一种制备木糖联产活性炭的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳材料技术领域，尤其涉及一种制备木糖联产活性炭的方法和设备。【背景技术】
[0002]活性炭又称活性炭黑，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳 以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细 孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。而且活性 炭的炭粒中还有更细小的孔一毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表 面积很大，所以能与气体(杂质）充分接触。当这些气体(杂质）碰到毛细管被吸附，起净化 作用。由于活性炭良好的吸附系能，其在现有技术中得到了广泛的应用，如在石化工业主要 用于无碱脱臭、乙烯脱盐水、催化剂载体和水净化及污水处理；在电力行业主要用于电厂水 质处理剂保护；在化工行业主要用于化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱 色、静置；食品行业主要用于饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯和除臭；在黄 金工业主要用作黄金提取和尾液回收；在环保行业主要用于污水处理、废气及有害气体的 治理、气体净化。
[0003]按照制造方法，活性炭可分为化学法活性炭、物理法活性炭、化学一物理法和物 理一化学法活性炭。目前主要应用的是化学法制备活性炭，活性炭的主要原料几乎可以是 所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高 温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。现有技术这种制备活性炭的方法具有较高 的经济成本，且如煤这种原料具有不可再生性，不利于工艺的可持续发展。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种制备木糖联产活性炭的方法和设备，本发明提供的方 法具有巨大的经济效益。
[0005]本发明提供了一种制备木糖联产活性炭的方法，包括以下步骤：
[0006]将生物质原料进行水解，得到木糖和木糖渣；
[0007]将所述木糖渣在催化剂的作用下进行炭化活化，得到活性炭。
[0008]优选的，所述催化剂为磷酸和/或氯化锌。
[0009]优选的，所述木糖渣为过孔径为6目~16目的双层筛的木糖渣颗粒。
[0010]优选的，所述木糖渣的重量含水量为20wt%以下。
[0011]优选的,所述木糖渔的绝干质量与所述催化剂的质量比为1:1. 2~3. 0:1。
[0012]优选的，所述将所述木糖渣在催化剂的作用下进行炭化活化具体为：
[0013]将所述木糖渣与催化剂混合，得到混合物料；
[0014]将所述混合物料进行炭化活化；
[0015]所述木糖渔与催化剂混合的时间为5min~20min。
[0016]优选的，所述炭化活化的温度为450°C~500°C。
[0017] 优选的，所述炭化活化的时间为40min~90min。
[0018] 优选的，所述炭化活化后还包括以下步骤：
[0019] 回收所述炭化活化得到活化料中的催化剂；
[0020] 将所述回收后得到的炭进行洗涤、干燥和粉碎，得到活性炭。
[0021] 本发明提供了一种制备木糖联产活性炭的设备，包括生物质原料进料装置；
[0022] 第一进料口与所述生物质原料进料装置的出料口相连的第一物料混合装置，所述 第一物料混合装置上设置有第二进料口，用于进催化剂；
[0023] 进料口与所述第一物料混合装置出料口相连的木糖反应器，所述木糖反应器上设 置有木糖出料口和木糖渣出料口；
[0024] 进料口与所述木糖反应器的木糖出料口相连的木糖精制装置；
[0025] 第一进料口与所述木糖反应器的木糖渣出料口相连的第二物料混合装置；
[0026] 出料口与所述第二物料混合装置的第二进料口相连的催化剂进料装置；
[0027] 进料口与所述第二物料混合装置的出料口相连的炭化活化装置。
[0028] 优选的，还包括进料口与所述木糖渣反应器的木糖渣出料口相连的木糖渣进料装 置，所述木糖渣进料装置的出料口与所述第二物料混合装置的第一进料口相连；
[0029] 所述木糖渣进料装置包括木糖渣储存装置；
