联产制备竹炭和竹醋的生产设备的制作方法

本实用新型涉及一种联产制备竹炭和竹醋的生产设备，属于竹炭和竹醋加工技术领域。

背景技术：

随着活性炭在环保、化工、食品、医药、水处理等领域中的应用日益广泛。以煤为原料的活性炭性能受到局限，已不能满足日益增长的不同领域对活性炭的需求。因而性能优良的竹质活性炭被大量的生产和应用。但由于技术落后，在竹质活性炭生产过程中竹材热解后产生大量的挥发物没有被有效回收利用，不但造成了能源的巨大浪费，而且造成了环境污染。已有研究表明，竹材在热解炭化过程中其中的纤维素、半纤维素和木质素在高温条件下逐步分解炭化，释放出大量的烟气，这些烟气通过冷凝器回收、分离得到竹醋液和竹焦油。

竹炭加工过程中，会产生大量的竹醋液和竹焦油，含有有机酸、酚类、酮类、醛类、醇类及杂环类等多种成分。现有技术因工艺条件、收集方法、加工方法不同而得到的竹醋液、竹焦油品质差异大，没有实现有效地分离提纯。

中国专利申请号201610815303.8公开了一种竹炭生产的工艺与装置，根据竹炭生产过程的四个阶段，即加热、热解、干馏、炭化，设置原料干燥炉、高温热解炉、高温加热氧化炉、高温干馏炭化炉，并采用密闭螺旋输送器进行自动送料，采用直接冷却方法回收副产品，对热解时产生的大量不可冷凝的可燃气和可冷凝的竹醋液、竹焦油，通过冷却分离器分别回收竹醋液与竹焦油，并将可燃气回收到燃烧炉作为热源。但是，采用常规回收方式回收的竹醋液、竹焦油，获得的醋液、竹焦油品质并不理想。

本实用新型旨在解决这一技术问题，提供一种联产制备竹炭和竹醋的的生产设备及生产方法。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于解决现有技术的不足，提供一种联产制备竹炭和竹醋的的生产设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种联产制备竹炭和竹醋的生产方法，所述方法步骤如下：

S1原材料选择：选取毛竹制品加工企业的废弃毛竹作为生产原料；

S2毛竹破碎：按工艺要求将毛竹带枝叶破碎成3-5mm块状，采用预处理液浸泡1-2h，所述预处理液的重量百分比组成如下：水不溶性葡聚糖3-8％，10-15％碳酸氢钠，2-5％氨茶碱，余量为去离子水；

预处理液采用水不溶性葡聚糖和弱碱复配而成，可以高效的去除毛竹原料表面的顽固性杂质，避免顽固性杂质通过干馏进入竹醋液中，改善竹醋的色泽和气味，另外，实践中发现，加入适量的水不溶性葡聚糖可以保持预干过程中毛竹原料的韧性和光泽度，可以改善干馏效果，也可以促进改善竹醋的品质；

然后沥干、60-70℃预干至含水率为20％-25％，通过加料机构，送至预热机构内；

S3预热：预热温度控制在100-250℃，预热后的毛竹原料逐步推进至热解机构内，同时，预热机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S4热解：热解温度控制在250-450℃，热解后的毛竹原料逐步推进至碳化机构内，同时，热解机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S5碳化：碳化温度控制在450-850℃，碳化过程形成的竹炭颗粒逐步推进至出料机构内，然后送至竹炭颗粒储罐内冷却至30-35℃，获得竹炭颗粒成品；

S6竹醋净化：将步骤S3和S4的竹醋液混合，然后加入吸附处理剂，搅拌均匀，处理0.5-1h，然后充分过滤，获得竹醋成品，所述吸附处理剂为改性海泡石粉。

优选的，步骤S1中预处理液的重量百分比组成如下：水不溶性葡聚糖5％，15％碳酸氢钠，5％氨茶碱，余量为去离子水。

优选的，步骤S6中所述改性海泡石粉的制备方法如下：向带有搅拌装置的容器中加入海泡石粉、分散料和适量去离子水，加热至40-50℃，充分混合均匀，干燥后于200-220℃煅烧后制得改性海泡石粉；所述分散料由磁性有序介孔铁酸镍和有机陶土按质量比1∶8-10经充分混合制得。

