一种活性炭炭化工艺装置系统及其方法.pdf

本发明涉及环保领域，具体涉及一种活性炭炭化工艺装置系统及其方法。一种活性炭炭化工艺装置系统，其特征在于：螺旋阶梯翅片式炭化塔及其配套装置。由于高温烟气与物料没有直接接触而产生反应，消除了爆炸的危险，提高了活性炭的得率。而且采用了塔式反应器的工作原理，从而高效的完成炭化过程，降低了能耗。通过调整落料盘的转速，使炭化生产过程可控、连续、高效。由于原料与产物始终在一个密闭的装置内反应，能够有效地防止高温有机蒸汽及粉尘泄漏，不会造成环境污染。同时炭化工艺装置系统有效分离了高温有机蒸气中的高附加值有机液体部分，高温有机蒸气中的常温不可凝的部分作为燃料提供自身所需的热能，节约了资源。

权利要求书
1.  一种活性炭炭化工艺装置系统，其特征在于：螺旋阶梯翅片式炭化塔及其配套装置。

2.  根据权利要求1所述的炭化塔包括塔体、设于塔体上顶端的储料罐和进料口、设于塔体上端部的高温有机蒸气出口、设于塔体下端部的落料盘组件，设于塔体下部的支撑柱，设于塔体底端的底座。

3.  根据权利要求1所述的翅片沿中心柱轴线方向呈螺旋阶梯式排列，翅片与中心柱为中空结构，翅片的一端与中心柱连接，另一端与通气管连接，通气管两端与相对应的两片翅片连接，相邻翅片平行且之间有一定间隙，方便高温有机蒸气流动，中心柱与落料盘组件连接。

4.  根据权利要求1所述配套装置包括旋风分离器、余热锅炉、冷凝器、除雾器、真空泵、储罐，燃烧机、缓冲罐、管道泵、储槽、提升机、洗气塔、通风机、烟囱、导流管、导气管、高温烟气管。

5.  根据权利要求1所述螺旋阶梯翅片式炭化塔的高温有机蒸气出口通过导流管与旋风分离器连接，旋风分离器通过导流管与余热锅炉连接，余热锅炉通过导流管与冷凝器连接，冷凝器通过导气管与除雾器连接，除雾器通过导气管与真空泵连接，真空泵通过导气管与储罐连接，储罐通过导气管与燃烧机连接，燃烧机通过高温烟气管与中心柱连接，中心柱通过高温烟气管与洗气塔连接，洗气塔通过高温烟气管与通风机连接，通风机通过高温烟气管与烟囱连接。

6.  根据权利要求1所述冷凝器通过导流管与缓冲罐连接，缓冲罐通过导流管与管道泵连接，管道泵通过导流管与储槽连接，提升机与螺旋阶梯翅片式炭化塔的进料口连接。

7.  一种活性炭炭化工艺方法，其特征在于：物料由提升机经螺旋阶梯翅片式炭化塔进料口进入储料罐，在重力的作用下落入翅片上，落料盘组件带动中心柱绕塔体中心轴线旋转，从而带动翅片旋转，由于翅片沿中心柱轴线方向呈螺旋阶梯式排列，物料在重力的作用下绕塔体中心轴线螺旋向下移动到落料盘组件，在这个过程中，翅片、通气管、中心柱在塔体这种隔绝空气的密闭空间中对物料进行加热，从而完成炭化过程，在物料炭化过程中产生的高温有机蒸气经由翅片之间的间隙在真空泵的拉动下，经高温有机蒸气出口进入旋风分离器除去颗粒物后进入余热锅炉、冷凝器，经余热锅炉、冷凝器冷却下来的液态物暂存于缓冲罐，经管道泵抽离进入储槽储存，经余热锅炉、冷凝器冷却下来的常温不可凝气体经真空泵输送至储罐储存，经燃烧机燃烧后产生高温烟气，高温烟气经高温烟气管进入螺旋阶梯翅片式炭化塔的中心柱，经翅片、通气管换热加热物料，尾气经洗气塔的净化后通过烟囱排放。

