活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝及設備的製作方法

2023-06-12 20:42:41 1

專利名稱：活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及活性炭工業生產中活化反應加氧燃燒循環利用工藝及設備，尤其涉及一種適用於木質、煤質等物理法活性炭生產過程使用的活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝及設備。
背景技術：
目前國內活性炭工業生產中，活化反應尾氣一般被排空，未被有效利用，主要是未能很好解決回收利用工藝。因為在循環利用活化反應尾氣工藝工程中，同時需要穩定保持活化反應所需要的反應條件(如反應溫度、反應介質濃度等)，需要很好地解決兩種工藝的協調性。

發明內容
本發明提供一種有利於降低生產成本並能對生產尾氣進行利用的活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝及設備。
本發明採用如下技術方案本發明所述方法，即一種用於製備活性炭的活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝，是將作為活化氣體的二氧化碳與水蒸汽的混合氣體與炭化物料按重量比5∶1置於750-950℃的溫度環境下，進行活化反應，製得活性炭，上述二氧化碳與水蒸汽的混合比為1∶3(重量比)，收集活化反應產生的一氧化碳氣體，且按一氧化碳與氧氣之體積比為2∶1的比例，對一氧化碳進行加氧燃燒，並將所得的二氧化碳氣體作為活化氣體一部分與另一部分由二氧化碳與水蒸汽構成的混合氣體混合，形成活化氣體，再次與炭化物料發生活化反應，製得活性炭。
本發明所述產品，即一種用於實施上述活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝的設備，包括活化爐，在活化爐上套設加熱爐，在活化爐上設有炭化物料進口、活化氣體入口、出料口及廢煙氣出口，在活化氣體入口上設有活化氣體輸入管，在活化爐上的炭化物料進口區域設有一氧化碳排放口，在一氧化碳排放口上設有燃燒反應器，該燃燒反應器由反應筒和空氣輸入管組成，在反應筒上設有反應尾氣進口和燃燒反應氣出口，空氣輸入管位於反應尾氣進口與燃燒反應氣出口之間且空氣輸入管上的氧氣出口與反應尾氣進口相對，燃燒反應器的反應尾氣進口與活化爐上的一氧化碳排放口連通，燃燒反應器的燃燒反應氣出口與活化氣體輸入管連通。
與現有技術相比，本發明具有如下優點本發明通過燃燒反應，充分利用了活化反應尾氣的潛熱，為活化反應提供了高溫二氧化碳氣體，減少了水蒸汽的用量。因而節省了燃料能源消耗。同時，由於二氧化碳參與活化反應，使活性炭產品性能更加優良。
本發明的工藝具有操作方便，活化尾氣反應燃燒充分，反應產物二氧化碳量可精確控制，活化反應和燃燒反應整體協調性好等特點。活化介質採用水蒸汽和二氧化碳聯合體。水蒸汽採用加熱爐生產的廢氣餘熱過熱，然後和燃燒反應產生的二氧化碳按比例混合，形成活化反應所需的活化劑。
本發明所採用的燃燒反應器採用了錐形結構，利於反應尾氣減速擴散，另外設置有孔板分布器，使反應尾氣在燃燒段分布均勻，與空氣接觸充分，而使燃燒反應完全。在活性炭生產工藝中因採用了活化反應尾氣加氧燃燒循環利用新工藝和設備，充分利用了反應尾氣的潛熱，用來提高反應氣體的溫度，促進活化反應的進行。利於提高活性炭產品的質量，降低生產過程中的能源消耗。另外，燃料反應產物被用來作為活化反應氣體，除了可以改善產品性能外，可以節省水蒸汽消耗量，間接節省了能源。


