一種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置。該裝置包括水洗器、干燥器、粉碎機(jī)、原料預(yù)熱器、換熱器、原料混合罐、真空過濾機(jī)、炭化爐、活化爐、冷卻器、廢熱鍋爐；本實(shí)用新型采用磷酸活化法和煙氣余熱加熱物料且供給外界，剩余蒸汽能量還能進(jìn)入原料預(yù)熱器中充分利用的方法，解決了單位產(chǎn)量能耗大、廢氣排放量大、污染環(huán)境等問題。本實(shí)用新型中熱能利用率大大提升，炭化爐活化爐煙氣循環(huán)利用，干燥器產(chǎn)生的高溫水蒸氣也得到了充分利用，故熱能利用率很高。
【專利說明】
一種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及活性炭制備及化工工藝流程領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]活性炭是一種具有特殊微晶結(jié)構(gòu)、發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、巨大比表面積和較強(qiáng)吸附能力的含碳材料，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)。而由煤炭、木材等為原料制備的活性炭成本過高，且國家近年來開始實(shí)施保護(hù)森林、限制采礦的政策，限制了其使用。為此人們試圖尋找用其他原料代替煤炭、木材等制備活性炭。
[0003]同時，隨著我國中醫(yī)藥事業(yè)的蓬勃發(fā)展，中藥的大量創(chuàng)新，以及人們對健康水平追求的逐步提高，中草藥和中成藥的使用量日益增加。但是，隨之帶來了一個不容小覷的問題，就是中藥渣的廢氣量日漸增加。目前，國內(nèi)多數(shù)中藥材廠藥渣的處理采用填埋或作為固體廢物任意排放，不僅污染環(huán)境，而且浪費(fèi)資源。采用多種途徑回收利用中藥材廢渣將成為關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0004]因此，利用中藥渣生產(chǎn)活性炭的方法既可以解決中藥渣的處理問題，又可以解決活性炭的原料來源成本高的問題。但目前中藥渣生產(chǎn)活性炭的方法并沒有具體的工藝流程，主要還是停留在實(shí)驗(yàn)室階段。本實(shí)用新型就是針對中藥渣生產(chǎn)活性炭的方法而提出的工藝流程，從而降低活性炭工藝對木材、煤炭原料的依賴性及降低其成本，使國內(nèi)的活性炭能更廣泛應(yīng)用?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型一種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置，解決的技術(shù)問題是目前用木材、煤炭生產(chǎn)活性炭成本高昂，原料利用率低，單位產(chǎn)量耗能大等問題。
[0006]本實(shí)用新型技術(shù)方案如下。
[0007]—種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置，包括第一水洗器、原料預(yù)熱器、原料混合罐、真空過濾機(jī)、炭化爐、活化爐、冷卻器、酸洗器和水洗器；
[0008]所述第一水洗器與原料預(yù)熱器連接；所述原料預(yù)熱器出口與原料混合罐入口連接，原料混合罐出口與真空過濾機(jī)入口連接;所述真空過濾機(jī)固體出口與炭化爐進(jìn)料入口連接;所述炭化爐物料出口與活化爐進(jìn)料入口連接;所述活化爐與冷卻器、酸洗器、水洗器順次連接。
[0009]上述裝置中，還包括第一干燥器、粉碎機(jī)、第二干燥器和第三干燥器；
[0010]所述第一干燥器與第一水洗器連接;所述第一干燥器蒸汽出口與原料預(yù)熱器的蒸汽進(jìn)口的一端連接;所述第一干燥器的物料出口與粉碎機(jī)連接，所述粉碎機(jī)與原料預(yù)熱器連接;所述第二干燥器進(jìn)料入口與真空過濾機(jī)固體出口連接，第二干燥器固體出口與炭化爐進(jìn)料入口連接，所述第二干燥器的蒸汽出口與原料預(yù)熱器連接;所述第三干燥器與水洗器連接，所述第三干燥器蒸汽出口與原料預(yù)熱器連接。
