一種精確控制臥式物理活化反應器及工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種活化反應裝置，特別涉及一種精確控制邸式物理活化反應器及工 藝。
【背景技術】
[0002] 活性炭尤其是高比表面積活性炭具有發達的微孔結構和大的吸附容量，因而在燃 料氣存儲、氣體分離、催化反應等方面具有巨大的應用潛力。近年來，對具有高比表面積和 特定孔隙結構活性炭的需求越來越多。我們生物質能源行業熱解的產物一生物質炭資源 豐富，價格低廉，且碳含量高，灰分、揮發份低，是生產中高檔炭的優質原料。但由于生物質 炭含娃等鹽類結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] 現有技術中對生物質炭的活化多采用化學活化的方法，即先進行化學反應再進 行高溫（約300~40(TC)的活化，從而生成活性炭。然而化學的方法，由于發生化學活化 需要加入除強堿外的其他藥劑參與反應，最終會產生雜質，對活性炭產品的品質有影響，炭 品質差，檔次底、用途窄的缺陷。
[0004] 此外現有化學活化的設備是間歇式生產設備，活化時需要爐內升溫至40(TC、將爐 口打開、進料、活化、冷卻至10(TC左右、爐口打開、出料。此過程為間歇式生產，生產循環周 期長；出料前將爐內冷卻到10(TC左右，造成能量的極大浪費，且冷卻過程較難快速實現。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是；解決現有技術中化學活化生物質炭的缺陷，開發一種精確控制 邸式物理活化反應器，實現活性炭的高溫物理活化。
[0006] 實現本發明目的的技術方案是；一種精確控制邸式物理活化反應器，包括依次焊 接的進料裝置、反應器殼體、出料冷卻裝置，所述進料裝置為螺桿進料裝置；所述反應器殼 體為耐高溫的圓柱形空腔，其內部安裝有進出導料裝置，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] 上述的精確控制邸式物理活化反應器，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] 上述的精確控制邸式物理活化反應器，所述導料裝置為耐高溫不鎊鋼螺旋葉片， 可實現正反向旋轉達到反應器進、出料功能要求；所述加熱保溫裝置包括安裝在反應器殼 體外周上的加熱元件例如為電加熱絲，W及固定在加熱元件外的保溫層，如娃酸鉛棉。
[0009] 上述的精確控制邸式物理活化反應器，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在氣 相出口處，形成堵塞，發生安全事故。有了尾氣折流板則會攔截炭粉，同時也攔截固相出口 可能產生的水汽等。
[0010] 上述的精確控制邸式物理活化反應器，固相出口冷卻腔體內具有多塊沿著出料方 向的冷卻直板，其里面通有冷卻水，沿出料方向設置冷卻直板，既不妨礙出料，也可W對物 料進行冷卻。
[0011] 上述的精確控制邸式物理活化反應器，所述出料冷卻裝置內壁上裝有可W轉動的 擋料板，通過其轉動可W將反應器殼體與出料冷卻裝置連通或隔開。活化時關閉擋料板可 W阻斷裂解產生的裂解氣，并且可W阻斷熱量流失，需要出料時打開擋料板則可W順利出 料。
[0012] 上述的精確控制邸式物理活化反應器，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，另一端口埋設于水中的深度為2~3厘 米。此深度是發明人精確設計的，過深則氣體無法排出，過淺則空氣容易倒入到活化反應器 內。生物質炭高溫活化時易產生易燃生物質裂解氣，如果空氣倒入則極易發生爆燃等安全 事故。
[0013] 上述精確控制邸式物理活化反應器，所述氮氣吹掃管數量為2個，保證吹掃效率， 節省生產時間。
[0014] 上述精確控制邸式物理活化反應器，所述固相出口冷卻腔體內固相排出口下方具 有閥Π，閉合閥口時可W將反應器殼體中排出的固體物料滯留在固相出口冷卻腔體內進行 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瓣進而引發故障。
