中，混合物料在800-850°C活化温度停留 10-50分钟；混合物料的升温速率控制在3-15°C/min; 第三步，出料及冷却收集 当出料机构（8)内设置挡板时，反应后的混合物料和滚珠（6)通过挡板进行分离，滚 珠（6)留在炉体（5)内部，混合物料分批经出料阀门（17)在集料室（9)停留后经出料阀门 (18)进入冷却与收集室（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)， 进行酸洗、水洗和干燥处理后得到高比表面积活性炭； 当出料机构（8)内不设置挡板时，反应后的混合物料和滚珠（6)分批经出料阀门（17) 在集料室（9)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（19)取出进行筛分，筛分后的滚珠（6) 重复利用，混合物料进行酸洗、水洗和干燥处理后得到高比表面积活性炭。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的含碳原料包括石油焦、沥青焦、中 间相炭微球、无烟煤、煤的炭化物、坚果壳的炭化物、坚果核的炭化物或高分子有机物的炭 化物；碱包括KOH或NaOH。6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第一步中所述的惰性反应气体为N2SAr; 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。7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第一步中所述的惰性反应气体为N2SAr; 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。8. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第三步中所述的酸洗过程中的酸包括盐 酸或硫酸，浓度为l_5mol/L。9. 根据权利要求5或6或7所述的方法，其特征在于，第三步中所述的酸洗过程中的酸 包括盐酸或硫酸，浓度为l_5mol/L。10. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第二步中所述的转炉（5)的加热方式为 电加热或燃料加热。
【专利摘要】本发明提供一种利用含碳原料经碱活化法制备高比表面积活性炭的装置及方法。将混合物料依次经过进料单元、反应单元及冷却和收集单元，进行低温预活化反应、高温活化反应及冷却作用得到活化产物，活化产物经后续处理得到高比表面积活性炭。在预活化或活化装置内，滚珠的存在将“黏壁”问题的影响降到最低，同时滚珠起到很好的增强传热和输送物料的作用。本发明消除“黏壁”现象的同时，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的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。
【IPC分类】C01B31/12
【公开号】CN105399095
【申请号】CN201511005144
【发明人】徐绍平, 王克超, 王会涛
【申请人】大连理工大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月28日