精確控制臥式物理活化反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，該活化器包括依次焊接的進料裝置、反應(yīng)器殼體、出料冷卻裝置，所述進料裝置為螺桿進料裝置；所述反應(yīng)器殼體為耐高溫的圓柱形空腔，其內(nèi)部安裝有進出導(dǎo)料裝置，外周上固定有加熱保溫裝置；所述出料冷卻裝置分為上下兩部分，上部為氣相出口冷卻腔體，下部為固相出口冷卻腔體。本實用新型采用精確控制原理實現(xiàn)生物質(zhì)炭常壓高溫物理活化反應(yīng)，改變了以往活性炭生產(chǎn)主要依靠化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)的慣例；解決了生物質(zhì)炭化學(xué)法活化得到的活性炭品質(zhì)差，檔次底、用途窄的缺陷，給生物質(zhì)能源行業(yè)深加工發(fā)展注入活力實現(xiàn)半自動化連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，環(huán)保節(jié)能。
【專利說明】精確控制臥式物理活化反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種活化反應(yīng)裝置，特別涉及一種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]活性炭尤其是高比表面積活性炭具有發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)和大的吸附容量，因而在燃料氣存儲、氣體分離、催化反應(yīng)等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。近年來，對具有高比表面積和特定孔隙結(jié)構(gòu)活性炭的需求越來越多。我們生物質(zhì)能源行業(yè)熱解的產(chǎn)物——生物質(zhì)炭資源豐富，價格低廉，且碳含量高，灰分、揮發(fā)份低，是生產(chǎn)中高檔炭的優(yōu)質(zhì)原料。但由于生物質(zhì)炭含硅等鹽類結(jié)晶較多且存在少量焦油，缺乏活化所需要的初孔，需用強堿來活化催化成孔，然后高溫活化。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中對生物質(zhì)炭的活化多采用化學(xué)活化的方法，即先進行化學(xué)反應(yīng)再進行高溫(約300?4001 )的活化，從而生成活性炭。然而化學(xué)的方法，由于發(fā)生化學(xué)活化需要加入除強堿外的其他藥劑參與反應(yīng)，最終會產(chǎn)生雜質(zhì)，對活性炭產(chǎn)品的品質(zhì)有影響，炭品質(zhì)差，檔次底、用途窄的缺陷。
[0004]此外現(xiàn)有化學(xué)活化的設(shè)備是間歇式生產(chǎn)設(shè)備，活化時需要爐內(nèi)升溫至4001、將爐門打開、進料、活化、冷卻至1001左右、爐門打開、出料。此過程為間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)循環(huán)周期長；出料前將爐內(nèi)冷卻到1001左右，造成能量的極大浪費，且冷卻過程較難快速實現(xiàn)。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是:解決現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)活化生物質(zhì)炭的缺陷，開發(fā)一種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，實現(xiàn)活性炭的高溫物理活化。
[0006]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是:一種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，包括依次焊接的進料裝置、反應(yīng)器殼體、出料冷卻裝置，所述進料裝置為螺桿進料裝置；所述反應(yīng)器殼體為耐高溫的圓柱形空腔，其內(nèi)部安裝有進出導(dǎo)料裝置，外周上固定有加熱保溫裝置；所述出料冷卻裝置分為上下兩部分，上部為氣相出口冷卻腔體，下部為固相出口冷卻腔體，氣相出口冷卻腔體的頂部開設(shè)有氣相出口，其通過管道與尾氣液封排放裝置連通，固相出口冷卻腔體的底部為固相排出口，其埋設(shè)于物料液封排出裝置的液體中，所述出料冷卻裝置的外周有冷卻水殼體層。
