專利名稱：粉狀木質(zhì)原料一步物理法制活性炭的方法及炭活化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及竹木材加工剩余物的加工利用技術(shù)，具體涉及利用竹木屑等粉狀木質(zhì) 原料一步物理活化法制活性炭的方法及炭活化設(shè)備。
背景技術(shù)：
木質(zhì)原料生產(chǎn)活性炭的方法主要有兩種一種是利用竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料，用 氯化鋅或磷酸為活劑的化學(xué)活化法；另一種為以木(竹)炭、果殼炭、木(竹)屑炭等為原 料，用水蒸汽或煙道氣為活化劑的物理活化法。由于我國(guó)對(duì)森林資源保護(hù)力度日益加強(qiáng)， 木炭資源日益減少，另外，隨著活性炭生產(chǎn)對(duì)果殼原料需求量的增大，用水蒸汽物理法生產(chǎn) 活性炭的木炭、果殼炭原料出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。活性炭是一種高能耗的產(chǎn)品，無(wú)論是物理 法還是化學(xué)法生產(chǎn)活性炭，均需要消耗煤或柴等燃料，單獨(dú)物理法或化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的 生產(chǎn)工藝，將高溫的活化尾氣通過煙 直接排向空中，存在著熱能浪費(fèi)的情況，燃料成本較 高。如將物理法與化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的工藝進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，利用物理法的高溫活化尾氣加 熱化學(xué)法的活化料，將大大節(jié)約生產(chǎn)活性炭的燃料消耗，降低活性炭的生產(chǎn)成本?；瘜W(xué)法生 產(chǎn)活性炭的原料為竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料，目前，以竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料物理法生產(chǎn) 活性炭必須先經(jīng)炭化后再經(jīng)燜燒爐活化制得活性炭產(chǎn)品，這種方法的生產(chǎn)工藝落后，燃料 消耗大，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，至今還沒有用竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料一步 物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝。用竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料一步物理活化法生產(chǎn)活性炭，既 可以將木質(zhì)原料炭化過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w在活化段的燃燒室中燃燒補(bǔ)充活化過程所需 要的熱能，減少活化爐的燃料消耗，同時(shí)，又可利用物理法的活化高溫活化尾氣來加熱化學(xué) 法活化爐的待活化料，實(shí)現(xiàn)降低燃料成本和節(jié)能減排的雙贏效果。本發(fā)明就是基于這一背 景下研究開發(fā)的一種粉狀木質(zhì)原料一步物理活化法制活性炭的方法及炭活化設(shè)備。目前，利用木屑制備炭材料的有申請(qǐng)?zhí)枮?00310106908. 2的專利公開了一種 利用稻殼或木屑制造木炭的方法，其特征是將被加工物質(zhì)擠壓或模壓成型，然后將成型品 在炭化爐中逐步升溫炭化；申請(qǐng)?zhí)枮?00810015746. 4的專利公開了利用木屑制清潔環(huán) 保的機(jī)制木炭生產(chǎn)工藝；申請(qǐng)?zhí)枮?00310120841. 8的專利公開了以稻殼、秸稈、木屑等 農(nóng)林副產(chǎn)物為原料，經(jīng)炭化、粉碎、裂解、粉碎成粗粉的工藝步驟制成炭黑粗粉；申請(qǐng)?zhí)枮?200410060856. 4的專利公開了將原材料如木屑和稻稈等農(nóng)作物秸稈先進(jìn)行炭化，然后經(jīng)粉 碎并添加粘合劑制成火鍋燒烤專用炭的制備方法；專利ZL94101744. 3公開了木屑用氯化 鋅活化法制活性炭的工藝；專利ZL88102426公開了木屑磷酸法制活性炭的工藝。