[0030] 进料口与所述木糖渣储存装置的出料口相连的第一干燥装置；
[0031] 进料口与所述第一干燥装置出料口相连的过滤装置。
[0032] 优选的，所述过滤装置包括粉碎装置和过滤筛；
[0033] 所述过滤筛为孔径为6目~16目的双层筛。
[0034] 优选的，还包括进料口与所述炭化活化装置的出料口相连的催化剂回收装置，所 述催化剂回收装置的第一出料口与所述第二物料混合装置的第三进料口相连；
[0035] 进料口与所述催化剂回收装置的第二出料口相连的水洗装置；
[0036] 进料口与所述水洗装置出料口相连的第二干燥装置；
[0037] 进料口与所述第二干燥装置出料口相连的粉碎装置。
[0038] 优选的，所述粉碎装置包括进料口与所述第二干燥装置出料口相连的粉碎机；
[0039] 进料口与所述粉碎机出料口相连的分离器；
[0040] 进料口与所述分离其出料口相连的收集器。
[0041] 本发明提供了一种制备木糖联产活性炭的方法，包括以下步骤：将生物质原料进 行水解，得到木糖和木糖渣；将所述木糖渣在催化剂的作用下进行炭化活化，得到活性炭。 本发明提供的制备木糖联产活性炭的方法以生物质原料制备得到木糖后的木糖渣为原料， 采用化学法制备得到活性炭。与现有技术相比，本发明采用木糖渣为原料，在制备得到木糖 的同时，实现了对这些木糖渣的回收利用，避免了直接排放木糖渣对环境的污染，具有较高 的环保价值；而且，本发明提供的方法进行活性炭的制备，具有巨大的经济效益，以制备1 吨木糖为例，现有技术制备1吨木糖后，剩余的木糖渣没有任何经济效益，本发明提供的方 法会同时联产得到3吨活性炭，产生额外的3吨活性炭的效益；而现有技术制备活性炭的厂 家是以木屑、煤或果壳为原料，成本在2000元/吨活性炭，而本发明是采用废弃的木糖渣为 原料，没有原料成本，还带来了活性炭的效益。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明实施例提供的制备木糖联产活性炭设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043] 本发明提供了一种制备木糖联产活性炭的方法，包括以下步骤：
[0044] 将生物质原料进行水解，得到木糖和木糖渣；
[0045] 将所述木糖渣在催化剂的作用下进行炭化活化，得到活性炭。
[0046] 本发明以生物质原料制备木糖后剩余的木糖渣为原料，通过化学法制备得到活性 炭。本发明提供的制备木糖联产活性炭的方法实现了对包括木质素和纤维素的木糖渣的回 收利用，不仅制备得到了木糖，而且大大降低了生产活性炭的成本，具有巨大的经济效益。 [0047] 本发明将生物质原料进行水解，得到木糖和木糖渣。本发明对所述生物质原料制 备木糖的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备木糖的技术方案即可。 [0048] 在本发明中，所述木糖和木糖渣优选按照以下方法获得：
[0049] 将生物质原料与酸液混合，进行水解，得到木糖和木糖渣。
[0050] 木糖为自然界存在量最大的五碳糖(戊糖)，戊糖分戊醛糖和戊酮糖。已知自然界 存在的戊醛糖有D-木糖、D-阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、L-来苏糖和D-核糖共五种；已知自 然界存在的戊酮糖有D-赤藓戊酮糖、D-苏阿戊酮糖和L-苏阿戊酮糖共三种。葡萄糖为 自然界存在量最大的六碳糖（己糖)，己糖分己醛糖和己酮糖。已知自然界存在的己醛糖有 D-葡萄糖、D-半乳糖、L-半乳糖、D-甘露糖和D-太罗糖共五种；已知自然界存在的己酮糖 有D-果糖、D-阿洛酮糖、L-山梨糖和D-塔格糖共四种。
[0051] 能够用于提取木糖的植物纤维原料必须满足两个要求：半纤维素含量较高且半纤 维素聚糖链的单糖以木糖为主。本发明以生物质为原料，制备木糖，同时得到木糖渣。本发 明对所述生物质原料的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的制备木糖 的原料即可。在本发明中，所述生物质原料优选为玉米芯和/或甘蔗渣，更优选为玉米芯。 玉米芯的大约组成为35wt%的纤维素、39wt%的半纤维素，19wt%的木质素，2wt%的灰分和 5wt%的其它组分。玉米芯所含半纤维素中聚糖链的单糖以木糖为主，占80wt%以上，其次为 阿拉伯糖，占l〇wt%左右，木糖和阿拉伯糖相加占95wt%以上，其余为其它单糖。所以玉米 芯适合用来提取