用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，包括外熱式氧化爐、外熱式炭化爐、冷卻爐；外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)連接，外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統(tǒng)連接，除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；外熱式炭化爐的煙氣出口經(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)連接，外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)下活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率都得到提高，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤化工技術(shù)，尤其涉及一種用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭是一種多孔性炭素材料，具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大比表面積，被廣泛應用于吸附、分離、催化和電子等諸多領(lǐng)域，特別在環(huán)境保護水處理和氣體處理方面，活性炭質(zhì)材料用于煙氣凈化的特點是能同時脫除煙氣中的多種污染物，如S02、NOx、煙塵粒子、汞、二噁英、吠喃、重金屬、揮發(fā)性有機物及其他微量元素等。
[0003]采用壓塊成型法制造煤質(zhì)顆?；钚蕴康墓に嚻鹪从跉W美，從二十世紀九十年代初期開始，逐漸成為我國煤質(zhì)活性炭行業(yè)的熱點，國內(nèi)已有數(shù)條專業(yè)生產(chǎn)線投入運行。但歐美國家同類生產(chǎn)線中常見的氧化工序在國內(nèi)則被取消了。
[0004]最近十多年，原煤的預氧化處理對其最終制品活性炭性能的影響引起了活性炭工作者的極大關(guān)注，目前試驗表明，選用大同煙煤和高溫煤浙青為原料，采用壓塊成型法制造煤質(zhì)顆?；钚蕴俊．斨苽溥^程的其它工藝條件相同時，氧化預處理可使最終活性炭制品的水容量、碘吸附值、亞甲蘭吸附值和四氯化碳吸附率分別提高27~34%，134mg/g，86~9611^/^和9~13.5% (絕對算術(shù)差值)；當控制最終制品的性能為水容量106~119%，碘吸附值> 1050mg/g,亞甲蘭 吸附值> 225mg/g,四氯化碳吸附率67~75%時,氧化預處理可使活化工序的產(chǎn)品得率提高10%以上。不論對制品的吸附性能還是對產(chǎn)品的收率，氧化預處理都是絕對有利的(《煤炭轉(zhuǎn)化》2005年I月第28卷第I期)。以至于有人預言，未來的煤質(zhì)活性炭典型制造工藝將由氧化、炭化、活化三個主要環(huán)節(jié)構(gòu)成。
[0005]目前，節(jié)能環(huán)保已成為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的必然要求，國家對污染物排放的控制力度日益加強，對活性炭的需求越來越大，但大規(guī)模高品質(zhì)的活性炭生產(chǎn)還很缺乏。本發(fā)明綜合考慮國內(nèi)煤炭資源的特點和國外活性炭生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)缺點，在炭化處理的基礎上，提出通過氧化工藝，實現(xiàn)提高活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率的要求，并實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種高效、經(jīng)濟的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)下活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率都得到提高，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統(tǒng)連接，所述外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，所述外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接；[0009]所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)連接，所述外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，所述除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統(tǒng)連接，所述除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，所述焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；
[0010]所述外熱式炭化爐的煙氣出口經(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)連接，所述外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。
[0011]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，由于包括外熱式氧化爐，外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統(tǒng)連接，外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接；外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)連接，外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統(tǒng)連接，除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；外熱式炭化爐的煙氣出口經(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)連接，外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)下活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率都得到提高，并能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例提供的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。
[0014]本發(fā)明的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，其較佳的【具體實施方式】是:
[0015]包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統(tǒng)連接，所述外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，所述外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接；