未見以 竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料采取一步物理活化法制活性炭的方法及炭活化設(shè)備的報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容就是以竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料采用一步物理活化法制活性炭的方 法與工藝，同時(shí)開發(fā)一種機(jī)械化連續(xù)出料的炭活化設(shè)備。目的在于用化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的 竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料，采用一步物理法生產(chǎn)活性炭產(chǎn)品，并將木質(zhì)原料熱解炭化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w引入炭活化爐活化段的燃燒室中燃燒以補(bǔ)充活化反應(yīng)所需的熱能；活化反應(yīng)所用 的水蒸汽從干燥炭化區(qū)通入炭活化爐中，使水蒸汽得到預(yù)熱升溫后再通到活化料中與炭進(jìn) 行活化反應(yīng)，以提高活化效果。本發(fā)明的內(nèi)容是這樣實(shí)現(xiàn)的將竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料烘干，并用木屑成型制粒 機(jī)將粉狀木質(zhì)原料制成直徑6 10mm，長(zhǎng)10 20mm的柱狀顆粒，然后將顆粒物用提升機(jī) 提到立式炭活化爐的爐頂，加到炭活化爐的料倉(cāng)(9)中。木質(zhì)顆粒物自上而下在炭活化管 (10)中經(jīng)過炭化和活化后的活化料經(jīng)出料管(3)冷卻并通過由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的出料轉(zhuǎn)耙 (2)進(jìn)行連續(xù)出料。木質(zhì)顆粒物在炭化區(qū)熱解炭化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w從中心排氣管(11)分別 通到活化爐中下部的燃燒室(5)、(14)、(16)中，并通過空氣入口 (4)、(15)、(20)分別向各 燃燒室通入適量的空氣，使可燃?xì)怏w燃燒以補(bǔ)充加熱活化管，有利于節(jié)約燃料。活化所需要 的水蒸汽從活化爐的上部通入活化管的蒸汽通道，以便在炭化區(qū)得到預(yù)熱升溫后再通入活 化區(qū)的炭中，有利于提高水蒸汽與炭的活化反應(yīng)效果?；罨癄t產(chǎn)生的高溫活化尾氣(煙道 氣)從煙道氣出口(12)經(jīng)煙道通到化學(xué)法制活性炭的活化爐中加熱活化料。
四

圖1為一步物理法制活性炭的炭活化爐立面剖視示意圖，(1)為加熱用燃燒爐的 爐堂；⑵為活化料的出料轉(zhuǎn)耙，由鋼材制成；⑶為活化料出料管，用鋼板制成；⑷、(15)、
(20)為空氣入口； (5)、(7)、(14)、(16)為活化爐的燃燒室；(6)為測(cè)溫?zé)犭娕迹?8)為水蒸 汽管，用不銹鋼制成；(9)為原料倉(cāng)；(10)為炭活化管，用耐火材料制成；(11)為中心排氣 管；(12)為活化尾氣出口 ；(13)為熱解氣體輸送管，用耐高溫不銹鋼制成；(17)為炭活化 爐外墻，用普通粘上磚砌成；(18)為保溫隔熱層；(19)為耐火墻，用耐高溫的耐火磚砌成；
(21)為活化爐支撐柱，由鋼筋混凝土澆注而成。圖2為圖1中A-A截面的剖面圖，部件說明同上。
五具體實(shí)施例方式按本發(fā)明的構(gòu)思建造一臺(tái)兩列六排共12根炭活化管的集炭、活化于一體的立式 炭活化爐，以杉木屑作原料，一步物理活化法生產(chǎn)活性炭，并利用物理法產(chǎn)生的高溫活化尾 氣來加熱磷酸法生產(chǎn)活性炭的回轉(zhuǎn)爐為例說明本發(fā)明的具體實(shí)施過程將經(jīng)過篩選的杉木 屑烘干至含水量小于20%，用木屑成型制粒機(jī)將木屑?jí)褐瞥芍睆?mm，長(zhǎng)10 20mm的柱狀 顆粒。將顆粒物料用提升機(jī)提到立式炭活化爐的爐頂，加到活化爐的料倉(cāng)(9)中。木質(zhì)顆 粒物自上而下在炭活化管(10)中經(jīng)過炭化和活化后的活化料經(jīng)出料管(3)冷卻并通過由 調(diào)速電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的出料轉(zhuǎn)耙(2)進(jìn)行連續(xù)出料。木質(zhì)顆粒物在熱解炭化時(shí)產(chǎn)生的 可燃?xì)怏w從中心排氣管(11)分別通到活化爐中下部的燃燒室(5)、(14)、(16)中，通過空 氣入口(4)、(15)、(20)分別向各燃燒室通入適量的空氣，使可燃?xì)怏w燃燒以補(bǔ)充加熱活化 管，有利于節(jié)約燃料。