[0007]上述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，所述進料裝置包括料斗、螺桿推進裝置，所述螺桿推進裝置的螺桿所在腔體中焊接有氮氣吹掃管和測溫管，所述氮氣吹掃管和測溫管延伸至反應(yīng)器殼體中，所述螺桿推進裝置的外殼有冷卻水夾套。
[0008]上述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，所述導(dǎo)料裝置為耐高溫不銹鋼螺旋葉片，可實現(xiàn)正反向旋轉(zhuǎn)達到反應(yīng)器進、出料功能要求；所述加熱保溫裝置包括安裝在反應(yīng)器殼體外周上的加熱元件例如為電加熱絲，以及固定在加熱元件外的保溫層，如硅酸鋁棉。
[0009]上述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，所述出料冷卻裝置中接近氣相出口處，位于氣相出口的下方設(shè)置有尾氣折流板，其一端焊接固定在氣相出口冷卻腔體的內(nèi)壁上，并且固定端與豎直方向成小于90。的夾角。該尾氣折流板的作用是:粉狀的炭粉在活化過程中會活化不完全仍然為粉狀，其會向上向氣相出口運動，如果混雜了水汽則易于凝結(jié)在氣相出口處，形成堵塞，發(fā)生安全事故。有了尾氣折流板則會攔截炭粉，同時也攔截固相出口可能產(chǎn)生的水汽等。
[0010]上述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，固相出口冷卻腔體內(nèi)具有多塊沿著出料方向的冷卻直板，其里面通有冷卻水，沿出料方向設(shè)置冷卻直板，既不妨礙出料，也可以對物料進行冷卻。
[0011]上述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，所述出料冷卻裝置內(nèi)壁上裝有可以轉(zhuǎn)動的擋料板，通過其轉(zhuǎn)動可以將反應(yīng)器殼體與出料冷卻裝置連通或隔開?；罨瘯r關(guān)閉擋料板可以阻斷裂解產(chǎn)生的裂解氣，并且可以阻斷熱量流失，需要出料時打開擋料板則可以順利出料。
[0012]上述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，所述尾氣液封排放裝置為裝滿水的水槽，與氣相出口連接的管道，其一端與氣相出口連接，另一端口埋設(shè)于水中的深度為2?3厘米。此深度是實用新型人精確設(shè)計的，過深則氣體無法排出，過淺則空氣容易倒入到活化反應(yīng)器內(nèi)。生物質(zhì)炭高溫活化時易產(chǎn)生易燃生物質(zhì)裂解氣，如果空氣倒入則極易發(fā)生爆燃等安全事故。
[0013]上述精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，所述氮氣吹掃管數(shù)量為2個，保證吹掃效率，節(jié)省生產(chǎn)時間。
[0014]上述精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，所述固相出口冷卻腔體內(nèi)固相排出口下方具有閥門，閉合閥門時可以將反應(yīng)器殼體中排出的固體物料滯留在固相出口冷卻腔體內(nèi)進行冷卻，冷卻至適合的溫度后，再排入到固體物料液封排出裝置中，防止固相物料溫度過高，引起水瞬間氣化，從氣相出口排出，引起氣相液封裝置飛濺進而引發(fā)故障。
[0015]本實用新型具有積極的效果:(1)本實用新型采用精確控制原理實現(xiàn)生物質(zhì)炭常壓高溫物理活化反應(yīng)，改變了以往活性炭生產(chǎn)主要依靠化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)的慣例；(2)解決了生物質(zhì)炭化學(xué)法活化得到的活性炭品質(zhì)差，檔次底、用途窄的缺陷，給生物質(zhì)能源行業(yè)炭深加工發(fā)展注入活力；(3)這種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器可實現(xiàn)半自動化連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量好，環(huán)保節(jié)能；(4)這種