高比表面活性炭的制备系统

摘要

本发明公开了一种高比表面活性炭的制备系统，其包括：氮气供应装置，其通过第一连接管道与活化炉的氮气进气口相连通；活化炉，其为密闭容器，其内设有加热装置；活化炉包括第一出气口、氮气进气口；第一回收装置，其为内设吸收液的密闭容器。通过设置回收装置吸收活化炉内的碱蒸汽，避免了碱蒸汽直接排到大气中污染环境及带来安全隐患，同时使碱蒸汽冷却后得到的碱颗粒被过滤并回收，避免了粉尘排入大气中；通过设置防爆阀门，使防爆阀门在活化炉内的压力达到预定值时自动打开，避免了活化炉内压力过大；氮气气幕位于防爆阀的内侧，即使防爆阀门打开，仍然可以阻挡活化炉内的气体溢出。

权利要求

1.一种制备高比表面活性炭的系统，其包括：

氮气供应装置，其通过第一连接管道与活化炉的氮气进气口相连通；

活化炉，其为密闭容器，其内设有加热装置；所述活化炉包括第一出气口和氮气进气口；所述的氮气进气口处设形成氮气气幕，所述的第一出气口处连接有第二连接管道；

第一回收装置，其为内设吸收液的密闭容器，所述第二连接管道插进所述第一回收装置内，并延伸到所述吸收液的液面以下；所述吸收液的液面上部设有出气口。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述的活化炉进一步包括第二出气口，所述的第二出气口处设有防爆阀，所述的氮气气幕位于该防爆阀的内侧。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述的活化炉设有竖直的气体管道；该气体管道顶端的出口设置为所述的第二出气口；该气体管道的侧壁、所述第二出气口的下方设置有所述的氮气进气口。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述的第一回收装置的底部设有回收液出口及连接于该回收液出口的第一回收管道，该第一回收管道上设有阀门。

5.如权利要求1-4之一所述的系统，其中，所述的系统还包括第二回收装置；所述第二回收装置为设有进料口、排气口、过滤网的容器；所述进料口设于所述第二回收装置侧壁、所述过滤网的下方，并通过第三连接管道与所述第一回收装置的出料口相连通；所述排气口设置于所述第二回收装置的顶部、所述过滤网的上方。

6.如权利要求 5所述的系统，其中，所述第二回收装置的底部设有物料回收口及连接于该物料回收口的第二回收管道，所述第二回收管道上设有阀门。

7.如权利要求1-4之一所述的系统，其中，所述活化炉的侧面设有能打开的端盖，该端盖上设有水冷管道。

8.如权利要求1-4之一所述的系统，其中，所述活化炉上设有压力表；所述第一回收装置上设有水位计。

9.如权利要求1-4之一所述的系统，其中，所述第一回收装置上设有压力调节阀，用于调节所述活化炉内的压力。

10.如权利要求1-4之一所述的系统，其中，所述的系统还包括用于控制所述加热装置的加热控制柜。

说明书

高比表面活性炭的制备系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制备活性炭的系统，更具体地讲，本发明涉及一种使用碱活化剂制造高比表面活性炭的制备系统。

背景技术

[0002] 炭化料在生产过程中已经具备了基本的孔隙结构和一定数量的比表面积，但是距活性炭所要求的技术指标相差甚远。活化就是在保持炭粒一定强度的前提下，通过工艺措施使炭化料具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，达到活性炭所要求的技术性能。

[0003] 中国专利200920025172.9公开了一种旋转式蜂窝活性炭活化炉，包括立式活化管，立式活化管设置有进出料口，活化管内设置有料架，特征是所述立式活化管设置有驱动机构，驱动机构设置有电动机，减速机，联轴器和竖直传动轴。

[0004] 中国专利200710056095.9公开了一种活性炭活化装置及其活化方法，该装置是由百叶窗式活化炉和煤气循环系统构成。活化炉是由开有斜形口的百叶窗砖砌筑而成，在活化产品道中间设有中间烟道，两侧设有侧面烟道，活化产品通道下部与燃烧室相通，底部设有出料器；煤气循环系统是由活化煤气出口通过管线与换热器、喷淋塔、汽水分离器、煤气鼓风机、煤气喷嘴，余热锅炉、燃烧室、放空烟囱相连构成。

[0005] 中国专利200710034228.2公开了一种生产与再生活化块状活性炭的活化炉，有前部设有炉门的封闭炉体，炉体设有保温层，它还包括一台置于轨道上运行的窑车，该窑车设有可从炉门下部进入或退出炉体内腔的上层托架，所述托架上置有带密封门的密封金属容器，该密封金属容器内腔经连通管同所述炉体外的真空泵的吸气口连通；所述炉体顶部和一侧上部、另一侧下部分别装有测量炉内相应部位温度的温度传感器，且所述各温度传感器的信号线分别同相应的数字温度显示器连接，所述炉体内腔顶面和底面、左侧面、右侧面均布置有由三相电源通过三相接触式调压器供电的电热线，每相电源电路中串接有数字式电路表。