[0011]上述裝置中，還包括所述裝置還包括第一換熱器、第二換熱器和廢熱鍋爐；
[0012]所述第一換熱器與活化爐煙氣出口連接，并與炭化爐煙氣進(jìn)口連接;所述炭化爐尾氣出口與第一換熱器的一端連接，所述第一換熱器的另一端與廢熱鍋爐燃燒段進(jìn)口連接;所述廢熱鍋爐的尾部氣體分流器的煙氣一端與活化爐的煙氣進(jìn)口連接，廢熱鍋爐的尾部氣體分流器的水蒸氣一端與原料預(yù)熱器的蒸汽進(jìn)口的一端連接;所述第二換熱器的一端與冷卻器冷卻下口連接，第二換熱器的另一端與冷卻器的冷卻上口連接，第二換熱器的蒸汽出口與原料預(yù)熱器連接。
[0013]上述裝置中，還包括第一栗和第二栗；所述第一栗設(shè)置于炭化爐尾氣出口與第一換熱器之間；所述第二栗設(shè)置于第二換熱器與冷卻器的冷卻下口之間。
[0014]—種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的方法，包括如下步驟:
[0015]中藥渣根莖首先經(jīng)過水洗至中性后，置于第一干燥器中烘干，然后利用粉碎機(jī)將烘干的藥渣粉碎，與活化劑混合后進(jìn)入原料預(yù)熱器加熱至微沸后進(jìn)入原料混合罐浸泡；
[0016]浸泡完成后經(jīng)真空過濾機(jī)過濾，剩余的活化劑進(jìn)入磷酸回收裝置，藥渣進(jìn)入第二干燥器中烘干后進(jìn)入炭化爐炭化，然后進(jìn)入活化爐活化;經(jīng)過炭化活化后藥渣即可成為活性炭，活性炭進(jìn)入冷卻器冷卻至室溫后先經(jīng)酸洗塔用稀鹽酸酸洗然后進(jìn)入水洗塔用蒸餾水水洗至中性，然后讓活性炭進(jìn)入第三干燥器中干燥，即可得到活性炭產(chǎn)品。
[0017]上述方法中，所述活化劑為磷酸溶液;所述磷酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%?65%;所述磷酸溶液與中藥渣根莖的質(zhì)量比為:磷酸活化劑:中藥渣根莖=(4?6): 1。
[0018] 上述方法中，所述第一干燥器的平均溫度為100 °0110 °C，烘干時間為24?25h;所述原料混合罐的浸泡時間為24?25h;所述第二干燥器的平均溫度為55°C>65°C，烘干時間為 lh?1.2h;所述炭化爐平均溫度為40(r〇45(TC，炭化時間為10?13min;所述活化爐平均溫度為800°0850°C，活化時間為10?15min;所述第三干燥器的平均溫度為100°0110°C，烘干時間為24?25h。
[0019]上述方法中，活化爐尾氣經(jīng)第一換熱器換熱后進(jìn)入炭化爐，提供炭化所需的熱量， 炭化爐尾氣則在廢熱鍋爐的燃燒爐中燃燒；燃燒爐尾部設(shè)置氣體分流器，一部分高溫氣體通過廢熱鍋爐產(chǎn)生水蒸氣，另一部分則返回活化爐，提供熱量和活化氣體;冷卻器采用氮?dú)膺M(jìn)行冷卻，氮?dú)饨?jīng)第二換熱器換熱后循環(huán)使用;第二換熱器的產(chǎn)生的水蒸氣、廢熱鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣與第一干燥器產(chǎn)生的水蒸氣、第三干燥器產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入原料預(yù)熱器，為原料預(yù)熱器提供熱量。
[0020]上述方法中，第二干燥器產(chǎn)生的富含磷酸的蒸汽通入原料預(yù)熱器進(jìn)料口進(jìn)行重新利用。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為:[〇〇22]1、本裝置基本廢氣排放很少；[〇〇23]2、本裝置生產(chǎn)的活性炭碘吸附質(zhì)達(dá)到668.32mg/g，優(yōu)于目前市售優(yōu)質(zhì)活性炭；