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器利用冷卻、料封、氮封及液封等連鎖控制裝置確保設(shè)備更安全可靠的運行(4)本實用新型工藝精確設(shè)計，合理的活化溫度，加溫方法以及有效的氮氣吹掃，保證了安全生產(chǎn)，確保了高品質(zhì)的活性炭產(chǎn)品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0017]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是冷卻直板局部放大圖；圖3是螺桿推進裝置橫向剖切后氮氣吹掃管和測溫管的細節(jié)圖。
[0018]其中，
[0019]10進料裝置，11料斗，12螺桿推進裝置，13氮氣吹掃管，14測溫管；
[0020]20反應(yīng)器殼體；
[0021]30出料冷卻裝置，31氣相出口冷卻腔體，32固相出口冷卻腔體，33冷卻水殼體層，311氣相出口，312尾氣液封排放裝置，313尾氣折流板，314擋料板，321固相排出口，322物料液封排出裝置323冷卻直板，324閥門；
[0022]導(dǎo)料裝置40 ；
[0023]50加熱保溫裝置，51加熱元件，52保溫層。

【具體實施方式】
[0024](實施例1)
[0025]一種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，包括依次焊接的進料裝置10、反應(yīng)器殼體20、出料冷卻裝置30，以及傳動裝置，所述進料裝置10為螺桿進料裝置，包括料斗11、螺桿推進裝置12，所述螺桿推進裝置的螺桿所在腔體中焊接有2個氮氣吹掃管13和一個測溫管14，氮氣吹掃管13和測溫管14延伸至反應(yīng)器殼體20中，所述螺桿推進裝置12的外殼有冷卻水夾套，并可以通過上下的冷卻水進出口更換冷卻水。所述反應(yīng)器殼體20為耐高溫的圓柱形空腔，其內(nèi)部安裝有進出導(dǎo)料裝置40其為雙向耐高溫不銹鋼螺旋葉片，其正向旋轉(zhuǎn)活化，反向旋轉(zhuǎn)出料，外周上固定有加熱保溫裝置50，包括安裝在反應(yīng)器殼體20外周上的加熱元件51例如為電加熱絲，以及固定在加熱元件52外的保溫層為硅酸鋁鹽；所述出料冷卻裝置30分為上下兩部分，上部為氣相出口冷卻腔體31，下部為固相出口冷卻腔體32，氣相出口冷卻腔體的頂部開設(shè)有氣相出口 311，其通過管道與尾氣液封排放裝置312連通，固相出口冷卻腔體32內(nèi)具有3塊沿著出料方向的冷卻直板323，其表面通有冷卻水，沿出料方向設(shè)置冷卻直板，即不妨礙出料，也可以對物料進行冷卻。固相出口冷卻腔體32的底部為固相排出口 321，其埋設(shè)于物料液封排出裝置322的液體中，所述出料冷卻裝置30的外周有冷卻水殼體層33，其內(nèi)有冷卻水，并可以通過上下的進出口更換冷卻水。
[0026]出料冷卻裝置30中接近氣相出口 311處，位于氣相出口 311的下方設(shè)置有尾氣折流板313，其一端焊接固定在氣相出口冷卻腔體31的內(nèi)壁上，并固定端與豎直方向30。的夾角，即斜向固定在出料冷卻裝置30中。該尾氣折流板的作用是粉狀的炭粉在活化過程中會活化不完全仍然為粉狀，其會向上向氣相出口 311運動，如果混雜了水汽則易于凝結(jié)在氣相出口 311處，形成堵塞，發(fā)生安全事故。有了尾氣折流板則會攔截炭粉，同時也攔截固相出口可能產(chǎn)生的水汽。
[0027]出料冷卻裝置30內(nèi)壁上裝有可以轉(zhuǎn)動的擋料板314，通過其轉(zhuǎn)動可以將反應(yīng)器殼體20與出料冷卻裝置30連通或隔開?；罨瘯r關(guān)閉擋料板314可以阻斷裂解產(chǎn)生的裂解氣進入出料冷卻裝置內(nèi)，并且可以阻斷熱量流失，需要出料時打開擋料板314則可以順利出料。
[0028]尾氣液封排放裝置312為設(shè)置有液流口且裝有水的水槽，與氣相出口 311連接的管道的另一端口埋設(shè)于水中的深度為2.5厘米。
[0029]固相出口冷卻腔體32內(nèi)固相排出口 321下方具有閥門324，閉合閥門324時可以將反應(yīng)殼體20中排出的固體物料滯留在固相出口冷卻腔體32進行冷卻，冷卻至適合的溫度后，再排入到固體物料液封排出裝置322中防止固相物料溫度過高，引起水瞬間氣化，從氣相出口 311排出，引起氣相液封裝置飛濺進而引發(fā)故障。
[0030](實施例2)