[0006] 中国专利申请200810162825.8公开了一种碱活化制造活性炭的碱金属连续处理方法，它包括：将碱活化制造活性炭产生的废气通过排气管排入氧化塔内，对排气管进行加热和保温；将经过步骤1)排出的气体在氧化塔内利用空气将碱金属氧化成碱金属氧化物，并在气流中被冷却；将经过步骤2)冷却后的碱金属氧化物粉体在气流的带动进入回收室，在回收室利用水喷淋溶解进行洗涤回收。

[0007] 中国专利200910009778.8申请公开了一种外加热立式活性炭活化炉，该活化炉的外筒(13)在下端用电机驱动旋转；外筒(13)的外侧面与炉墙(15)之间设有加热通道(14)，外筒加热板(3)和内筒加热板(6)沿轴向依次交错布置；外筒抄板(4)和内筒抄板(5)分别用铰链安装在外筒加热板(3)和内筒加热板(6)的下侧并呈螺旋分布；分气管(7)深入到内筒加热板(6)的下侧，分气通孔分布在内筒加热板(6)下侧；内筒(16)在对应燃烧室(1)的侧壁上开有出气口(17)。

[0008] 由于活性炭的活化过程通常在高温下进行，用于活化的氢氧化钾、氢氧化钠等碱活化剂会在高温下分解，形成污染性、腐蚀性极强的钾蒸汽、钠蒸汽，上述技术方案的缺点是，未设置专门用于回收处理钾蒸汽、钠蒸汽的装置。

发明内容

[0009] 针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高比表面活性炭的制备系统，其设有能回收钾蒸汽、钠蒸汽的回收装置。

[0010] 为了实现上述目的，本发明提供了一种制备高比表面活性炭的系统，该系统包括：

[0011] 氮气供应装置，其通过第一连接管道与活化炉的氮气进气口相连通；

[0012] 活化炉，其为密闭容器，其内设有加热装置；该活化炉包括第一出气口和氮气进气口；其中，氮气进气口处设形成氮气气幕，第一出气口处连接有第二连接管道；

[0013] 第一回收装置，其为内设吸收液的密闭容器，第二连接管道插进第一回收装置内，并延伸到吸收液的液面以下；吸收液的液面上部设有出气口。

[0014] 本发明的装置适用于以碱为活化剂的活化反应。例如，以氢氧化钾为活化剂，其与炭颗粒在高温下的反应为：

[0015] KOH+C→K2CO3+K2O+H2

[0016] KOH、K2CO3、K2O对单个石墨微晶或微晶群形成刻蚀而生成不同孔径的孔隙，活化过程中反应生成的小分子气体，如CO、CO2、H2、H2O、H2S等，沿着已有孔道流出的过程中，因高温膨胀而起到扩孔的作用。另外，在活化的过程中，会有金属钾蒸汽产生。金属钾蒸汽将进入石墨层间，发挥造孔、扩孔的作用。

[0017] 由于金属钾蒸汽十分活跃，与空气直接接触会爆炸。为了避免爆炸的发生，在整个活化过程中要通入氮气，以阻止金属钾蒸汽与空气直接接触。

[0018] 为了进一步提高本发明之系统的完全性，优选地，在本发明的系统中，其活化炉进一步包括第二出气口，该第二出气口处设有防爆阀，而且上述的氮气气幕位于该防爆阀的内侧。

[0019] 这样，当活化炉内的压力超过一定限度，防爆阀门自动打开。这样设置有两个作用：一是当气体压力小时，挡住活化炉的第二出气口，作为阻止活化炉内的气体溢出的屏障；二是当活化炉内的气体剧烈膨胀超过一定的限度(例如3公斤)时，自动打开，避免活化炉炸膛。

[0020] 氮气气幕位于防爆阀的内侧，与防爆阀门形成了阻止活化炉内的气体溢出的两道屏障。这样即使防爆阀门打开，在氮气气幕的阻挡下，活化炉内的气体仍然无法溢出。

[0021] 整个反应过程中及反应后，活化炉内的气体通入到第一回收装置内进行回收。第一回收装置内的吸收液(例如水)将吸收气体中的KOH蒸汽、K2CO3蒸汽、K2O蒸汽及高温钾蒸汽，以避免这些具有污染性、腐蚀性、爆炸性的危险气体通入大气中。

[0022] 根据本发明的一实施方式，活化炉设有竖直的气体管道；该气体管道顶端的出口为第二出气口，该第二出气口处设有防爆阀；该气体管道的侧壁、第二出气口的下方开有氮气进气口。氮气进气口位于防爆阀门之下，不断通入的高压氮气在氮气进气口处形成氮气气幕。

[0023] 根据本发明的另一实施方式，第一回收装置的底部设有回收液出口及连接于该回收液出口的第一回收管道，该第一回收管道上设有阀门。设置该第一回收管道可以方便地收集第一回收装置内的高浓度溶液，以便于进行回收利用。