说明书一种活性炭炭化工艺装置系统及其方法
技术领域
    本发明涉及环保领域，具体涉及一种活性炭炭化工艺装置系统及其方法。
背景技术
人类使用活性炭的历史并不长，从第一次世界大战活性炭在防毒面具大规模使用开始，逐渐在环境保护治理领域发挥不可替代的作用。活性炭的生产通常分为炭化和活化两个相对独立的工序。大家知道，物料在高温炭化的过程会产生分子量分布较宽的气态产物，通常称之为高温有机蒸气。如何可靠回收这些易燃、易爆的高温有机蒸气，保证安全生产和避免造成环境污染；同时提高活性炭的炭化得率，从而提高生产效率并且使之能够连续自动生产，是制取活性炭装置研发的重要课题之一。中国发明专利（专利号为CN201120199121.5，专利名称为活性炭制备中采用自供热式双筒旋转炭化炉的炭化系统）公开了一种活性炭制备中采用自供热式双筒旋转炭化炉的炭化系统，特征在于燃烧装置，其具有进气口及出气口；双筒旋转炭化炉，其包括第一转筒及第二转筒、位于第一转筒内的加热装置、驱动第一转筒及第二转筒旋转的驱动装置，第二转筒套在第一转筒之外；燃气-烟气回路结构，其包括位于炭化炉的多个开口及连接于炭化炉和燃烧装置之间的气体管道。本实用新型通过设置燃气-烟气回路结构，使炭化过程中产生的可燃性气体从该燃气-烟气回路结构进入燃烧装置中燃烧，燃烧产生的高温烟气从该燃气-烟气回路结构中进入炭化炉，对炭化炉内的原料进行加热进而炭化。上述炭化炉回收了高温炭化的过程产生易燃、易爆高温有机蒸气，并把它们作为燃料燃烧提供物料炭化所需的热能，这是一个很好的办法，但是实际使用过程中由于可靠燃烧需要过量的空气，而过量空气中的没有燃烧耗尽的氧气与这些易燃、易爆高温有机蒸气剧烈反应，在炉内较小的空间内，极易发生爆炸。同时氧气与碳反应会生成易燃、易爆、有毒气体CO，而且高温条件下的两个转筒很难有可靠的密封，这些易燃、易爆、有毒有机蒸汽和CO会溢出引起安全事故，同时对环境排放有毒、有害污染物，另外其粉尘的溢出也会对环境造成污染。还有有机蒸气经燃烧装置燃烧后，一方面有机蒸气可分离的高附加值部分没有利用，而另一方面燃烧后的尾气没有进行净化处理即排放会对环境造成污染。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种活性炭炭化工艺装置系统及其方法，该装置系统及其方法能可靠回收物料在高温炭化的过程产生的易燃、易爆高温有机蒸气，保证安全生产和避免造成环境污染；同时提高活性炭的炭化得率，从而提高生产效率并且使之能够连续自动生产。
本发明所采取的技术方案是：螺旋阶梯翅片式炭化塔及其配套装置，其特征在于：炭化塔包括塔体、设于塔体上顶端的储料罐和进料口、设于塔体上端部的高温有机蒸气出口、设于塔体下端部的落料盘组件，设于塔体下部的支撑柱，设于塔体底端的底座。
所述翅片沿中心柱轴线方向呈螺旋阶梯式排列，所述翅片与中心柱为中空结构。所述翅片的一端与中心柱连接，另一端与通气管连接。所述通气管两端与相对应的两片翅片连接。相邻翅片平行且之间有一定间隙，方便高温有机蒸气流动。所述中心柱与落料盘组件连接。
所述配套装置包括旋风分离器、余热锅炉、冷凝器、除雾器、真空泵、储罐，燃烧机、缓冲罐、管道泵、储槽、提升机、洗气塔、通风机、烟囱、导流管、导气管、高温烟气管。
所述螺旋阶梯翅片式炭化塔的高温有机蒸气出口通过导流管与旋风分离器连接，旋风分离器通过导流管与余热锅炉连接，余热锅炉通过导流管与冷凝器连接，冷凝器通过导气管与除雾器连接，除雾器通过导气管与真空泵连接，真空泵通过导气管与储罐连接，储罐通过导气管与燃烧机连接，燃烧机通过高温烟气管与中心柱连接，中心柱通过高温烟气管与洗气塔连接，洗气塔通过高温烟气管与通风机连接，通风机通过高温烟气管与烟囱连接。
所述冷凝器通过导流管与缓冲罐连接，缓冲罐通过导流管与管道泵连接，管道泵通过导流管与储槽连接，提升机与螺旋阶梯翅片式炭化塔的进料口连接。
一种活性炭炭化工艺方法：物料由提升机经螺旋阶梯翅片式炭化塔进料口进入储料罐，在重力的作用下落入翅片上，落料盘组件带动中心柱绕塔体中心轴线旋转，从而带动翅片旋转，由于翅片沿中心柱轴线方向呈螺旋阶梯式排列，物料在重力的作用下绕塔体中心轴线螺旋向下移动到落料盘组件，在这个过程中，翅片、通气管、中心柱在塔体这种隔绝空气的密闭空间中对物料进行加热，从而完成炭化过程。在物料炭化过程中产生的高温有机蒸气经由翅片之间的间隙在真空泵的拉动下，经高温有机蒸气出口进入旋风分离器除去颗粒物后进入余热锅炉、冷凝器，经余热锅炉、冷凝器冷却下来的液态物暂存于缓冲罐，经管道泵抽离进入储槽储存。经余热锅炉、冷凝器冷却下来的常温不可凝气体经真空泵输送至储罐储存，经燃烧机燃烧后产生高温烟气，高温烟气经高温烟气管进入螺旋阶梯翅片式炭化塔的中心柱，经翅片、通气管换热加热物料。尾气经洗气塔的净化后通过烟囱排放。
