本發(fā)明屬于熱解氣化技術(shù)生產(chǎn)活性炭的技術(shù)領(lǐng)域范圍，具體而言，本發(fā)明涉及一種制備活性炭的系統(tǒng)和方法，特別是一種適合以廢舊輪胎為原料，通過熱解氣化制備活性炭的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

廢舊輪胎難以生物降解，長期露天存放，不僅占用大量土地，而且會產(chǎn)生有毒有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。目前，廢舊輪胎綜合利用途徑主要包括翻新、再生膠、膠粉、熱能利用和熱解等，其中熱解法以其較高的資源回收率和較低的二次污染而引起廣泛關(guān)注。若將廢舊輪胎為原料，經(jīng)碳化之后可以生產(chǎn)出油、氣和固體碳，部分替代煤、油、天然氣等資源。但是，為了確保經(jīng)濟(jì)效益，仍然需要開發(fā)出對廢舊輪胎熱解相合適的工藝路線。

然而，含碳的物質(zhì)在幾百攝氏度的溫度下經(jīng)過炭化，再活化可制備活性炭。目前活性炭的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備還很落后，目前國內(nèi)大部分煤質(zhì)活性炭企業(yè)的生產(chǎn)工藝比較落后，主要通過單種煤來進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量對原料煤依靠嚴(yán)重。生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)能力普遍較小，自動化程度較低，不利于大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)。同時，由于活性炭生產(chǎn)對原料要求比較高，目前只有少數(shù)煤種能完全滿足生產(chǎn)要求。

因此，有必要對活性炭的生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，解決其對原料要求高、生產(chǎn)率低，生產(chǎn)成本高的問題，尤其是適合以廢舊輪胎為原料制備活性炭。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述活性炭的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備落后的問題，同時提高活性炭的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明提供一種適合以廢舊輪胎為原料，通過熱解氣化制備活性炭的系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明提供了一種利用廢舊輪胎制備活性炭的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

熱解爐，其包括進(jìn)料口、多個熱解油氣出口、固料出口、反應(yīng)室和設(shè)在所述反應(yīng)室底部的可旋轉(zhuǎn)盛放盤，所述熱解爐用于熱解廢舊輪胎原料，生成殘?zhí)浚?/p>

燃燒器，其位于所述反應(yīng)腔室的上部和/或下部，所述燃燒器具有燃?xì)馊肟诤腿紵裏煔獬隹冢鋈紵饔糜趯λ鰪U舊輪胎進(jìn)行加熱，產(chǎn)生燃燒煙氣；

磁選分離器，其具有固料入口和熱解炭出口，所述固料入口與所述熱解爐的固料出口相連，所述磁選分離器用于分離金屬和非金屬，得到熱解炭；

二氧化碳分離裝置，其具有燃燒煙氣入口和二氧化碳出口，所述煙氣入口與所述燃燒器的燃燒煙氣出口連接，所述二氧化碳分離裝置用于對所述燃燒煙氣進(jìn)行二氧化碳分離處理，得到二氧化碳；

流化床，其具有熱解炭入口、活化劑入口、廢氣出口和活性炭出口，所述熱解炭入口與所述磁選分離器的熱解炭出口連接，所述活化劑入口與所述二氧化碳分離裝置的二氧化碳出口相連，所述流化床用于對所述熱解炭進(jìn)行活化，生成活性炭。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括冷卻凈化裝置，其具有熱解油氣入口、熱解氣出口，其中，

所述熱解油氣入口與所述熱解爐的熱解油氣出口相連，所述熱解氣出口與所述燃燒器的燃?xì)馊肟谙噙B，所述冷卻凈化裝置用于冷卻、凈化、分離熱解油氣，得到熱解氣，并將所述熱解氣通入所述燃燒器內(nèi)進(jìn)行燃燒。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括加熱器，其具有二氧化碳入口和活化劑出口，所述二氧化碳入口與所述二氧化碳分離裝置的二氧化碳出口相連，所述活化劑出口與所述流化床的活化劑的入口連接，所述加熱器用于對所述二氧化碳進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，所述加熱器為蓄熱式加熱器。

進(jìn)一步地，所述熱解爐具有水封裝置，所述熱解爐的進(jìn)料口具有兩級閥門或螺旋密封裝置。

更進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括預(yù)處理裝置，其與所述熱解爐的進(jìn)料口相連，所述預(yù)處理裝置用于對所述廢舊輪胎原料進(jìn)行破碎預(yù)處理。

