用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統的製作方法
2023-04-26 21:42:16 2
用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，包括外熱式氧化爐、外熱式炭化爐、冷卻爐；外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣淨化系統連接，外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統連接，除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；外熱式炭化爐的煙氣出口經換熱器與所述煙氣淨化系統連接，外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。能實現大規模工業化生產下活性炭製品的吸附率和產品得率都得到提高，並能夠實現節約能源，降低生產成本。
【專利說明】用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤化工技術，尤其涉及一種用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統。
【背景技術】
[0002]活性炭是一種多孔性炭素材料，具有豐富的孔隙結構和巨大比表面積，被廣泛應用於吸附、分離、催化和電子等諸多領域，特別在環境保護水處理和氣體處理方面，活性炭質材料用於煙氣淨化的特點是能同時脫除煙氣中的多種汙染物，如S02、NOx、煙塵粒子、汞、二噁英、吠喃、重金屬、揮發性有機物及其他微量元素等。
[0003]採用壓塊成型法製造煤質顆粒活性炭的工藝起源於歐美，從二十世紀九十年代初期開始，逐漸成為我國煤質活性炭行業的熱點，國內已有數條專業生產線投入運行。但歐美國家同類生產線中常見的氧化工序在國內則被取消了。
[0004]最近十多年，原煤的預氧化處理對其最終製品活性炭性能的影響引起了活性炭工作者的極大關注，目前試驗表明，選用大同煙煤和高溫煤浙青為原料，採用壓塊成型法製造煤質顆粒活性炭。當製備過程的其它工藝條件相同時，氧化預處理可使最終活性炭製品的水容量、碘吸附值、亞甲蘭吸附值和四氯化碳吸附率分別提高27~34%，134mg/g，86~9611^/^和9~13.5% (絕對算術差值)；當控制最終製品的性能為水容量106~119%，碘吸附值> 1050mg/g,亞甲蘭 吸附值> 225mg/g,四氯化碳吸附率67~75%時,氧化預處理可使活化工序的產品得率提高10%以上。不論對製品的吸附性能還是對產品的收率，氧化預處理都是絕對有利的(《煤炭轉化》2005年I月第28卷第I期)。以至於有人預言，未來的煤質活性炭典型製造工藝將由氧化、炭化、活化三個主要環節構成。
[0005]目前，節能環保已成為社會經濟可持續發展的必然要求，國家對汙染物排放的控制力度日益加強，對活性炭的需求越來越大，但大規模高品質的活性炭生產還很缺乏。本發明綜合考慮國內煤炭資源的特點和國外活性炭生產技術的優缺點，在炭化處理的基礎上，提出通過氧化工藝，實現提高活性炭製品的吸附率和產品得率的要求，並實現大規模工業化生產。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種高效、經濟的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，能實現大規模工業化生產下活性炭製品的吸附率和產品得率都得到提高，並能夠實現節約能源，降低生產成本。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0008]本發明的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統連接，所述外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，所述外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統連接；[0009]所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣淨化系統連接，所述外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，所述除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統連接，所述除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，所述焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；
[0010]所述外熱式炭化爐的煙氣出口經換熱器與所述煙氣淨化系統連接，所述外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。
[0011]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，由於包括外熱式氧化爐，外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統連接，外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，冷卻爐的出料口與活化系統連接；外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣淨化系統連接，外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統連接，除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；外熱式炭化爐的煙氣出口經換熱器與所述煙氣淨化系統連接，外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。能實現大規模工業化生產下活性炭製品的吸附率和產品得率都得到提高，並能夠實現節約能源，降低生產成本。【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例提供的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0014]本發明的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，其較佳的【具體實施方式】是:
[0015]包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統連接，所述外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，所述外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統連接；
[0016]所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣淨化系統連接，所述外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，所述除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統連接，所述除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，所述焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；
