專利名稱：烏桕籽殼顆?；钚蕴考捌渲苽浞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于不定形果核殼顆?；钚蕴考捌渲迫》椒?。
果核殼不定形顆粒活性炭，具有獨特和優(yōu)異的吸附性能，是活性炭產(chǎn)品的重要類型，在氣、液相吸附，脫色精制，作為催化劑載體和黃金提取等方面具有重要的用途。
目前生產(chǎn)果核殼不定形顆?；钚蕴浚ǔＳ靡託?、杏核、桃核和核桃殼等，因資源分散，收集較為困難，而且活性炭的吸附性能很大程度上由所使用原料本身的特性所決定，其中性能最好的是椰子殼活性炭。由于椰子殼的資源少，長期來處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。
還有，目前所使用的果核殼原料，其厚度較大，通常有數(shù)個毫米。制成的活性炭經(jīng)過破碎后呈不規(guī)則的粒狀，單位體積的外表面較小，吸附質(zhì)向顆粒中心擴(kuò)散的路程較長，影響吸附效率和吸附速度。為改善吸附效率和吸附速度。須減小粒度，引起吸附層流通阻力增高。
另一方面，目前果核殼制取不定形顆?；钚蕴康姆椒ǎǔＪ窍葘⒃显谔蓟癄t中碳化，碳化料破碎至0.5～4.5毫米后送入活化爐中活化，活化后再破碎至成品所需的粒度，工序較為繁復(fù)，相應(yīng)設(shè)備較多。
本發(fā)明的目的是提供一種新的優(yōu)質(zhì)果核殼原料制成，顆粒形狀與現(xiàn)行同類產(chǎn)品有顯著區(qū)別的不定形顆粒活性炭，使這種新型的顆?；钚蕴烤哂袃?yōu)良的吸附性能，而且強(qiáng)度高、吸附速度快。
本發(fā)明的另一目的是提供一種充分利用原料特性的果核殼不定形顆?；钚蕴恐圃旃に嚕喕ば?，節(jié)約能耗。
按照這一思路，我們對目前尚未開發(fā)的果核殼資源進(jìn)行了反復(fù)的試驗研究，終于利用烏桕籽殼制成了性能優(yōu)異的不定形顆?；钚蕴?。
烏桕(Sapiu Sebiferum(L)Roxb)俗稱桕籽、木梓、蠟子樹、木油樹等，屬大戟科落葉喬木，是優(yōu)良的木本油科。烏桕主要生長我國，其次是日本、印度北部和中印半島，近年來作為生物能源的優(yōu)良品種已被引種美國，在我國的分布十分廣泛，有六大產(chǎn)區(qū)。烏桕籽歷來作為提取桕脂的原料，脫除蠟層后的種籽為黑色球狀顆粒，進(jìn)一步用于榨取梓油。榨油前須機(jī)械脫殼，籽殼量約占種籽量的三分之一，目前除作為輔助燃料外，尚無其他用途，故原料的直接來源是榨油廠，不需專門采集，有來源相對集中的優(yōu)點。概算全國年產(chǎn)量約3萬噸。
烏桕籽殼按常規(guī)的方法碳化和活化，試驗結(jié)果如表一所示。適宜的碳化溫度在500～700℃，以700℃碳化料的強(qiáng)度為高，適宜的活化溫度800～900℃，最佳850℃，700℃碳化收率約40%，活化碳的碘值達(dá)到1000毫克/克時的活化收率也是40%左右，故全程收率約16%(干基)，高于其他果核殼。
制成的烏桕殼活性炭具有優(yōu)良的吸附性能和相當(dāng)高機(jī)械強(qiáng)度。碘值在1000毫克/克以上，苯吸附率大于45%，醋酸吸附值大于500毫克/克，醋酸鋅吸附量超過7克/克，球磨法強(qiáng)度達(dá)到90%左右，完全符合不定形顆粒炭中要求最高的維尼龍載體炭的要求。該種活性炭區(qū)別于現(xiàn)行各種果核殼活性炭的顯著特點是活性炭顆粒呈球殼碎片狀，片的兩表面均為自然形成的準(zhǔn)球面，較機(jī)械沖擊力形成的顆粒表面規(guī)則和光滑，片的厚度在0.25～0.5毫米，內(nèi)球面半徑1.5～4毫米。由于炭粒的這種特殊外形，使產(chǎn)品具有多方面的優(yōu)點。一是耐磨性和抗壓能力顯著提高，二是這種外形的炭粒在堆積時形成許多縫隙，可以降低流體的流通阻力，三是有規(guī)則的厚度大致均勻的薄片狀結(jié)構(gòu)，使吸附過程中的擴(kuò)散阻力受碳粒粒徑的影響變得不明顯，從而容易收到既要吸附速度快，又要流體阻力小這兩種相互制約通常較難兼顧的效果。
