用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，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凈化系統(tǒng)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(tǒng)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?zé)煔獬隹谂c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(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)下活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率都得到提高，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤化工技術(shù)，尤其涉及一種用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭是一種多孔性炭素材料，具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大比表面積，被廣泛應(yīng)用于吸附、分離、催化和電子等諸多領(lǐng)域，特別在環(huán)境保護(hù)水處理和氣體處理方面，活性炭質(zhì)材料用于煙氣凈化的特點(diǎn)是能同時(shí)脫除煙氣中的多種污染物，如S02、NOx、煙塵粒子、汞、二噁英、吠喃、重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物及其他微量元素等。
[0003]采用壓塊成型法制造煤質(zhì)顆粒活性炭的工藝起源于歐美，從二十世紀(jì)九十年代初期開始，逐漸成為我國煤質(zhì)活性炭行業(yè)的熱點(diǎn)，國內(nèi)已有數(shù)條專業(yè)生產(chǎn)線投入運(yùn)行。但歐美國家同類生產(chǎn)線中常見的氧化工序在國內(nèi)則被取消了。
[0004]最近十多年，原煤的預(yù)氧化處理對(duì)其最終制品活性炭性能的影響引起了活性炭工作者的極大關(guān)注，目前試驗(yàn)表明，選用大同煙煤和高溫煤浙青為原料，采用壓塊成型法制造煤質(zhì)顆粒活性炭。當(dāng)制備過程的其它工藝條件相同時(shí)，氧化預(yù)處理可使最終活性炭制品的水容量、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(duì)算術(shù)差值)；當(dāng)控制最終制品的性能為水容量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(shí),氧化預(yù)處理可使活化工序的產(chǎn)品得率提高10%以上。不論對(duì)制品的吸附性能還是對(duì)產(chǎn)品的收率，氧化預(yù)處理都是絕對(duì)有利的(《煤炭轉(zhuǎn)化》2005年I月第28卷第I期)。以至于有人預(yù)言，未來的煤質(zhì)活性炭典型制造工藝將由氧化、炭化、活化三個(gè)主要環(huán)節(jié)構(gòu)成。
[0005]目前，節(jié)能環(huán)保已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，國家對(duì)污染物排放的控制力度日益加強(qiáng)，對(duì)活性炭的需求越來越大，但大規(guī)模高品質(zhì)的活性炭生產(chǎn)還很缺乏。本發(fā)明綜合考慮國內(nèi)煤炭資源的特點(diǎn)和國外活性炭生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，在炭化處理的基礎(chǔ)上，提出通過氧化工藝，實(shí)現(xiàn)提高活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率的要求，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種高效、經(jīng)濟(jì)的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)下活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率都得到提高，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進(jìn)料口與壓塊成型系統(tǒng)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(jìn)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(jìn)料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接；[0009]所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)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(tǒng)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?zé)煔獬隹谂c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(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)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(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，由于包括外熱式氧化爐，外熱式氧化爐的煤基成型料進(jìn)料口與壓塊成型系統(tǒng)連接，外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進(jìn)料口連接，外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進(jìn)料口連接，冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接；外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)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(tǒng)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?zé)煔獬隹谂c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(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)下活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率都得到提高，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0014]本發(fā)明的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，其較佳的【具體實(shí)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(jìn)料口與壓塊成型系統(tǒng)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(jìn)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(jìn)料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接；