[0031]一種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，包括依次焊接的進料裝置10、反應(yīng)器殼體20、出料冷卻裝置30，以及傳動裝置，所述進料裝置10為螺桿進料裝置，包括料斗11、螺桿推進裝置12，所述螺桿推進裝置的螺桿所在腔體中焊接有2個氮氣吹掃管13和一個測溫管14，氮氣吹掃管13和測溫管14延伸至反應(yīng)器殼體20中，所述螺桿推進裝置12的外殼有冷卻水夾套，并可以通過上下的冷卻水進出口更換冷卻水。所述反應(yīng)器殼體20為耐高溫的圓柱形空腔，其內(nèi)部安裝有進出導(dǎo)料裝置40其為雙向耐高溫不銹鋼螺旋葉片，其正向旋轉(zhuǎn)活化，反向旋轉(zhuǎn)出料，外周上固定有加熱保溫裝置50，包括安裝在反應(yīng)器殼體20外周上的加熱元件51例如為電加熱絲，以及固定在加熱元件52外的保溫層為硅酸鋁鹽；所述出料冷卻裝置30分為上下兩部分，上部為氣相出口冷卻腔體31，下部為固相出口冷卻腔體32，氣相出口冷卻腔體的頂部開設(shè)有氣相出口 311，其通過管道與尾氣液封排放裝置312連通，固相出口冷卻腔體32內(nèi)具有3塊沿著出料方向的冷卻直板323，其表面通有冷卻水，沿出料方向設(shè)置冷卻直板，即不妨礙出料，也可以對物料進行冷卻。固相出口冷卻腔體32的底部為固相排出口 321，其埋設(shè)于物料液封排出裝置322的液體中，所述出料冷卻裝置30的外周有冷卻水殼體層33，其內(nèi)有冷卻水，并可以通過上下的進出口更換冷卻水。
[0032]出料冷卻裝置30中接近氣相出口 311處，位于氣相出口 311的下方設(shè)置有尾氣折流板313，其一端焊接固定在氣相出口冷卻腔體31的內(nèi)壁上，并固定端與豎直方向45。的夾角，即斜向固定在出料冷卻裝置30中。
[0033]出料冷卻裝置30內(nèi)壁上裝有可以轉(zhuǎn)動的擋料板314，通過其轉(zhuǎn)動可以將反應(yīng)器殼體20與出料冷卻裝置30連通或隔開。尾氣液封排放裝置312為裝滿水的水槽，與氣相出口 311連接的管道的另一端口埋設(shè)于水中的深度為3厘米。
[0034]固相出口冷卻腔體32內(nèi)固相排出口 321上方具有閥門324，閉合閥門324時可以將反應(yīng)殼體20中排出的固體物料滯留在固相出口冷卻腔體32進行冷卻，冷卻至適合的溫度后才排入到物料液封排出裝置322中防止固相物料溫度過高，引起水瞬間氣化，從氣相出口 311排出，形成飛濺引發(fā)故障。
[0035]使用上述設(shè)備時，初次使用活化反應(yīng)器時，加熱升溫的過程為:用1小時緩慢升溫至1001，然后用2小時升溫至8001 ；開通氮氣通過氮氣吹掃管吹掃氮氣，將31?炭粉和11?氫氧化鈉混合均勻后通過料斗加入活化反應(yīng)器中，活化溫度為8001，活化3小時，再進行氮氣吹掃，然后進行出料，關(guān)閉閥門324，將固相物料冷卻至300攝氏度左右出料，固相物料在物料液封排出裝置322中冷卻后，取出，清洗，干燥得到經(jīng)活化的生物質(zhì)活性炭。
[0036](實施例3)
[0037]—種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，包括依次焊接的進料裝置10、反應(yīng)器殼體20、出料冷卻裝置30，以及傳動裝置，所述進料裝置10為螺桿進料裝置，包括料斗11、螺桿推進裝置12，所述螺桿推進裝置的螺桿所在腔體中焊接有2個氮氣吹掃管13和一個測溫管14，氮氣吹掃管13和測溫管14延伸至反應(yīng)器殼體20中，所述螺桿推進裝置12的外殼有冷卻水夾套，并可以通過上下的冷卻水進出口更換冷卻水。所述反應(yīng)器殼體20為耐高溫的圓柱形空腔，其內(nèi)部安裝有進出導(dǎo)料裝置40其為雙向耐高溫不銹鋼螺旋葉片，其正向旋轉(zhuǎn)活化，反向旋轉(zhuǎn)出料，外周上固定有加熱保溫裝置50，包括安裝在反應(yīng)器殼體20外周上的加熱元件51例如為電加熱絲，以及固定在加熱元件52外的保溫層為硅酸鋁鹽；所述出料冷卻裝置30分為上下兩部分，上部為氣相出口冷卻腔體31，下部為固相出口冷卻腔體32，氣相出口冷卻腔體的頂部開設(shè)有氣相出口 311，其通過管道與尾氣液封排放裝置312連通，固相出口冷卻腔體32內(nèi)具有3塊沿著出料方向的冷卻直板323，其表面通有冷卻水，沿出料方向設(shè)置冷卻直板。固相出口冷卻腔體32的底部為固相排出口 321，其埋設(shè)于物料液封排出裝置322的液體中，所述出料冷卻裝置30的外周有冷卻水殼體層33，其內(nèi)有冷卻水，并可以通過上下的進出口更換冷卻水。