從炭活化爐上部炭化管的蒸汽通道通入活化所需要的水蒸汽，在炭化 區(qū)得到預(yù)熱升溫后再通入活化管的炭中，有利于提高水蒸汽與炭的活化反應(yīng)效果。外加燃 料在爐堂(1)燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煹罋庾韵峦铣省癝”形通道分別經(jīng)過燃燒室(16)、(5)、 (14)、(7)加熱活化爐后，再?gòu)臒煹罋獬隹?12)經(jīng)煙道通到化學(xué)法制活性炭的回轉(zhuǎn)式活化 爐的爐頭，并通過回轉(zhuǎn)爐的活化段和炭化段加熱其中的物料，最后從回轉(zhuǎn)爐的爐尾通過煙囪排向空中。 以杉木屑為原料，采用本發(fā)明的工藝方法及炭活化爐，一步物理活化法制得的粉 狀活性炭，其業(yè)甲基脫色力達(dá)180mg/g以上。
權(quán)利要求
一種粉狀木質(zhì)原料采用一步物理活化法制活性炭的方法，其特征是將粉狀木質(zhì)原料烘干并用成型制粒機(jī)將制成柱狀顆粒，顆粒原料從立式炭活化爐的爐頂加入爐中，自上而下在炭活化管中經(jīng)過炭化和活化后經(jīng)出料管冷卻并通過由減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的出料轉(zhuǎn)耙進(jìn)行連續(xù)出料；木質(zhì)顆粒物的炭化和活化在同一臺(tái)立式移動(dòng)床炭活化爐中完成，熱解炭化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w分別通到活化爐中下部的燃燒室燃燒以補(bǔ)充加熱活化管；在活化爐的上部從炭活化管的蒸汽通道通入活化所需的水蒸汽，在炭化區(qū)預(yù)熱升溫后再通入活化區(qū)的炭中，活化爐產(chǎn)生的高溫活化尾氣(煙道氣)經(jīng)煙道通到化學(xué)法制活性炭的活化爐中加熱活化料。
2.一種集炭化和活化于一體的立式移動(dòng)床炭活化爐，其特征是由加熱用燃燒爐堂 (1)；出料管(3)；空氣入口 (4)、(14)、(19)；活化爐的燃燒室(5)、(7)、(13)、(15)；水蒸汽 管⑶；熱解氣體輸送管(12)；炭活化管(10)；活化尾氣出口(11)；活化爐外墻(16)；保溫 隔熱層(17)；耐火墻(18)；活化爐支撐柱(20)等組成，熱解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w用管子通到活 化爐的燃燒室燃燒，從炭活化爐上部活化管的蒸汽通道通入活化所需的水蒸汽，在炭化區(qū) 預(yù)熱升溫后再通入活化管中與炭進(jìn)行活化反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集炭化和活化于一體的立式移動(dòng)床炭活化爐，其特征在于 在每個(gè)燃燒室空氣入口處裝有調(diào)節(jié)空氣量的閥門，在每個(gè)燃燒室裝有測(cè)定溫度的熱電偶。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集炭化和活化于一體的立式移動(dòng)床炭活化爐，其特征在于 炭活化后的物料通過由調(diào)速電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的出料轉(zhuǎn)耙(2)進(jìn)行連續(xù)出料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用竹、木屑等粉狀木質(zhì)原料一步物理法制活性炭的方法及一種機(jī)械化連續(xù)出料的炭活化設(shè)備，目的在于將粉狀木質(zhì)原料用一步物理活化法生產(chǎn)活性炭，并利用物理活化法產(chǎn)生的高溫尾氣加熱化學(xué)法制活性炭的活化料，實(shí)現(xiàn)高溫?zé)煹罋庥酂岬木C合利用。將粉狀木質(zhì)原料用成型制粒機(jī)制成柱狀顆粒后加入本發(fā)明的炭活化爐中。木質(zhì)顆粒物在熱解時(shí)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w分別通到燃燒室(5)、(13)、(15)中燃燒。從活化爐的上部通入活化所需的水蒸汽，在炭化區(qū)預(yù)熱升溫后再通入活化區(qū)的炭中，有利于提高水蒸汽與炭的活化反應(yīng)效果?；罨癄t產(chǎn)生的高溫活化尾氣從煙道氣出口(11)經(jīng)煙道通到化學(xué)法制活性炭的活化爐中加熱活化料。
文檔編號(hào)C01B31/10GK101830461SQ20101018102
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者莊曉偉, 潘炘, 蔣應(yīng)梯, 陳順偉 申請(qǐng)人:浙江省林業(yè)科學(xué)研究院