另一方面，烏桕殼按照現(xiàn)行的制造工藝雖然也能制得優(yōu)質(zhì)不定形顆?；钚蕴?，但根據(jù)烏桕殼的特性還可以提出更為簡便的工藝。根據(jù)碳化、活化只是有機(jī)質(zhì)熱解階段不同，而沒有化學(xué)本質(zhì)上區(qū)別的原理，把碳化和活化兩個階段截然分開是不必要的。現(xiàn)行把碳活化過程分別進(jìn)行的主要原因是由于一般果核殼的形狀都不規(guī)則，棱角多，粒度大，流動性差，容易堵塞物料通道，而且相應(yīng)地碳化料的粒度也比較大，須經(jīng)破碎后才能達(dá)到活化的要求?？紤]到烏桕籽殼的形狀較為特殊，粒度小(0.9～4毫米)，殼壁薄(0.5～0.8毫米)，形狀較規(guī)則且棱角小(呈球殼碎片狀)，流動性較佳，碳活化容易進(jìn)行，本發(fā)明者提出碳活化兩個階段連續(xù)進(jìn)行的方法。它的特點是碳活化兩個階段在同一個設(shè)備內(nèi)不間斷地進(jìn)行，碳化后自行直接地進(jìn)入活化。
實現(xiàn)上述發(fā)明的設(shè)備形式，可以是固定床、移動床，也可以是流化床，但以移動床優(yōu)越性較多。固定床的活化設(shè)備最常見的是燜燒爐和青磚窯，把烏桕籽殼直接置于園柱形耐火活化罐中作原料，操作方法和通常沒有多大的區(qū)別。為了獲得比較好的效果，操作條件可稍加改變，一是在升溫階段適當(dāng)多進(jìn)一些空氣，燃燒物料碳化時生成的可燃?xì)怏w，促進(jìn)升溫過程，減少燃料消耗;二是在保溫階段嚴(yán)格控制氣氛中含氧量，一般不宜超過2%，并適量通一些水蒸汽，如果掌握得當(dāng)，可以起到多種效果第一起活化劑的作用，促進(jìn)活化過程，提高產(chǎn)品的吸附力，第二可防止過量的空氣進(jìn)入爐內(nèi)，有利于氣氛含氧量的控制，第三由于水蒸汽起活化作用后生成一氧化碳和氫在爐內(nèi)燃燒，利于爐溫保持?；罨A段的爐溫控制在800～880℃，最好是840～860℃，燒制周期因爐子大小不同，大體是72～120小時。移動床活化設(shè)備，現(xiàn)行的鞍式爐(斯列普爐)、轉(zhuǎn)爐，適當(dāng)改進(jìn)后就可使用，但比較合適的是CN85103470專利中的斜板爐。操作方法是把烏桕籽殼置于連續(xù)移動床活性炭爐中，使其沿著物料通道逐漸移動，同時有控制地多級通入空氣和附加水蒸汽，物料與氣體順流，使碳活化兩個階段在同一活性炭爐的不同區(qū)段依次進(jìn)行，碳化后自行直接進(jìn)入活化區(qū)段活化，碳化過程中生成的可燃?xì)怏w在爐內(nèi)燃燒，燃燒氣與附加水蒸汽的混合氣體作為活化介質(zhì)和內(nèi)熱熱源，通過活化段產(chǎn)生活化反應(yīng)后從反應(yīng)區(qū)流出，再次燃燒后進(jìn)一步利用。利用方式之一是用于物料通道的外加熱，即與物料間接熱交換，保持穩(wěn)定的反應(yīng)溫度;利用方式之二是進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生活化用附加水蒸汽;利用方式之三是進(jìn)入蒸汽過熱器，預(yù)熱活化用附加水蒸汽;利用方式之四是進(jìn)入干燥設(shè)備作為產(chǎn)品烘干的熱源。正常運轉(zhuǎn)時的溫度控制，碳化段一般是500～700℃，活化段內(nèi)熱是800～850℃，活化段外熱是900～980℃。
本工藝的優(yōu)點十分明顯，一是省去碳化出料、碳化料破碎篩選和活化加料等工序;二是有效地節(jié)約能源，在移動床爐中不但活化過程不需外加燃料，而且爐內(nèi)排出的煙氣溫度很高(700～950℃)，可以進(jìn)一步作余熱回收利用;三是革除碳化爐，使設(shè)備投資節(jié)減。
表一烏桕籽殼不定形顆粒炭試驗 (活化溫度850℃)
注用于測試的成品粒度均為24～48目。
權(quán)利要求
1.果核殼不定形顆粒活性炭，其特征在于以烏桕籽殼為原料制成，炭粒呈球殼碎片狀，片的兩表面均為自然形成的準(zhǔn)球面，片的厚度在0.25～0.5毫米，內(nèi)球面半徑1.5～4毫米。
2.果核殼活性炭的制造方法，包括碳化和活化兩個階段，其特征在于原料烏桕籽殼，碳活化兩個階段在同一設(shè)備內(nèi)不間斷地進(jìn)行，碳化后自行直接進(jìn)入活化。
全文摘要
烏桕籽殼為原料制成不定形果核殼顆?；钚蕴浚庑纬是驓に槠瑺?，強(qiáng)度高，吸附性能好，流通阻力小，而且原料相對集中。根據(jù)烏桕籽殼的特點，提出碳活化兩個階段在同一設(shè)備內(nèi)不間斷地進(jìn)行，碳化后自行直接進(jìn)入活化的方法，可以簡化生產(chǎn)工序，節(jié)約能源消耗，降低設(shè)備投資。
文檔編號C01B31/10GK1048203SQ8910432
公開日1991年1月2日 申請日期1989年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月21日
發(fā)明者胡福昌, 蔣應(yīng)梯 申請人:浙江省林業(yè)科學(xué)研究所