[0024]3、熱能利用率大大提升，傳統(tǒng)的節(jié)能工藝主要是利用尾氣余熱產(chǎn)生水蒸氣，但存在著蒸汽熱能利用率低等問題。而該工藝是煙氣余熱加熱物料且供給外界，剩余蒸汽能量還能進(jìn)入原料預(yù)熱器中充分利用，故熱能利用率很高。同時由于煙氣的重復(fù)利用，本工藝的廢氣排放很少。【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型中節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0027]如圖1所示，圖中各個部件如下:第一水洗器1、第一干燥器2、粉碎機(jī)3、原料預(yù)熱器 4、原料混合罐5、真空過濾機(jī)6、第二干燥器7、炭化爐8、活化爐9、冷卻器10、酸洗器11、水洗器12、第三干燥器13、廢熱鍋爐14、第一換熱器15、第二換熱器16。[〇〇28]本實(shí)用新型的連接關(guān)系如下:
[0029]—種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置，包括第一水洗器1、原料預(yù)熱器4、原料混合罐5、真空過濾機(jī)6、炭化爐8、活化爐9、冷卻器10、酸洗器11和水洗器12;所述第一水洗器1與原料預(yù)熱器4連接;所述原料預(yù)熱器4出口與原料混合罐5入口連接，原料混合罐5出口與真空過濾機(jī)6入口連接；所述真空過濾機(jī)6固體出口與炭化爐8進(jìn)料入口連接;所述炭化爐8物料出口與活化爐9進(jìn)料入口連接;所述活化爐9與冷卻器10、酸洗器11、水洗器12順次連接。還包括第一干燥器2、粉碎機(jī)3、第二干燥器7和第三干燥器13;所述第一干燥器2與第一水洗器1連接;所述第一干燥器2蒸汽出口與原料預(yù)熱器4的蒸汽進(jìn)口的一端連接;所述第一干燥器2的物料出口與粉碎機(jī)3連接，所述粉碎機(jī)3與原料預(yù)熱器4連接;所述第二干燥器7 進(jìn)料入口與真空過濾機(jī)6固體出口連接，第二干燥器7固體出口與炭化爐8進(jìn)料入口連接，所述第二干燥器7的蒸汽出口與原料預(yù)熱器4連接;所述第三干燥器13與水洗器12連接，所述第三干燥器13蒸汽出口與原料預(yù)熱器4連接。還包括所述裝置還包括第一換熱器15、第二換熱器16和廢熱鍋爐14;所述第一換熱器15與活化爐9煙氣出口連接，并與炭化爐8煙氣進(jìn)口連接;所述炭化爐8尾氣出口與第一換熱器15的一端連接，所述第一換熱器15的另一端與廢熱鍋爐14燃燒段進(jìn)口連接;所述廢熱鍋爐14的尾部氣體分流器的煙氣一端與活化爐9的煙氣進(jìn)口連接，廢熱鍋爐14的尾部氣體分流器的水蒸氣一端與原料預(yù)熱器4的蒸汽進(jìn)口的一端連接;所述第二換熱器16的一端與冷卻器10冷卻下口連接，第二換熱器16的另一端與冷卻器10的冷卻上口連接，第二換熱器16的蒸汽出口與原料預(yù)熱器4連接。還包括第一栗和第二栗;所述第一栗設(shè)置于炭化爐8尾氣出口與第一換熱器15之間;所述第二栗設(shè)置于第二換熱器16與冷卻器10的冷卻下口之間。
[0030]年產(chǎn)15萬噸活性炭的流程:[〇〇31]如圖1所示，中藥渣根莖(4084.97 1^/11)首先經(jīng)過水洗至中性后，置于100°(:第一干燥器中烘干24h，然后利用粉碎機(jī)將烘干的藥渣粉碎，與磷酸溶液(20424.85kg/h，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%)混合后進(jìn)入原料預(yù)熱器加熱至微沸后進(jìn)入原料混合罐浸泡24h。浸泡完成后經(jīng)真空過濾機(jī)過濾，剩余的磷酸溶液(19898.89kg/h)進(jìn)入磷酸回收裝置，浸泡后的藥渣 (4595.83kg/h)進(jìn)入60°C第二干燥器中烘干lh后進(jìn)入平均溫度400°C炭化爐炭化lOmin，炭化得率為68%，然后進(jìn)入平均溫度80(TC活化爐活化lOmin，活化得率為75%。進(jìn)入活化爐的循環(huán)煙道氣流量為120 000 kg /h，循環(huán)氣溫度為900 °C。經(jīng)換熱后通入炭化爐的活化爐尾氣溫度為475 °C。經(jīng)過炭化活化后藥渣即可成為活性炭(2083.34kg/h)，活性炭進(jìn)入冷卻器冷卻至室溫后先經(jīng)酸洗塔用稀鹽酸酸洗然后進(jìn)入水洗塔用蒸餾水水洗至中性，然后讓活性炭進(jìn)入100°C第三干燥器中干燥24h，即可得到活性炭產(chǎn)品。[〇〇32] 在該方案中，活性炭產(chǎn)品的碘吸附質(zhì)可達(dá)到668.32mg/g，而一般工藝生產(chǎn)的活性炭碘吸附質(zhì)約為631.51mg/g。