圖1是本發明的工藝流程示意圖。
圖2是本發明燃燒反應器的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1
一種用於製備活性炭的活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝，是將作為活化氣體的二氧化碳與水蒸汽的混合氣體與炭化物料按重量比(3-5)∶1置於750-950℃的溫度環境下，進行活化反應，製得活性炭，上述二氧化碳與水蒸汽的混合比為1∶(2-5)(重量比)，收集活化反應產生的一氧化碳氣體，且按一氧化碳與氧氣之體積比為(2-4)∶1的比例，對一氧化碳進行加氧燃燒，並將所得的二氧化碳氣體作為活化氣體一部分與水蒸汽混合，形成活化氣體，再次與炭化物料發生活化反應，製得活性炭。在本實施例中，還將用於活化反應後的廢煙氣加熱水蒸汽，作為活化氣體的二氧化碳與水蒸汽的混合氣體與炭化物料的重量比可選擇3∶1、5∶1或4∶1；活化溫度可選擇750、780、850、910或950℃；二氧化碳與水蒸汽的混合重量比可選擇1∶2、1∶5、1∶3或1∶4；一氧化碳與氧氣之體積比可選擇2∶1、4∶1或3∶1。
實施例2一種用於實施上述活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝的設備，包括活化爐6，在活化爐6上套設加熱爐7，在活化爐6上設有炭化物料進口、活化氣體入口、出料口及廢煙氣出口，在活化氣體入口上設有活化氣體輸入管62，在活化爐6上的炭化物料進口區域設有一氧化碳排放口61，在一氧化碳排放口61上設有燃燒反應器4，該燃燒反應器4由反應筒41和空氣輸入管43組成，在反應筒上設有反應尾氣進口a和燃燒反應氣出口c，空氣輸入管位於反應尾氣進口a與燃燒反應氣出口c之間且空氣輸入管上的氧氣出口與反應尾氣進口a相對，燃燒反應器4的反應尾氣進口a與活化爐6上的一氧化碳排放口連通，燃燒反應器4的燃燒反應氣出口c與活化氣體輸入管連通，在本實施例中，在空氣輸入管上的氧氣出口與反應尾氣進口a之間設有多孔氣體分布板42，在空氣輸入管43的氧氣出口上設有空氣噴頭分布器431，反應筒由相互連接的錐形擴散筒和燃燒反應筒組成，反應尾氣進口a設在錐形擴散筒上，燃燒反應氣出口c設在燃燒反應筒上。
本發明的實現過程如下(1)炭化原料由螺旋加料器送入活化反應爐一端。(2)活化爐由加熱爐加熱至活化反應所需的溫度750-950℃。(3)活化反應部份尾氣在燃燒反應爐內加氧燃燒，形成高溫二氧化碳氣體。(4)水蒸汽由加熱爐產生的廢氣餘熱過熱，然後和燃燒反應產生的二氧化碳按比例混合形成活化反應所需的活化劑，被送入活化反應爐進行活化反應。活性炭產品由活化反應爐出料端排出，而活化反應尾氣進入生產過程的另一個循環。上述工藝採用連續操作，其中關鍵設備燃燒反應爐下部為錐形段，反應尾氣在此減速擴散，稱之為擴散段。上段為直筒段，稱之為反應段，反應尾氣在此與空氣進行燃燒反應，重新轉換成活化反應所需的二氧化碳，控制其反應速度併兼顧完全充分的燃燒反應是非常重要的，進入反應器的尾氣量由排氣閥2控制，然後進入反應器的擴散區減速，然後通過孔板分布器。進入反應器的空氣量由控制閥3控制，然後通過一個藕噴頭分布器，與進入反應段的反應尾氣進行均勻燃燒反應。廢煙道氣進入熱交換器5過熱水蒸汽後，被排空。
權利要求
1.一種用於製備活性炭的活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝，是將作為活化氣體的二氧化碳與水蒸汽的混合氣體與炭化物料按重量比(3-5)∶1置於750-950℃的溫度環境下，進行活化反應，製得活性炭，上述二氧化碳與水蒸汽的混合比為1∶(2-5)(重量比)，其特徵在於收集活化反應產生的一氧化碳氣體，且按一氧化碳與氧氣之體積比為(2-4)∶1的比例，對一氧化碳進行加氧燃燒，並將所得的二氧化碳氣體作為活化氣體一部分與另一部分由二氧化碳與水蒸汽構成的混合氣體混合，形成活化氣體，再次與炭化物料發生活化反應，製得活性炭。
2.根據權利要求1所述的活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝，其特徵在於將用於活化反應後的廢煙氣加熱水蒸汽。
3.一種用於實施權利要求1所述活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝的設備，包括活化爐(6)，在活化爐(6)上套設加熱爐(7)，在活化爐(6)上設有炭化物料進口、活化氣體入口、出料口及廢煙氣出口，在活化氣體入口上設有活化氣體輸入管(62)，其特徵在於在活化爐(6)上的炭化物料進口區域設有一氧化碳排放口(61)，在一氧化碳排放口(61)上設有燃燒反應器(4)，該燃燒反應器(4)由反應筒(41)和空氣輸入管(43)組成，在反應筒上設有反應尾氣進口(a)和燃燒反應氣出口(c)，空氣輸入管位於反應尾氣進口(a)與燃燒反應氣出口(c)之間，且空氣輸入管上的氧氣出口與活化反應尾氣進口(a)相對，燃燒反應器(4)的反應尾氣進口(a)與活化爐(6)上的一氧化碳排放口連通，燃燒反應器(4)的燃燒反應氣出口(c)與活化氣體輸入管連通。
4.根據權利要求3所述的設備，其特徵在於在空氣輸入管上的氧氣出口與反應尾氣進口(a)之間設有多孔氣體分布板(42)。
5.根據權利要求4所述的設備，其特徵在於在空氣輸入管(43)的氧氣出口上設有空氣噴頭(431)。
6.根據權利要求3、4或5所述的設備，其特徵在於反應筒由相互連接的錐形擴散筒(411)和燃燒反應筒(412)組成，反應尾氣進口(a)設在錐形擴散筒上，燃燒反應氣出口(c)設在燃燒反應筒上。
全文摘要
本發明公開了一種用於製備活性炭的活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝，將二氧化碳與水蒸氣的混合氣體與炭化物料置於高溫環境下進行活化反應，製得活性炭，收集反應產生的一氧化碳，對其進行加氧燃燒，並將所得的二氧化碳氣體形成活化氣體，再次與炭化物料發生活化反應，製得活性炭；一種用於實施上述活性炭活化反應尾氣加氧循環利用工藝的設備，包括活化爐，在活化爐上套設加熱爐，在活化爐上的炭化物料進口區域設有一氧化碳排放口，在一氧化碳排放口上設有燃燒反應器；本發明具有有利於降低生產成本並能對生產尾氣進行利用等優點。
文檔編號C01B31/10GK1762800SQ20051009402
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月26日 優先權日2005年8月26日
發明者蔣劍春, 劉石彩, 鄧先倫, 應浩, 戴偉娣, 童婭娟, 高一葦, 許玉 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所