由于高温烟气通过中心柱、翅片、通气管换热的方式加热物料，避免了高温烟气与物料的直接接触，消除了爆炸的危险。同时由于高温烟气与物料没有直接接触而产生反应，提高了活性炭的得率，不会产生CO这样易燃、易爆、有毒气体。而且采用了塔式反应器的工作原理，使物料与中心柱、翅片、通气管能够充分的传热，从而高效的完成炭化过程，降低了能耗。通过调整落料盘的转速，使炭化生产过程可控、连续、高效。由于原料与产物始终在一个密闭的装置内反应，能够有效地防止高温有机蒸汽及粉尘泄漏，不会造成环境污染。同时有效分离了高温有机蒸气中的高附加值有机液体部分，一方面节约了资源，另一方面高温有机蒸气中的常温不可凝的部分是分子量较小气体部分，燃值较高而且燃烧后容易生成水和二氧化碳，尾气处理系统可以可靠的保证尾气不会对环境造成污染。
附图说明
图1为本发明一种活性炭炭化工艺装置系统及其方法的工艺流程示意图。
图2为本发明螺旋阶梯翅片式炭化塔结构示意图。
1－进料口     2－储料罐      3－中心柱    4－高温有机蒸气出口
5－翅片    6－通气管    7－塔体    8－支撑柱
9－落料盘组件    10－底座    11- 旋风分离器    12-余热锅炉
13－冷凝器     14-除雾器    15-真空泵    16－储罐
17-燃烧机    18-缓冲罐     19-管道泵    20-储槽
21-提升机    22-洗气塔     23-通风机    24-烟囱
25-高温烟气管道    26-导气管     27-导流管。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1、图2所示，一种活性炭炭化工艺装置系统，该系统为螺旋阶梯翅片式炭化塔及其配套装置，所述炭化塔包括塔体7、设于塔体7上顶端的储料罐2和进料口1、设于塔体7上端部的高温有机蒸气出口4、设于塔体7下端部的落料盘组件9，设于塔体7下部的支撑柱8，设于塔体7底端的底座10。
所述翅片5沿中心柱3轴线方向呈螺旋阶梯式排列，所述翅片5与中心柱3为中空结构。所述翅片5的一端与中心柱3连接，另一端与通气管6连接。所述通气管6两端与相对应的两片翅片5连接。相邻翅片5平行且之间有一定间隙，方便高温有机蒸气流动。所述中心柱3与落料盘组件9连接。
所述配套装置包括旋风分离器11、余热锅炉12、冷凝器13、除雾器14、真空泵15、储罐16，燃烧机17、缓冲罐18、管道泵19、储槽20、提升机21、洗气塔22、通风机23、烟囱24、导流管27、导气管26、高温烟气管25。
所述螺旋阶梯翅片式炭化塔的高温有机蒸气出口4通过导流管27与旋风分离器11连接，旋风分离器11通过导流管27与余热锅炉12连接，余热锅炉12通过导流管27与冷凝器13连接，冷凝器13通过导气管26与除雾器14连接，除雾器14通过导气管26与真空泵15连接，真空泵15通过导气管26与储罐16连接，储罐16通过导气管26与燃烧机17连接，燃烧机17通过高温烟气管25与中心柱3连接，中心柱3通过高温烟气管25与洗气塔22连接，洗气塔22通过高温烟气管25与通风机23连接，通风机23通过高温烟气管25与烟囱24连接。
所述冷凝器13通过导流管27与缓冲罐18连接，缓冲罐18通过导流管27与管道泵19连接，管道泵19通过导流管27与储槽20连接，提升机21与螺旋阶梯翅片式炭化塔的进料口1连接。
实施例2
一种活性炭炭化工艺方法：物料由提升机21经螺旋阶梯翅片式炭化塔进料口1进入储料罐2，在重力的作用下落入翅片5上，落料盘组件9带动中心柱3绕塔体7中心轴线旋转，从而带动翅片5旋转，由于翅片5沿中心柱3轴线方向呈螺旋阶梯式排列，物料在重力的作用下绕塔体7中心轴线螺旋向下移动到落料盘组件9，在这个过程中，翅片5、通气管6、中心柱3在塔体7这种隔绝空气的密闭空间中对物料进行加热，从而完成炭化过程。在物料炭化过程中产生的高温有机蒸气经由翅片5之间的间隙在真空泵15的拉动下，经高温有机蒸气出口4进入旋风分离器11除去颗粒物后进入余热锅炉12、冷凝器13，经余热锅炉12、冷凝器13冷却下来的液态物暂存于缓冲罐18，经管道泵19抽离进入储槽20储存。经余热锅炉12、冷凝器13冷却下来的常温不可凝气体经真空泵15输送至储罐16储存，经燃烧机17燃烧后产生高温烟气，高温烟气经高温烟气管25进入螺旋阶梯翅片式炭化塔的中心柱3，经翅片5、通气管6换热加热物料。尾气经洗气塔22的净化后通过烟囱24排放。