海泡石粉具有较大的，不规则的孔径，磁性有序介孔铁酸镍具有巨大的比表面积和丰富的三维孔隙结构，高比表面积有利于杂质的吸附储存，规整有序的开放性孔道、尺寸可调的孔径为反冲洗处理时杂质的脱出提供了路径；有机陶土具有孔隙小、吸收性强、化学性质稳定的优点；将上述三种原料混合均匀形成均匀的分散体系，用于海泡石粉的改性，浸润处理竹醋原液的过程中，进入改性海泡石粉的孔隙内，形成大孔(海泡石粉)内套小孔(磁性有序介孔铁酸镍或有机陶土)的立体孔隙结构，相对于天然海泡石粉孔隙的无序性，改性后的海泡石粉孔隙结构有序，大小孔错落有致，用于竹醋原液净化处理，吸附效果好，后续反冲洗时也便于杂质脱出，重复利用效率高。

优选的，所述方法的生产设备包括如下机构：

加料机构，包括加料斗和第一螺旋输送机，加料斗的出料口与第一螺旋输送机的进料口连通；

预热机构，设于加料机构下游，所述预热机构包括预热机构本体以及与其配套的第二螺旋输送机，预热机构本体顶部设有至少一个竹油气集气机构，所述竹油气集气机构还连通有除尘器，所述除尘器的出气口与冷凝器连通；

热解机构，设于预热机构下游，所述热解机构包括热解机构本体以及与其配套的第三螺旋输送机，预热机构的出料口与热解机构的进料口连通，热解机构本体顶部设有至少一个竹油气集气机构，所述竹油气集气机构连通除尘器，所述除尘器的出气口与冷凝器连通；

碳化机构，设于热解机构下游，所述碳化机构包括碳化机构本体以及与其配套的第四螺旋输送机，热解机构的出料口与碳化机构的进料口连通；

所述预热机构、热解机构和碳化机构均设有配套的加热机构，冷凝器的冷凝液出口与竹醋液储罐连通；

出料机构，设于碳化机构的出料口，其设有配套的第五螺旋输送机，用于将出料机构的竹炭颗粒输出；

竹炭颗粒储罐，其进料口与第五螺旋输送机出料口连通；

竹醋原液混合处理机构，包括搅拌机构、固体进料口、液体进料口和液体出料口，液体进料口通过带输液泵和控制阀的管路与竹醋液储罐连通；

过滤机构，竹醋原液混合处理机构的液体出料口通过带输液泵和控制阀的管路与过滤连通；

控制机构，至少第一、二、三、四和五螺旋输送机、加热机构以及输液泵和控制阀与控制机构电连接。

优选的，第一和五螺旋输送机均包括壳体、驱动电机和螺旋输送件，螺旋输送件同轴心转动设于壳体内，驱动电机输出轴与螺旋输送件驱动端联接；

第二、三和四螺旋输送机均包括驱动电机和螺旋输送件，螺旋输送件分别同轴心转动设于预热机构、热解机构和碳化机构内，驱动电机输出轴与螺旋输送件驱动端联接。

优选的，所述预热机构本体呈卧式，其自进料口至出料口分隔成第一、第二、三和第四腔室，预热机构本体外部设有夹套，所述夹套设有热源进口和出口，至少第三和第四两个腔室的顶部设有两个竹油气集气机构，所述预热机构本体的第四腔室顶端还设有热尾气管，所述热尾气管的出气端与热解机构连通。

优选的，所述热解机构本体呈卧式，其自进料口至出料口分隔成第一、第二、三和第四腔室，热解机构本体外部设有夹套，所述夹套设有热源进口和出口，至少第一和第四两个腔室的顶部设有两个竹油气集气机构，所述热解机构本体的第四腔室顶端还设有热尾气管，所述热尾气管的出气端与碳化机构连通。

