[发明专利]一种污泥制备活性炭的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于活性炭制备技术领域，具体的涉及一种以生活污泥为原料制备活性炭的系统和方法。

背景技术

生活污泥和其他粘性含碳物料(如油田油性污泥、含矿尘泥、工业污泥、危险废液)的热化学转化(如碳化、热解、气化)可产生固态、液态和气态产物，这些产物按需求制成可回收、易利用、易运输及易储存的能源形态，可供热发电或用作化工及其它产业的原料。根据原料不同和热处理目的的差异，可采用碳化、气化、热解、液化或者其他相关的热化学反应和工艺。若以生活污泥为原料，经碳化之后可以生产出油、气和固体碳，部分替代煤、油、天然气等资源。但是，为了确保经济效益，仍然需要开发出对生活污泥热解相合适的工艺路线。

含碳的物质在几百摄氏度的温度下经过炭化，再活化可制备活性炭。活性炭是一种由含炭材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔。活性炭主要用于除去水中的污染物、脱色、过滤净化液体、气体，还用于对空气的净化处理、废气回收(如在化工行业里对气体“苯”的回收)、贵重金属的回收及提炼(比如对黄金的吸收)，室内空气中散发的污染气体甲醛、苯、氨、甲苯等挥发气体吸附作用较好。热解污泥产生的热解炭具有高度发达的孔隙结构和加多的表面负电荷，但是与活性炭的吸附能力相比差距甚远，作为活性炭使用，需要进一步活化。

然而，目前制备活性炭的系统存在制备活性炭前段热解过程管道堵塞、粉尘重、热解效果差等问题，还存在制备活性炭装置能耗高、热量损失严重、制备活性炭品质差的问题，且在生产过程中会产生有毒有害气体。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种将热解炉和多段炉结合以污泥为原料制备活性炭的系统及方法，解决了热解过程中出现管道堵塞、粉尘重、热解效果差的问题，整个系统能耗低、热损少，杜绝有毒有害气体的产生。

本发明的目的之一是提供一种污泥制备活性炭的系统，包括：热解炉、多段炉、蒸汽锅炉和二氧化碳分离器；

所述热解炉包括热解原料入口、热解炭出口、热解油气出口、燃烧器和可旋转的盛放盘，所述燃烧器包括燃气入口和烟气出口，所述燃烧器位于所述热解炉的上部，所述盛放盘位于所述热解炉的底部；

所述多段炉包括热解炭入口、气体入口和活性炭出口；

所述蒸汽锅炉包括水蒸气出口；

所述二氧化碳分离器包括烟气入口和二氧化碳出口；

所述热解炉的热解炭出口连接所述多段炉的热解炭入口，所述蒸汽锅炉的水蒸气出口连接所述多段炉的气体入口，所述燃烧器的烟气出口连接所述二氧化碳分离器的烟气入口，所述二氧化碳分离器的二氧化碳出口连接所述多段炉的气体入口。

热解炉用于污泥的热解，热解原料进入热解炉后均匀铺设在盛放盘上，热解原料相对于盛放盘静止，热解原料在热解炉中的时间可控。

作为本发明优选的方案，所述燃烧器包括多个平行并且均匀分布的蓄热式辐射管。每个蓄热式辐射管内部燃烧气氛与所述热解炉炉膛内的热解气氛完全隔开。

发明人发现，以污泥为原料，将热解炉和多段炉联用，以水蒸气和二氧化碳为活化剂，制得的活性炭表面积适中，孔分布均匀。

进一步的，本发明的系统还包括烘干机，所述烘干机包括污泥入口和块状料出口，所述块状料出口连接所述热解炉的热解原料入口。

作为优选的方案，该系统还包括冷却分离器，所述冷却分离器包括热解油气入口、热解气出口和热解液出口，所述热解炉的热解油气出口连接所述冷却分离器的热解油气入口，所述冷却分离器的热解气出口连接所述燃烧器的燃气入口。

进一步的，本发明的系统包括油水分离器，所述油水分离器包括热解液入口、热解油出口和热解水出口，所述冷却分离器的热解液出口连接所述油水分离器的热解液入口。

更进一步的，系统中的蒸汽锅炉包括燃料入口和水入口，所述油水分离器的热解油出口连接所述蒸汽锅炉的燃料入口，所述油水分离器的热解水出口连接所述蒸汽锅炉的水入口。

作为本发明优选的方案，该系统还包括加热器，所述加热器包括气体入口和气体出口，所述蒸汽锅炉的水蒸气出口和二氧化碳分离器的二氧化碳出口连接所述加热器的气体入口，所述加热器的气体出口连接所述多段炉的气体入口。

本发明的另一目的是提供一种利用上述的系统以污泥为原料制备活性炭的方法，包括以下步骤：

A、将热解原料送入所述热解炉进行热解处理，获得热解炭和热解油气；