[0016]所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)連接，所述外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，所述除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統(tǒng)連接，所述除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，所述焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接；
[0017]所述外熱式炭化爐的煙氣出口經(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)連接，所述外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。
[0018]所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別為外熱式回轉(zhuǎn)窯，所述外熱式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部設置抄板，并采用分段加熱。
[0019]所述冷卻爐設有脫鹽水冷卻系統(tǒng)。[0020]所述煤基成型料的揮發(fā)份為30~40 %、水分< 2 %、硬度≤90 %、粒度分布范圍為
3.35~0.60mm、堆積比重為650~750kg/m3、溫度為常溫。
[0021]在所述外熱式氧化爐內(nèi)，經(jīng)加熱后的環(huán)境空氣對所述煤基成型料進行干燥，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發(fā)份，并對所述煤基成型料的表面進行氧化。
[0022]在所述外熱式炭化爐內(nèi)，將所述外熱式氧化爐制得的氧化料制成半焦，將揮發(fā)份降低至15.0~22.0%、焦油產(chǎn)率≤2%、硬度≤90%、粒度分布范圍3.35~0.425mm。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點在于:(1)可實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率；(2)氧化工藝有利于提高活性炭制品的吸附率和產(chǎn)品得率；(3)采用了低成本的空氣作為氧化劑，有利于節(jié)省成本；(4)采用內(nèi)設抄板的外熱式回轉(zhuǎn)窯，降低了產(chǎn)品的破損，提高了產(chǎn)率；(5)采用分段加熱，物料溫度在窯內(nèi)近似線性分布；(6)針對外熱式回轉(zhuǎn)窯熱效率低的缺點，采用循環(huán)供熱方式，提高了能源利用率，降低了運行成本。
[0024]具體實施例:
[0025]如圖1所示，壓塊成型料為煤制壓塊成型料，揮發(fā)份30~40%，水分≤2%，硬度≤90%，粒度分布范圍3.35~0.60mm，堆積比重650~750kg/m3，溫度常溫，處理量為2萬噸/年。成型料在氧化爐內(nèi)與預熱的氧化空氣(約250°C)發(fā)生接觸，主要起干燥和氧化作用，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發(fā)份，并對成型料表面進行氧化，形成氧化料，其中揮發(fā)份含量為為28~38%，硬度≤90%，粒度分布范圍3.35~0.425mm，堆積比重650~750kg/m3，溫度約200~300°C。氧化爐產(chǎn)出的氧化料經(jīng)鏈斗輸送機直接送入炭化爐，隔絕空氣加熱形成焦炭，其中揮發(fā)份含量為15.0~22.0%，焦油產(chǎn)率< 2%，硬度> 90%，粒度分布范圍3.35~0.425_，堆積比重為650~750kg/m3，溫度約500~600°C，爐內(nèi)壓力為100Pa±20Pa。炭化爐產(chǎn)出的炭化料直接進入冷卻滾筒，通過脫鹽水冷卻至150°C后輸送至活化系統(tǒng)進行活性炭的制備。
[0026]氧化爐中氧化空氣與煤基成型料發(fā)生反應后形成了氧化尾氣，主要成分為空氣，含有煤粉、少許揮發(fā)份及水分，經(jīng)除塵后的氧化尾氣送入焚燒爐進行焚燒，收集的煤粉經(jīng)氣力輸送至壓塊成型系統(tǒng)循環(huán)利用。氧化料在炭化爐內(nèi)經(jīng)密閉加熱生成了炭化尾氣，主要成分為CH4及其同系物，還有H2XO2、CO及不飽和烴，熱值≤6000kCal/Nm3，直接送入焚燒爐焚燒，產(chǎn)生的高溫煙氣用于氧化爐和炭化爐的加熱熱源。
[0027]炭化爐排出的加熱煙氣在換熱器內(nèi)與氧化空氣進行換熱后，與氧化爐排出的加熱煙氣混合后一同進入煙氣凈化系統(tǒng)。凈化后的煙氣滿足污染物排放標準要求后排空。
[0028]預熱后的氧化空氣一部分進入氧化爐對壓塊成型料進行氧化，另一部分進入焚燒爐作為助燃風。
[0029]以上就是低變質(zhì)煙煤在本實施例中的實施過程。
[0030]綜上所述，本實施例中的煤基壓塊成型料經(jīng)氧化預處理后，消除了塑性和膨脹性，并使封閉的原始空隙被逐漸打開，獲得發(fā)達的初始空隙結(jié)構(gòu)，再經(jīng)炭化處理后，獲得更大的孔隙度，從而使活性炭制備的吸附性和產(chǎn)品得率獲得提高。
[0031]加熱系統(tǒng)采用分段加熱和循環(huán)供熱的方式，從而在保證節(jié)能降耗的同時獲得良好的溫度工況。
[0032]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，其特征在于，包括外熱式氧化爐，所述外熱式氧化爐的煤基成型料進料口與壓塊成型系統(tǒng)連接，所述外熱式氧化爐的氧化料出料口與外熱式炭化爐的進料口連接，所述外熱式炭化爐的炭化料出料口與冷卻爐的進料口連接，所述冷卻爐的出料口與活化系統(tǒng)連接； 所述外熱式氧化爐的煙氣出口與煙氣凈化系統(tǒng)連接，所述外熱式氧化爐的氧化尾氣出口與除塵裝置連接，所述除塵裝置的煤粉出口與所述壓塊成型系統(tǒng)連接，所述除塵裝置的氧化尾氣出口與焚燒爐連接，所述焚燒爐的高溫煙氣出口與所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別連接； 所述外熱式炭化爐的煙氣出口經(jīng)換熱器與所述煙氣凈化系統(tǒng)連接，所述外熱式炭化爐的炭化尾氣出口與所述焚燒爐連接，所述換熱器的高溫空氣出口與所述外熱式氧化爐和焚燒爐分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述外熱式氧化爐和外熱式炭化爐分別為外熱式回轉(zhuǎn)窯，所述外熱式回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部設置抄板，并采用分段加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻爐設有脫鹽水冷卻系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述煤基成型料的揮發(fā)份為30~40%、水分< 2%、硬度> 90%、粒度分布范圍為3.35~0.60mm、堆積比重為650~750kg/m3、溫度為常溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述外熱式氧化爐內(nèi)，經(jīng)加熱后的環(huán)境空氣對所述煤基成型料進行干燥，去除壓塊成型料中的水分和部分揮發(fā)份，并對所述煤基成型料的表面進行氧化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于煤基活性炭制備的氧炭化預處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述外熱式炭化爐內(nèi)，將所述外熱式氧化爐制得的氧化料制成半焦，將揮發(fā)份降低至15.0~22.0%、焦油產(chǎn)率≤2%、硬度≥90%、粒度分布范圍3.35~0.425mm。
【文檔編號】C01B31/08GK103922333SQ201410178114
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】齊景智, 馬委元, 岳云飛 申請人:北京華福神霧工業(yè)爐有限公司