优选的，所述碳化机构本体呈卧式，其自进料口至出料口分隔成第一、第二、三和第四腔室，碳化机构本体外部设有夹套，夹套设有热源进口和出口。

优选的，所述除尘器和冷凝器分别设有至少两组，其中一组除尘器和冷凝器与预热机构配套，另外一组与热解机构配套，两组冷凝器之间连通；

所述设备还设有竹油不凝气体储罐，其设有配套的冷凝器，冷凝器的进出口分别与竹醋液储罐连通，竹醋液储罐内的竹油不凝气体经过冷凝器进入竹油不凝气体储罐，夹带的可凝气体经冷凝后回流至竹醋液储罐。

优选的，所述加热机构为燃气燃烧机，燃气燃烧机的热量通过管道输送至热源进口，用于对预热机构、热解机构和碳化机构加热；所述燃气燃烧机的燃料加注口通过管道与外部燃料源或/和竹油不凝气体储罐连通；

所述预热机构还设有备用的离心风机，用于排除预热机构本体内多余的热尾气；

所述预热机构、热解机构和碳化机构均至少设有温度传感器，所述控制机构采用PLC控制器，各温度传感器均与PLC控制器电连接。

本实用新型的有益效果是：生产效率高，产品得率高，且自动化程度高，各机构有机的配合，能满足工业化联合生产竹炭和高品质竹醋的需求；

生产工艺中，预处理液采用水不溶性葡聚糖和弱碱复配而成，可以高效的去除毛竹原料表面的顽固性杂质，避免顽固性杂质通过干馏进入竹醋液中，改善竹醋的色泽和气味，另外，实践中发现，加入适量的水不溶性葡聚糖可以保持预干过程中毛竹原料的韧性和光泽度，可以改善干馏效果，也可以促进改善竹醋的品质。

附图说明

图1是本实用新型生产设备的结构示意图。

图中：1、加料机构，2、加料斗，3、第一螺旋输送机，4、预热机构，5、第二螺旋输送机，6、竹油气集气机构，7、除尘器，8、冷凝器，9、热解机构，10、第三螺旋输送机，11、碳化机构，12、第四螺旋输送机，13、加热机构，14、输液泵，15、竹炭颗粒储罐，16、热尾气管，17、离心风机，18、竹醋液储罐，19、出料机构，20、第五螺旋输送机，21竹油不凝气体储罐，22、竹醋原液混合处理机构，23、过滤机构。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

如图1所示，一种联产制备竹炭和竹醋的生产设备，所述生产设备包括如下机构：

加料机构1，包括加料斗2和第一螺旋输送机3，加料斗2的出料口与第一螺旋输送机3的进料口连通；

预热机构4，设于加料机构1下游，所述预热机构4包括预热机构本体以及与其配套的第二螺旋输送机5，预热机构本体顶部设有至少一个竹油气集气机构6，所述竹油气集气机构6还连通有除尘器7，所述除尘器7的出气口与冷凝器8连通；

热解机构9，设于预热机构4下游，所述热解机构9包括热解机构本体以及与其配套的第三螺旋输送机10，预热机构4的出料口与热解机构9的进料口连通，热解机构本体顶部设有至少一个竹油气集气机构6，所述竹油气集气机构6连通除尘器7，所述除尘器7的出气口与冷凝器8连通；