[0024] 根据本发明的另一实施方式，该制备系统还可包括第二回收装置；该第二回收装置为设有进料口、排气口、过滤网的容器；进料口设于第二回收装置侧壁、过滤网的下方，并通过第三连接管道与第一回收装置的出料口相连通；排气口设置于第二回收装置的顶部、过滤网的上方，排气口外可连接排气管道。第三连接管道的长度较长，这样第一回收装置内的气体在经过第三连接管道的过程中，有充分的时间冷却。冷却后得到的KOH颗粒、K2CO3颗粒、K2O颗粒其它粉尘被过滤网过滤，以确保经排气口排出的气体无污染。

[0025] 根据本发明的另一实施方式，第二回收装置的底部设有物料回收口及连接于该物料回收口的第二回收管道，该第二回收管道上设有阀门。设置该第二回收管道可以方便地收集第二回收装置内的固体颗粒及粉尘。

[0026] 根据本发明的另一实施方式，活化炉为间歇式活化炉，其侧面设有能打开的端盖。打开端盖后将盛有活化剂及待活化的炭颗粒的原料容器放入活化炉内，然后关上端盖进行活化反应。由于端盖与炉内相连，且端盖通常为钢制，为了避免端盖温度过高对人员、设备产生危险，该端盖上设有用于通冷却水的水冷管道。

[0027] 根据本发明的另一实施方式，活化炉上设有压力表，用于显示火化炉内的压力；第一回收装置上设有水位计，用于显示第一回收装置内的水位。

[0028] 根据本发明的另一实施方式，第一回收装置上设有压力调节阀，用于调节活化炉内的压力。

[0029] 根据本发明的另一实施方式，活化炉内的加热装置具体可为一条或多条电加热丝。

[0030] 根据本发明的另一实施方式，活化炉还包括用于控制加热装置的加热控制柜，以实现精确控制加热温度及加热时间。

[0031] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0032] 1、通过设置第一回收装置，使活化炉内的碱蒸汽得到有效的回收，避免了碱蒸汽直接排到大气中污染环境及带来安全隐患；

[0033] 2、通过设置第二回收装置，使碱蒸汽冷却后得到的碱颗粒被过滤并回收，同时避免了粉尘排入大气中；

[0034] 3、通过设置防爆阀门，使防爆阀门在活化炉内的压力达到预定值时自动打开，避免了活化炉内压力过大而发生爆炸；

[0035] 4、氮气气幕位于防爆阀的内侧，即使防爆阀门打开，仍然可以阻挡活化炉内的气体溢出。

[0036] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

[0037] 图1是本发明的具体实施例沿着其中轴线的纵向截面的结构示意图。

具体实施方式

[0038] 如图1所示，本发明的具体实施例，包括：活化炉1、氮气供应装置2、第一回收装置3、第二回收装置4。

[0039] 其中，活化炉1为密闭容器，其内设有原料容器如镍坩锅101、加热装置如多条电加热丝102；其顶端设有竖直的气体管道103，气体管道103顶端的出口为第二出气口，该第二出气口处设有防爆阀104，当活化炉内的气体剧烈膨胀超过一定的限度时，防爆阀104自动打开。气体管道103的侧壁、第二出气口的下方设有氮气进气口105。活化炉1的炉体上设有第一出气口106；第一出气口处106连接有第二连接管道107；活化炉1为间歇式活化炉，其侧面设有能打开的端盖108，端盖上设有用于通冷却水的水冷管道(图中未示)。活化炉1上设有用于显示炉内的压力表109。活化炉1还包括用于控制电加热丝102的加热控制柜110，以实现精确控制加热温度及加热时间。

[0040] 氮气供应装置2通过第一连接管道201与活化炉1的氮气进气口105相连通；

[0041] 第一回收装置3为密闭容器，其内设有吸收液306，第二连接管道107插进第一回收装置3内，并延伸到吸收液306的液面以下；吸收液306液面的上部、第一回收装置3的顶部设有出气口301。第一回收装置3的底部设有回收液出口302及连接于该回收液出口302的第一回收管道303，该第一回收管道303上设有阀门。第一回收装置3上设有用于显示装置内水位的水位计304，以及用于调节活化炉1内压力的压力调节阀305。

[0042] 第二回收装置4为密闭容器，其设有进料口401、物料回收口402、排气口403、过滤网405。进料口401设于第二回收装置4的侧壁、过滤网405的下方，并通过第三连接管道404与第一回收装置3的出气口301相连通；物料回收口402位于第二回收装置4的底部；
排气口403设置于第二回收装置4的顶部、过滤网405的上方。排气口403外连接有排气管道408。第三连接管道404的长度较长，这样第一回收装置3内的气体在经过第三连接管道404的过程中，有充分的时间冷却。第二回收管道406连接于物料回收口402，该第二回收管道406上设有阀门。

[0043] 虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的发明范围所涵盖。