[0015] 一種使用上述任一所述精確控制邸式物理活化反應器活化生物質炭的工藝；初次 使用活化反應器時，加熱升溫的過程為；用不少于半小時緩慢升溫至10(TC，然后用1~2 小時升溫至750~85(TC;進料時將質量比例為1:3的生物質炭粉與氨氧化鋼混合均勻后加 料然后進行活化3小時左右，例如3. 5小時、4小時或2. 5小時；活化溫度為750~85(TC; 進料和出料前均通過氮氣吹掃管（13)進行氮氣吹掃。
[0016] 本發明具有積極的效果；（1)本發明采用精確控制原理實現生物質炭常壓高溫物 理活化反應，改變了W往活性炭生產主要依靠化學反應來實現的慣例；（2)解決了生物質 炭化學法活化得到的活性炭品質差，檔次底、用途窄的缺陷，給生物質能源行業炭深加工發 展注入活力；（3)送種精確控制邸式物理活化反應器可實現半自動化連續生產，設備結構 穩定，產品質量好，環保節能；(4)送種精確控制邸式物理活化反應器利用冷卻、料封、氮封 及液封等連鎖控制裝置確保設備更安全可靠的運行（4)本發明工藝精確設計，合理的活化 溫度，加溫方法W及有效的氮氣吹掃，保證了安全生產，確保了高品質的活性炭產品。
【附圖說明】
[0017] 為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對 本發明作進一步詳細的說明，其中
[0018]圖1為本發明的結構示意圖；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圖。
[001引其中，
[0020] 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；
[0021] 20反應器殼體；
[002引 30出料冷卻裝置，31氣相出Π冷卻腔體，32固相出Π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閥口；
[002引導料裝置40 ;
[0024] 50加熱保溫裝直,51加熱兀件,52保溫層。
【具體實施方式】[002引（實施例1)
[0026] -種精確控制邸式物理活化反應器，包括依次焊接的進料裝置10、反應器殼體 20、出料冷卻裝置30,W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W通過上下的冷卻水進出口更換冷卻水。所述反應器殼體20為耐高溫的圓 柱形空腔，其內部安裝有進出導料裝置40其為雙向耐高溫不鎊鋼螺旋葉片，其正向旋轉活 化，反向旋轉出料，外周上固定有加熱保溫裝置50,包括安裝在反應器殼體20外周上的加 熱元件51例如為電加熱絲，W及固定在加熱元件52外的保溫層為娃酸鉛鹽；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 設置冷卻直板，即不妨礙出料，也可W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,其內有冷卻水，并可W通過上下的進出口更換冷卻水。
[0027] 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在 氣相出口 311處，形成堵塞，發生安全事故。有了尾氣折流板則會攔截炭粉，同時也攔截固 相出口可能產生的水汽。
[0028] 出料冷卻裝置30內壁上裝有可W轉動的擋料板314,通過其轉動可W將反應器殼 體20與出料冷卻裝置30連通或隔開。活化時關閉擋料板314可W阻斷裂解產生的裂解氣 進入出料冷卻裝置內，并且可W阻斷熱量流失，需要出料時打開擋料板314則可W順利出 料。
[0029] 尾氣液封排放裝置312為設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于水中的深度為2. 5厘米。
[0030] 固相出口冷卻腔體32內固相排出口 321下方具有閥口 324,閉合閥口 324時可w 將反應殼體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瓣進而引發故障。
[0031] 使用上述設備時，初次使用活化反應器時，加熱升溫的過程為：用半小時緩慢升溫 至10(TC，然后用1. 5小時升溫至75(TC;開通氮氣通過氮氣吹掃管吹掃氮氣，將3kg炭粉和 1kg氨氧化鋼混合均勻后通過料斗加入活化反應器中，活化溫度為75(TC，活化時間3小時， 再進行氮氣吹掃，然后進行出料，關閉閥口 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，干燥得到經活化的生