碳化机构11，设于热解机构9下游，所述碳化机构11包括碳化机构本体以及与其配套的第四螺旋输送机12，热解机构9的出料口与碳化机构11的进料口连通；

所述预热机构4、热解机构9和碳化机构11均设有配套的加热机构13，冷凝器8的冷凝液出口与竹醋液储罐18连通；

出料机构19，设于碳化机构11的出料口，其设有配套的第五螺旋输送机20，用于将出料机构19的竹炭颗粒输出；

竹炭颗粒储罐15，其进料口与第五螺旋输送机20出料口连通；

竹醋原液混合处理机构22，包括搅拌机构、固体进料口、液体进料口和液体出料口，液体进料口通过带输液泵14和控制阀的管路与竹醋液储罐18连通；

过滤机构23，竹醋原液混合处理机构22的液体出料口通过带输液泵14和控制阀的管路与过滤机构23连通；

控制机构，至少第一、二、三、四和五螺旋输送机、加热机构13以及输液泵14和控制阀与控制机构电连接。

本实用新型中，第一和五螺旋输送机均包括壳体、驱动电机和螺旋输送件，螺旋输送件同轴心转动设于壳体内，驱动电机输出轴与螺旋输送件驱动端联接；

第二、三和四螺旋输送机均包括驱动电机和螺旋输送件，螺旋输送件分别同轴心转动设于预热机构4、热解机构9和碳化机构11内，驱动电机输出轴与螺旋输送件驱动端联接。

具体的说，本实用新型中，所述预热机构4本体呈卧式，其自进料口至出料口分隔成第一、第二、三和第四腔室，预热机构本体外部设有夹套，所述夹套设有热源进口和出口，至少第三和第四两个腔室的顶部设有两个竹油气集气机构6。所述预热机构本体的第四腔室顶端还设有热尾气管16，所述热尾气管16的出气端与热解机构9连通。

本实用新型中，所述热解机构9本体呈卧式，其自进料口至出料口分隔成第一、第二、三和第四腔室，热解机构本体外部设有夹套，所述夹套设有热源进口和出口，至少第一和第四两个腔室的顶部设有两个竹油气集气机构6。所述热解机构本体的第四腔室顶端还设有热尾气管16，所述热尾气管16的出气端与碳化机构11连通。

进一步阐述本实用新型，所述碳化机构本体呈卧式，其自进料口至出料口分隔成第一、第二、三和第四腔室，碳化机构11本体外部设有夹套，夹套设有热源进口和出口。

作为最佳实现方案，本实用新型中，所述除尘器7和冷凝器8分别设有至少两组，其中一组除尘器7和冷凝器8与预热机构4配套，另外一组与热解机构9配套，两组冷凝器8之间连通；

所述设备还设有竹油不凝气体储罐21，其设有配套的冷凝器8，冷凝器8的进出口分别与竹醋液储罐18连通，竹醋液储罐18内的竹油不凝气体经过冷凝器8进入竹油不凝气体储罐21，夹带的可凝气体经冷凝后回流至竹醋液储罐18。

本实用新型中，加热机构13实现加热方式多种多样，具体的说，所述加热机构13为燃气燃烧机，燃气燃烧机的热量通过管道输送至热源进口，用于对预热机构4、热解机构9和碳化机构11加热；所述燃气燃烧机的燃料加注口通过管道与外部燃料源或/和竹油不凝气体储罐21连通；

所述预热机构4还设有备用的离心风机，用于排除预热机构本体内多余的热尾气；

所述预热机构4、热解机构9和碳化机构11均至少设有温度传感器，所述控制机构采用PLC控制器，各温度传感器均与PLC控制器电连接。

实施例2：

一种联产制备竹炭和竹醋的生产方法，所述方法步骤如下：

S1原材料选择：选取毛竹制品加工企业的废弃毛竹作为生产原料；

S2毛竹破碎：按工艺要求将毛竹带枝叶破碎成3mm块状，采用预处理液浸泡1h，所述预处理液的重量百分比组成如下：水不溶性葡聚糖8％，15％碳酸氢钠，5％氨茶碱，余量为去离子水；然后沥干、60-70℃预干至含水率为20％％，通过加料机构，送至预热机构内；

S3预热：预热温度控制在100-150℃，预热后的毛竹原料逐步推进至热解机构内，同时，预热机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S4热解：热解温度控制在250-300℃，热解后的毛竹原料逐步推进至碳化机构内，同时，热解机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S5碳化：碳化温度控制在450-550℃，碳化过程形成的竹炭颗粒逐步推进至出料机构内，然后送至竹炭颗粒储罐内冷却至30℃，获得竹炭颗粒成品；

