專利名稱：化學法制造活性炭的液相炭化技術的制作方法
技術領域：
本發明是關于化學法尤其是氯化鋅法生產活性炭的一種炭化新技術。
活性炭是一種無毒無味、不溶于酸堿及有機溶劑的固體吸附劑。活性炭被廣泛應用于化工、食品、醫藥、環保、農業、防化、電子、水處理以及貴重金屬提取等行業。
根據所使用的原料不同，活性炭的生產方法包括物理法和化學法。本發明是關于化學法生產活性炭過程中一種炭化新技術。在傳統的化學法生產活性炭過程中，采用的炭活化設備是平板爐或轉爐。平板爐存在著嚴重污染、機械化程度低、操作環境差、產品質量不穩定、能耗高等許多無法容忍的缺陷。與平板爐相比，轉爐機械化高，但也存在著能耗高、造價大、廢氣處理量大和污染嚴重等問題。
氯化鋅法生產活性炭已有相當長的歷史。由于其獨特的孔結構分布，用戶較為樂意用氯化鋅炭。所以，這一生產方法至今一直被沿用。這一方法存在的弊端也是顯而易見的—環境污染嚴重、能耗高、對金屬設備的嚴重腐蝕性、生產成本高等。
氯化鋅法生產活性炭的特點是炭化過程存在著一個相變。尤其是當鋅屑比較大時，相變非常明顯。相變是導致炭化料結渣(結成大顆粒)的直接原因。結渣會造成炭、活化操作以及后續的氯化鋅回收操作的困難。
從傳熱學的角度考慮，平板爐的傳熱方式似乎屬于固一固相傳熱，它是在耐火爐板和固體物料之間的傳熱。由于接觸面小，傳熱效果當然很差，這也是平板爐炭活化周期長的原因之一。而在回轉爐中，可以看成是氣—固相間的傳熱。由于高溫煙道氣體走上，鋅屑物料走下，兩相的接觸面也不是很大，又由于氣體熱容小，所以熱效率也不是很高。由于氯化鋅法的炭化過程所需的熱量占整個工藝總熱量的90％以上，提高這一過程的熱效率對解決氯化鋅法生產活性炭能耗高的問題具有重要意義。
針對目前技術及設備存在的諸多問題，本人發明了液相炭化技術。所謂“液相炭化技術”，就是指“鋅屑料”的炭化是在熱的液體介質中完成的。例如，經過氯化鋅溶液浸漬后的木屑，在螺旋輸送機輸送下從炭化罐上部進入，熱介質從炭化罐中部進入。浸漬料落入液相介質中，炭化所需的熱量由液體介質提供。很顯然，熱的液體介質直接將熱量傳遞給它所包圍的鋅屑料。由于物料與介質接觸面大，炭化相當迅速。液相炭化進行的時間約為10分鐘左右。炭化是在密閉的金屬炭化罐中進行的。從設備上部連續加入的鋅屑料在接觸到液體介質后，迅速分散，漂浮在介質的上層完成干燥、脫水和相變。隨著水分的蒸發和相變的完成，炭化料沉入介質中進一步炭化，然后隨液體介質一起從炭化罐下部離開炭化罐進入液固分離機。分離出的炭化料進入立式活化爐進行活化。而分離出的液體介質經加熱后再次進入炭化罐。這一方法得到的炭化料非常疏松，堆積重在0.4g/cm3左右。炭化過程產生的廢氣(主要為水蒸氣)從炭化器的上部排出后進入冷凝器冷凝，再作適當處理后排放。炭化過程所消耗的熱量大部分在冷凝過程中以熱水的形式得以回收。
為了回收方便，本發明采用固體石蠟為傳熱介質。由于熱的石蠟介質是與水互不相溶的而且化學性能較為穩定的有機液體，所以不用擔心物料對設備的腐蝕問題。
通過本發明，基本上解決了化學法尤其是氯化鋅法生產活性炭過程的大氣污染、能耗高、機械化水平低，設備腐蝕嚴重等問題。
權利要求
本發明是關于木質纖維原料(包括木屑、糠醛渣、玉米芯等其他農作物秸稈)化學法制造活性炭過程采用了有機溶劑的液相碳化技術。1，根據本發明，木質纖維原料在用化學活化劑浸漬后，在液相介質中完成炭化。其特征在于在炭化罐內，浸漬料直接與熱的液體介質接觸。液體熱介質提供炭化所需的熱量。
2，按權利要求1的液相炭化方法，其特征在于所使用的原料為木質纖維原料(包括木屑、糠醛渣、玉米芯等其他農作物秸稈)。
3，按權利要求1的液相炭化方法，其特征在于所使用的活化劑為氯化鋅。
4，按權利1的液相炭化方法，其特征在于木質纖維原料在用化學活化劑浸漬后，在液相介質中完成炭化。
5，按權利要求1、4的液相炭化方法，其特征在于使用有機液體熱介質為載熱體。
6，按權利要求1、4、5的液相炭化方法，其特征在于使用的熱液體介質為石蠟油(石蠟加熱后的液體)。
7，按權利要求1、4、的液相炭化方法，其特征在于炭化在熱液體介質中進行，化學浸漬料直接被熱介質包圍，從熱介質中獲得炭化所需熱量。
全文摘要
本發明是關于化學法尤其是氯化鋅法制造活性炭的一種新的炭化技術。在本發明中,采用了在有機液相中直接將木質纖維原料的化學浸漬料(鋅屑料)炭化的方法。采用這一方法解決了化學法制造活性炭過程的環境污染嚴重、能耗高、機械化水平低以及炭化料結渣等問題。
文檔編號C01B31/00GK1342602SQ0113271
公開日2002年4月3日 申請日期2001年9月3日 優先權日2001年9月3日
發明者賀德留 申請人:河南省林業科學研究所