CN1073925A - 磷酸法生产活性炭的改进方法与设备 - Google Patents

Abstract

一种磷酸法生产活性炭的方法与设备，其主要特 点是克服了现有技术需将炭质原料长时间(多达数小 时)浸渍的弊端，只需将炭质原料与一定比例的市售 浓磷酸充分搅拌均匀即可经历炭化、活化、回收、干燥 等过程制得产品，大大缩短了生产周期，降低了磷酸 单耗及产品成本。采用双层式炭化活化炉，炭化、活 化同时进行，从而缩短了炭化、活化时间，降低了能 耗。产品质量合格率＞99％，活化得率平均达47％ 以上。

Description

本发明提供一种以磷酸为活化剂，用含炭质原料生产活性炭的方法以及适用于该方法的炭化活化炉。

化学药剂活化法生产活性炭，较成熟的工艺是采用氯化锌为活化剂。该法优点是生产工艺简单，操作方便，原料利用率高，产品脱色率强，等等。但该法也存在严重缺陷，如：生产过程中挥发出氯化锌和氯化氢气体，造成严重的环境污染，影响工人身心健康;同时氯化锌回收困难，回收率低，造成锌耗高、能耗高从而产品成本高。因此，最近有人提出采用磷酸来替代氯化锌作活化剂，其主要工艺是将含炭质原料（木屑）以40.5-51%的磷酸溶液浸渍，然后历经炭化、活化、回收、干燥、球磨等过程制得产品。该法克服了上述氯化锌法的主要缺点，但也同时存在以下主要不足：1、浸渍时间长达8小时，不仅造成生产周期长，而且木屑将许多昂贵的磷酸带入炭化活化室，造成浪费以及酸耗高，直接影响产品成本;2、配方中是以绝干木屑为基准，故生产中需根据木屑的含水量计算出所使用磷酸的重量百分浓度，计算麻烦，使用不便。且由于使用稀磷酸，产品质量不稳定;在回收磷酸时没有进行浓缩，磷酸的浓度会越来越低，会影响生产;3、该法采用混合式炭化活化炉，炭化、活化在同一室进行，温度不易控制，炭化、活化时间较长，操作困难。

本发明的目的旨在提供一种能够简化生产工艺、降低产品成本并且操作方便的磷酸法生产活性炭的方法及设备，采用该法不必将木屑长时间浸渍，并对木屑材质、含水量及新旧程度均无严格要求，生产中采用双层式炭化活化炉，使炭化活化能同时进行。

本发明的技术解决方案是：炭化前把炭质原料与一定比例的市售浓磷酸充分搅拌混匀，然后经历炭化、活化、回收、漂洗、干燥、球磨等过程而制得产品。该法中只需将木屑与市售浓磷酸（一般85%左右）充分搅拌混匀即可，其固液比为：木屑：85%磷酸＝1∶3-3.5，炭化温度200-300℃，活化温度300-500℃，活化时间0.5-1hr。配合本方法生产活性炭的主要设备为双层式炭化活化炉，该炉的特点是炭化、活化能同时进行，炭化所需的热量来源于活化的尾气，从而既缩短了炭化、活化时间，又充分利用了热量。本发明广泛适用于植物性含炭原料，如木屑、谷壳、糠等，尤适用于木屑。

附图1为本发明的工艺流程框图。

图2本发明的炭化活化炉实施例结构示意图。

图2中，1-燃烧室，2-炉排，3-进、出料口，4-下火道，5-活化板，6-直火道，7-活化室，8-上火道，9-炭化板，10-烟道，11-排气孔。

下面结合附图对本发明作详细说明。

木屑经筛造、烘干处理后，以一定固液比与市售浓磷酸（一般85%左右）充分搅拌均匀，搅拌时间20-30分。需指出的是，本发明中所购磷酸不需另行配制，可直接投入生产，并对木屑的材质、含水量高低、新旧程度均无严格要求，尤其是本发明工艺中不需长时间浸渍木屑，因此大大缩短了工艺流程。在回收工序，对回收的稀磷酸进行浓缩，以保证回收用酸的质量。

本发明的炭化活化炉仍包括燃烧室（1）、下火道（4）、直火道（6）、上火道（8）及烟道（10），与现有技术相比，特点是采用了双层式炭化活化炉，下层为带有进出料口（3）的活化室（7），上层为炭化板（9），炭化所需的热量来源于活化的尾气，而且活化尾气的温度正好是炭化的理想温度，使炭化、活化能同时进行，操作方便，缩短了炭、活化时间，节约了燃料。同时，在活化室（7）上开有排气孔（11）与烟道（10）相通，以利活化过程中的少量气体排出，减少了污染。此外，在炭化、活化过程中采用不锈钢生产和不锈钢斗车，使活性炭中总铁含量能达指标要求。炭化板（9）上面为敞口，上料、翻动、下料都很方便。

本发明除具有现有氯化锌法及磷酸法的共同特点外，还具有如下显著优点：

1、本发明不需将木屑长时间浸渍，而只进行短时搅拌即可，因此大大缩短了生产周期，降低了产品成本;同时由于木屑进行炭化时不带多余的磷酸，减少了磷酸的耗用量（0.1-0.2t/t炭），使产品成本进一步降低;

2、配方中直接以市售浓磷酸为基准，同时对木屑含水量又无严格要求，因此生产中不需进行繁琐的换算便可直接生产，便于实施;

3、采用双层式炭化活化炉，炭、活化同时进行，既缩短了炭化、活化时间，又节省了能耗，同时温度容易控制，操作方便;

4、对回收的稀磷酸进行浓缩，从而保证了回收用酸的质量。

5、产品质量稳定，脱色力强，产品质量合格率＞99%，特别适合液相大分子吸附，同时活化得率平均达47%以上，比氯化锌法高10%以上。

实施例：

1、配料：

木屑（含水32%）按绝干计  160kg

磷酸（85%）  490kg

木屑、磷酸搅拌均匀后上炭化板。

2、炭化

炭化板温度  200-300℃

炭化时间  45分

将炭化后外观黑壳、疏松的炭料全部投入活化室。

3、活化

活化温度  300-467℃

活化时间  45分

得活化料  404kg

测得活化料含炭率为19%，计算得绝干活性炭76.76kg，则活化得率为48%。

4、产品质量检测结果如下（按林业部标准781型A类指标）：

总铁量  0.05%

氯化物  0.03%

灼烧残渣  4.0%

A法焦糖脱色  100%

Claims (6)

1、一种磷酸法生产活性炭的改进方法，包括以一定比例的磷酸处理含炭质原料(木屑)，然后经历炭化、活化、回收、干燥、球磨过程，其特征在于以磷酸处理含炭质原料是指将含炭质原料与市售浓磷酸充分搅拌均匀，其固液比为木屑∶浓磷酸=1∶3-3.5，炭化、活化同时进行，炭化所需的热量来源于活化的尾气。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于炭化温度200-300℃，活化温度300-500℃，活化时间0.5-1小时，活化得率≥47%。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于回收阶段将回收的稀磷酸进行浓缩。

4、根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于磷酸浓度为85%。

5、一种磷酸法生产活性炭的设备，为一敞口平板炉，包括燃烧室（1）、下火道（4）、直火道（6）、上火道（8）及烟道（10），其特征在于为双层式炉，下层为活化室（7），上层为炭化板（9），活化室（7）设有进出料口（3）。

6、根据权利要求5所述的设备，其特征在于活化室（7）上设有排气孔（11）与烟道（10）相通。

Images