S6竹醋净化：将步骤S3和S4的竹醋液混合，然后加入吸附处理剂，搅拌均匀，处理0.5h，然后充分过滤，获得竹醋成品，所述吸附处理剂为改性海泡石粉。所述改性海泡石粉的制备方法如下：向带有搅拌装置的容器中加入海泡石粉、分散料和适量去离子水，加热至40℃，充分混合均匀，干燥后于200℃煅烧后制得改性海泡石粉；所述分散料由磁性有序介孔铁酸镍和有机陶土按质量比1∶8经充分混合制得。

实施例3：

一种联产制备竹炭和竹醋的生产方法，所述方法步骤如下：

S1原材料选择：选取毛竹制品加工企业的废弃毛竹作为生产原料；

S2毛竹破碎：按工艺要求将毛竹带枝叶破碎成5mm块状，采用预处理液浸泡2h，所述预处理液的重量百分比组成如下：水不溶性葡聚糖3％，10％碳酸氢钠，2％氨茶碱，余量为去离子水；然后沥干、60-70℃预干至含水率为20％-25％，通过加料机构，送至预热机构内；

S3预热：预热温度控制在200-250℃，预热后的毛竹原料逐步推进至热解机构内，同时，预热机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S4热解：热解温度控制在400-450℃，热解后的毛竹原料逐步推进至碳化机构内，同时，热解机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S5碳化：碳化温度控制在750-850℃，碳化过程形成的竹炭颗粒逐步推进至出料机构内，然后送至竹炭颗粒储罐内冷却至35℃，获得竹炭颗粒成品：

S6竹醋净化：将步骤S3和S4的竹醋液混合，然后加入吸附处理剂，搅拌均匀，处理1h，然后充分过滤，获得竹醋成品，所述吸附处理剂为改性海泡石粉。所述改性海泡石粉的制备方法如下：向带有搅拌装置的容器中加入海泡石粉、分散料和适量去离子水，加热至50℃，充分混合均匀，干燥后于220℃煅烧后制得改性海泡石粉；所述分散料由磁性有序介孔铁酸镍和有机陶土按质量比1∶10经充分混合制得。

实施例4：

一种联产制备竹炭和竹醋的生产方法，所述方法步骤如下：

S1原材料选择：选取毛竹制品加工企业的废弃毛竹作为生产原料；

S2毛竹破碎：按工艺要求将毛竹带枝叶破碎成4mm块状，采用预处理液浸泡1.5h，所述预处理液的重量百分比组成如下：水不溶性葡聚糖5％，15％碳酸氢钠，5％氨茶碱，余量为去离子水；然后沥干、65℃预干至含水率为22％，通过加料机构，送至预热机构内；

S3预热：预热温度控制在180-220℃，预热后的毛竹原料逐步推进至热解机构内，同时，预热机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S4热解：热解温度控制在350-400℃，热解后的毛竹原料逐步推进至碳化机构内，同时，热解机构顶部的竹油气集气机构收集竹油气，经除尘器除尘和冷凝器冷凝后储存于竹醋液储罐内；

S5碳化：碳化温度控制在600-700℃，碳化过程形成的竹炭颗粒逐步推进至出料机构内，然后送至竹炭颗粒储罐内冷却至32℃，获得竹炭颗粒成品；

S6竹醋净化：将步骤S3和S4的竹醋液混合，然后加入吸附处理剂，搅拌均匀，处理0.7h，然后充分过滤，获得竹醋成品，所述吸附处理剂为改性海泡石粉，所述改性海泡石粉的制备方法如下：向带有搅拌装置的容器中加入海泡石粉、分散料和适量去离子水，加热至45℃，充分混合均匀，干燥后于210℃煅烧后制得改性海泡石粉；所述分散料由磁性有序介孔铁酸镍和有机陶土按质量比1∶9经充分混合制得。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。