[0038]出料冷卻裝置30中接近氣相出口 311處，位于氣相出口 311的下方設(shè)置有尾氣折流板313，其一端焊接固定在氣相出口冷卻腔體31的內(nèi)壁上，并固定端與豎直方向60。的夾角，即斜向固定在出料冷卻裝置30中。
[0039]出料冷卻裝置30內(nèi)壁上裝有可以轉(zhuǎn)動的擋料板314，通過其轉(zhuǎn)動可以將反應(yīng)器殼體20與出料冷卻裝置30連通或隔開。尾氣液封排放裝置312為裝滿水的水槽，與氣相出口 311連接的管道的另一端口埋設(shè)于水中的深度為2厘米。
[0040]固相出口冷卻腔體32內(nèi)固相排出口 321下方具有閥門324，閉合閥門324時可以將反應(yīng)殼體20中排出的固體物料滯留在固相出口冷卻腔體32進行冷卻，冷卻至適合的溫度后，再排入到固體物料液封排出裝置322中，防止固相物料溫度過高，引起水瞬間氣化，從氣相出口 311排出，引起氣相液封裝置飛濺進而引發(fā)故障。
[0041]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:包括依次焊接的進料裝置(10)、反應(yīng)器殼體(20)、出料冷卻裝置(30)，所述進料裝置(10)為螺桿進料裝置；所述反應(yīng)器殼體(20)為耐高溫的圓柱形空腔，其內(nèi)部安裝有進出導(dǎo)料裝置(40)，外周上固定有加熱保溫裝置(50);所述出料冷卻裝置(30)分為上下兩部分，上部為氣相出口冷卻腔體(31)，下部為固相出口冷卻腔體(32)，氣相出口冷卻腔體的頂部開設(shè)有氣相出口(311)，其通過管道與尾氣液封排放裝置(312)連通，固相出口冷卻腔體(32)的底部為固相排出口(321)，其埋設(shè)于物料液封排出裝置(322)的液體中，所述出料冷卻裝置(30)的外周有冷卻水殼體層(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:所述進料裝置(10)包括料斗(11)、螺桿推進裝置(12)，所述螺桿推進裝置的螺桿所在腔體中焊接有氮氣吹掃管(13)和測溫管(14)，所述氮氣吹掃管(13)和測溫管(14)延伸至反應(yīng)器殼體(20)中，所述螺桿推進裝置(12)的外殼有冷卻水夾套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:所述導(dǎo)料裝置(40)為耐高溫不銹鋼螺旋葉片；所述加熱保溫裝置(50)包括安裝在反應(yīng)器殼體(20)外周上的加熱元件(51)，以及固定在加熱元件(52)外的保溫層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:所述出料冷卻裝置(30)中接近氣相出口(311)處，位于氣相出口(311)的下方設(shè)置有尾氣折流板(313)，其一端焊接固定在氣相出口冷卻腔體(31)的內(nèi)壁上，并且固定端與豎直方向成小于90°的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:固相出口冷卻腔體(32)內(nèi)具有多塊沿著出料方向的冷卻直板(323)，其里面通有冷卻水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:所述出料冷卻裝置(30)內(nèi)壁上裝有可以轉(zhuǎn)動的擋料板(314)，通過其轉(zhuǎn)動可以將反應(yīng)器殼體(20)與出料冷卻裝置(30)連通或隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:所述尾氣液封排放裝置(312)為設(shè)置有液流口且裝有水的水槽，與氣相出口(311)連接的管道其一端與氣相出口連接，另一端口埋設(shè)于水中的深度為2?3厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:所述氮氣吹掃管(13)數(shù)量為2個。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述精確控制臥式物理活化反應(yīng)器，其特征在于:所述固相出口冷卻腔體(32)內(nèi)固相排出口(321)下方具有閥門(324)。
【文檔編號】C01B31/08GK204138350SQ201420474327
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】王兢, 呂回巖, 朱林軍 申請人:蘇州格瑞展泰再生能源有限公司