[0033]在該方案中，除了首次開車階段需向系統(tǒng)提供熱量之外，后續(xù)生產(chǎn)所需的能量完全可以靠原料提供，而用傳統(tǒng)工藝，則每小時需向炭化爐和活化爐一共提供242905.18 MJ熱量。
[0034]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。 凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置，其特征在于，包括第一水洗器(1)、原料 預(yù)熱器(4)、原料混合罐(5)、真空過濾機(jī)(6)、炭化爐(8)、活化爐(9)、冷卻器(10)、酸洗器 (11)和水洗器(12);所述第一水洗器(1)與原料預(yù)熱器(4)連接;所述原料預(yù)熱器(4)出口與原料混合罐(5) 入口連接，原料混合罐(5)出口與真空過濾機(jī)(6)入口連接；所述真空過濾機(jī)(6)固體出口 與炭化爐(8 )進(jìn)料入口連接;所述炭化爐(8 )物料出口與活化爐(9 )進(jìn)料入口連接;所述活化 爐(9)與冷卻器(10)、酸洗器(11)、水洗器(12)順次連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置，其特征在于，還包括第一 干燥器(2)、粉碎機(jī)(3)、第二干燥器(7)和第三干燥器(13);所述第一干燥器(2)與第一水洗器(1)連接;所述第一干燥器(2)蒸汽出口與原料預(yù)熱 器(4)的蒸汽進(jìn)口的一端連接;所述第一干燥器(2)的物料出口與粉碎機(jī)(3)連接，所述粉碎 機(jī)(3)與原料預(yù)熱器(4)連接;所述第二干燥器(7)進(jìn)料入口與真空過濾機(jī)(6)固體出口連 接，第二干燥器(7)固體出口與炭化爐(8)進(jìn)料入口連接，所述第二干燥器(7)的蒸汽出口與 原料預(yù)熱器(4)連接;所述第三干燥器(13)與水洗器(12)連接，所述第三干燥器(13)蒸汽出 口與原料預(yù)熱器(4)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置，其特征在于，還包括所述 裝置還包括第一換熱器(15)、第二換熱器(16)和廢熱鍋爐(14);所述第一換熱器(15)與活化爐(9)煙氣出口連接，并與炭化爐(8)煙氣進(jìn)口連接;所述 炭化爐(8)尾氣出口與第一換熱器(15)的一端連接，所述第一換熱器(15)的另一端與廢熱 鍋爐(14)燃燒段進(jìn)口連接;所述廢熱鍋爐(14)的尾部氣體分流器的煙氣一端與活化爐(9) 的煙氣進(jìn)口連接，廢熱鍋爐(14)的尾部氣體分流器的水蒸氣一端與原料預(yù)熱器(4)的蒸汽 進(jìn)口的一端連接；所述第二換熱器(16)的一端與冷卻器(10)冷卻下口連接，第二換熱器 (16)的另一端與冷卻器(10)的冷卻上口連接，第二換熱器(16)的蒸汽出口與原料預(yù)熱器 (4)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)能型中藥渣根莖生產(chǎn)活性炭的裝置，其特征在于，還包括第一 栗和第二栗;所述第一栗設(shè)置于炭化爐(8)尾氣出口與第一換熱器(15)之間;所述第二栗設(shè) 置于第二換熱器(16)與冷卻器(10)的冷卻下口之間。
【文檔編號】C01B31/12GK205616576SQ201521117752
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年12月25日
【發(fā)明人】方利國, 李子洋
【申請人】華南理工大學(xué)