[0016]所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)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(tǒng)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?zé)煔獬隹谂c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(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)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回轉(zhuǎn)窯，所述外熱式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部設(shè)置抄板，并采用分段加熱。
[0019]所述冷卻爐設(shè)有脫鹽水冷卻系統(tǒng)。[0020]所述煤基成型料的揮發(fā)份為30~40 %、水分< 2 %、硬度≤90 %、粒度分布范圍為
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(nèi)，經(jīng)加熱后的環(huán)境空氣對(duì)所述煤基成型料進(jìn)行干燥，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發(fā)份，并對(duì)所述煤基成型料的表面進(jìn)行氧化。
[0022]在所述外熱式炭化爐內(nèi)，將所述外熱式氧化爐制得的氧化料制成半焦，將揮發(fā)份降低至15.0~22.0%、焦油產(chǎn)率≤2%、硬度≤90%、粒度分布范圍3.35~0.425mm。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率；(2)氧化工藝有利于提高活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率；(3)采用了低成本的空氣作為氧化劑，有利于節(jié)省成本；(4)采用內(nèi)設(shè)抄板的外熱式回轉(zhuǎn)窯，降低了產(chǎn)品的破損，提高了產(chǎn)率；(5)采用分段加熱，物料溫度在窯內(nèi)近似線性分布；(6)針對(duì)外熱式回轉(zhuǎn)窯熱效率低的缺點(diǎn)，采用循環(huán)供熱方式，提高了能源利用率，降低了運(yùn)行成本。
[0024]具體實(shí)施例:
[0025]如圖1所示，壓塊成型料為煤制壓塊成型料，揮發(fā)份30~40%，水分≤2%，硬度≤90%，粒度分布范圍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(nèi)與預(yù)熱的氧化空氣(約250°C)發(fā)生接觸，主要起干燥和氧化作用，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發(fā)份，并對(duì)成型料表面進(jìn)行氧化，形成氧化料，其中揮發(fā)份含量為為28~38%，硬度≤90%，粒度分布范圍3.35~0.425mm，堆積比重650~750kg/m3，溫度約200~300°C。氧化爐產(chǎn)出的氧化料經(jīng)鏈斗輸送機(jī)直接送入炭化爐，隔絕空氣加熱形成焦炭，其中揮發(fā)份含量為15.0~22.0%，焦油產(chǎn)率< 2%，硬度> 90%，粒度分布范圍3.35~0.425_，堆積比重為650~750kg/m3，溫度約500~600°C，爐內(nèi)壓力為100Pa±20Pa。炭化爐產(chǎn)出的炭化料直接進(jìn)入冷卻滾筒，通過脫鹽水冷卻至150°C后輸送至活化系統(tǒng)進(jìn)行活性炭的制備。
[0026]氧化爐中氧化空氣與煤基成型料發(fā)生反應(yīng)后形成了氧化尾氣，主要成分為空氣，含有煤粉、少許揮發(fā)份及水分，經(jīng)除塵后的氧化尾氣送入焚燒爐進(jìn)行焚燒，收集的煤粉經(jīng)氣力輸送至壓塊成型系統(tǒng)循環(huán)利用。氧化料在炭化爐內(nèi)經(jīng)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(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜谘趸癄t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(nèi)與氧化空氣進(jìn)行換熱后，與氧化爐排出的加熱煙氣混合后一同進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。凈化后的煙氣滿足污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求后排空。
[0028]預(yù)熱后的氧化空氣一部分進(jìn)入氧化爐對(duì)壓塊成型料進(jìn)行氧化，另一部分進(jìn)入焚燒爐作為助燃風(fēng)。
[0029]以上就是低變質(zhì)煙煤在本實(shí)施例中的實(shí)施過程。
[0030]綜上所述，本實(shí)施例中的煤基壓塊成型料經(jīng)氧化預(yù)處理后，消除了塑性和膨脹性，并使封閉的原始空隙被逐漸打開，獲得發(fā)達(dá)的初始空隙結(jié)構(gòu)，再經(jīng)炭化處理后，獲得更大的孔隙度，從而使活性炭制備的吸附性和產(chǎn)品得率獲得提高。
[0031]加熱系統(tǒng)采用分段加熱和循環(huán)供熱的方式，從而在保證節(jié)能降耗的同時(shí)獲得良好的溫度工況。
[0032]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進(jìn)料口與壓塊成型系統(tǒng)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(jìn)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(jìn)料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接； 所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)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(tǒng)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?zé)煔獬隹谂c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(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)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(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別為外熱式回轉(zhuǎn)窯，所述外熱式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部設(shè)置抄板，并采用分段加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻爐設(shè)有脫鹽水冷卻系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述煤基成型料的揮發(fā)份為30~40%、水分< 2%、硬度> 90%、粒度分布范圍為3.35~0.60mm、堆積比重為650~750kg/m3、溫度為常溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述外熱式氧化爐內(nèi)，經(jīng)加熱后的環(huán)境空氣對(duì)所述煤基成型料進(jìn)行干燥，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發(fā)份，并對(duì)所述煤基成型料的表面進(jìn)行氧化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述外熱式炭化爐內(nèi)，將所述外熱式氧化爐制得的氧化料制成半焦，將揮發(fā)份降低至15.0~22.0%、焦油產(chǎn)率≤2%、硬度≥90%、粒度分布范圍3.35~0.425mm。
【文檔編號(hào)】C01B31/08GK103922333SQ201410178114
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】齊景智, 馬委元, 岳云飛 申請(qǐng)人:北京華福神霧工業(yè)爐有限公司