[0017]所述外熱式炭化爐的煙氣出口經換熱器與所述煙氣淨化系統連接，所述外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。
[0018]所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別為外熱式迴轉窯，所述外熱式迴轉窯內部設置抄板，並採用分段加熱。
[0019]所述冷卻爐設有脫鹽水冷卻系統。[0020]所述煤基成型料的揮發份為30~40 %、水分< 2 %、硬度≤90 %、粒度分布範圍為
3.35~0.60mm、堆積比重為650~750kg/m3、溫度為常溫。
[0021]在所述外熱式氧化爐內，經加熱後的環境空氣對所述煤基成型料進行乾燥，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發份，並對所述煤基成型料的表面進行氧化。
[0022]在所述外熱式炭化爐內，將所述外熱式氧化爐製得的氧化料製成半焦，將揮發份降低至15.0~22.0%、焦油產率≤2%、硬度≤90%、粒度分布範圍3.35~0.425mm。
[0023]本發明的優點在於:(1)可實現大規模工業化生產，降低生產成本，提高生產效率；(2)氧化工藝有利於提高活性炭製品的吸附率和產品得率；(3)採用了低成本的空氣作為氧化劑，有利於節省成本；(4)採用內設抄板的外熱式迴轉窯，降低了產品的破損，提高了產率；(5)採用分段加熱，物料溫度在窯內近似線性分布；(6)針對外熱式迴轉窯熱效率低的缺點，採用循環供熱方式，提高了能源利用率，降低了運行成本。
[0024]具體實施例:
[0025]如圖1所示，壓塊成型料為煤制壓塊成型料，揮發份30~40%，水分≤2%，硬度≤90%，粒度分布範圍3.35~0.60mm，堆積比重650~750kg/m3，溫度常溫，處理量為2萬噸/年。成型料在氧化爐內與預熱的氧化空氣(約250°C)發生接觸，主要起乾燥和氧化作用，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發份，並對成型料表面進行氧化，形成氧化料，其中揮發份含量為為28~38%，硬度≤90%，粒度分布範圍3.35~0.425mm，堆積比重650~750kg/m3，溫度約200~300°C。氧化爐產出的氧化料經鏈鬥輸送機直接送入炭化爐，隔絕空氣加熱形成焦炭，其中揮發份含量為15.0~22.0%，焦油產率 90%，粒度分布範圍3.35~0.425_，堆積比重為650~750kg/m3，溫度約500~600°C，爐內壓力為100Pa±20Pa。炭化爐產出的炭化料直接進入冷卻滾筒，通過脫鹽水冷卻至150°C後輸送至活化系統進行活性炭的製備。
[0026]氧化爐中氧化空氣與煤基成型料發生反應後形成了氧化尾氣，主要成分為空氣，含有煤粉、少許揮發份及水分，經除塵後的氧化尾氣送入焚燒爐進行焚燒，收集的煤粉經氣力輸送至壓塊成型系統循環利用。氧化料在炭化爐內經密閉加熱生成了炭化尾氣，主要成分為CH4及其同系物，還有H2XO2、CO及不飽和烴，熱值≤6000kCal/Nm3，直接送入焚燒爐焚燒，產生的高溫煙氣用於氧化爐和炭化爐的加熱熱源。
[0027]炭化爐排出的加熱煙氣在換熱器內與氧化空氣進行換熱後，與氧化爐排出的加熱煙氣混合後一同進入煙氣淨化系統。淨化後的煙氣滿足汙染物排放標準要求後排空。
[0028]預熱後的氧化空氣一部分進入氧化爐對壓塊成型料進行氧化，另一部分進入焚燒爐作為助燃風。
[0029]以上就是低變質煙煤在本實施例中的實施過程。
[0030]綜上所述，本實施例中的煤基壓塊成型料經氧化預處理後，消除了塑性和膨脹性，並使封閉的原始空隙被逐漸打開，獲得發達的初始空隙結構，再經炭化處理後，獲得更大的孔隙度，從而使活性炭製備的吸附性和產品得率獲得提高。
[0031]加熱系統採用分段加熱和循環供熱的方式，從而在保證節能降耗的同時獲得良好的溫度工況。
[0032]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，其特徵在於，包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統連接，所述外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，所述外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統連接； 所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣淨化系統連接，所述外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，所述除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統連接，所述除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，所述焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接； 所述外熱式炭化爐的煙氣出口經換熱器與所述煙氣淨化系統連接，所述外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。
2.根據權利要求1所述的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，其特徵在於，所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別為外熱式迴轉窯，所述外熱式迴轉窯內部設置抄板，並採用分段加熱。
3.根據權利要求2所述的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，其特徵在於，所述冷卻爐設有脫鹽水冷卻系統。
4.根據權利要求1、2或3所述的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，其特徵在於，所述煤基成型料的揮發份為30~40%、水分 90%、粒度分布範圍為3.35~0.60mm、堆積比重為650~750kg/m3、溫度為常溫。
5.根據權利要求4所述的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，其特徵在於，在所述外熱式氧化爐內，經加熱後的環境空氣對所述煤基成型料進行乾燥，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發份，並對所述煤基成型料的表面進行氧化。
6.根據權利要求5所述的用於煤基活性炭製備的氧炭化預處理系統，其特徵在於，在所述外熱式炭化爐內，將所述外熱式氧化爐製得的氧化料製成半焦，將揮發份降低至15.0~22.0%、焦油產率≤2%、硬度≥90%、粒度分布範圍3.35~0.425mm。
【文檔編號】C01B31/08GK103922333SQ201410178114
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】齊景智, 馬委元, 嶽雲飛 申請人:北京華福神霧工業爐有限公司