本發(fā)明還提供可一種利用上述系統(tǒng)制備活性炭的方法，該方法具有以下步驟：

將廢舊輪胎原料送入所述熱解爐，所述燃燒器對所述廢舊輪胎進(jìn)行加熱，產(chǎn)生燃燒煙氣，廢舊輪胎原料熱解，生成熱解油氣和殘?zhí)浚?/p>

將殘?zhí)客ㄈ胨龃胚x分離器中，分離金屬和非金屬，得到熱解炭；

用所述二氧化碳分離裝置對所述燃燒煙氣進(jìn)行二氧化碳分離處理，得到二氧化碳；

將所述熱解炭和二氧化碳分別送入所述流化床，利用所述二氧化碳對所述熱解炭進(jìn)行活化，生成活性炭。

進(jìn)一步地，所述方法還包括以下步驟：

將所述熱解油氣通入所述冷卻凈化裝置，進(jìn)行冷卻、凈化、分離，得到熱解氣，并將所述熱解氣通入所述燃燒器內(nèi)進(jìn)行燃燒。

進(jìn)一步地，所述方法還包括以下步驟：

將所述二氧化碳通入所述加熱器，所述加熱器對所述二氧化碳進(jìn)行加熱，然后再通入所述流化床。

更進(jìn)一步地，所述方法還包括以下步驟：

對所述廢舊輪胎原料進(jìn)行預(yù)處理，得到片狀和/或塊狀的廢舊輪胎原料。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明所述的制備活性炭的系統(tǒng)及方法，無需對現(xiàn)有的流化床進(jìn)行改造，能夠解決制備活性炭前段熱解過程中出現(xiàn)的管道堵塞、粉塵重、熱解效果差等問題，并且解決了熱解裝置與制備活性炭裝置同時連用時，能耗高、熱量損失嚴(yán)重、制備活性炭品質(zhì)差的問題。

本發(fā)明采用顆粒熱載體時，能夠解決熱解時在顆粒表面易結(jié)焦、顆粒分離困難、顆粒在床層間傳遞困難等問題。

本發(fā)明利用物料制備活性炭的方法，減少熱解過程中無機(jī)物帶走大量熱量，減少熱損失和降低能耗，且提高熱解爐產(chǎn)能，實現(xiàn)原料的充分熱解，整個工藝簡單，易操作，能夠確保操作的穩(wěn)定性。

本發(fā)明實現(xiàn)了物料的減量化、無害化和資源化利用。

本發(fā)明還可以有效降低熱解炭中焦油含量，從而有利于后續(xù)流化床制備活性炭的操作，同時可以有效回收系統(tǒng)中的余熱，從而實現(xiàn)余熱的最大化利用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述系統(tǒng)的示意簡圖。

圖2是本發(fā)明所述系統(tǒng)的整體示意圖。

圖3是本發(fā)明所述方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明所述的系統(tǒng)包括熱解爐100，其包括進(jìn)料口101、熱解油氣出口102、固料出口105，同時熱解爐100還具有反應(yīng)室和設(shè)在所述反應(yīng)室底部的可旋轉(zhuǎn)盛放盤，所述熱解爐100用于熱解廢舊輪胎，生成殘?zhí)俊１景l(fā)明所述的熱解爐100還要具有水封裝置，尤其是所述熱解爐100的進(jìn)料口101具有兩級閥門或螺旋密封裝置。這樣設(shè)置可使得所述熱解爐處于絕氧的環(huán)境，可以抑制原料熱解時產(chǎn)生二噁英等有害氣體。

如圖1所示，燃燒器500，其設(shè)置于位于熱解爐100內(nèi)，在所述的反應(yīng)室的上部和/或下部，所述燃燒器具有燃?xì)馊肟?01和燃燒煙氣出口502，所述燃燒器500用于對所述廢舊輪胎進(jìn)行加熱，產(chǎn)生燃燒煙氣。

燃燒器500對熱解爐100的內(nèi)部進(jìn)行加熱，使其達(dá)到廢舊輪胎熱解的溫度，從而對廢舊輪胎進(jìn)行熱解，生成殘?zhí)俊Ｈ紵?00在燃燒過程中，會產(chǎn)生大量的燃燒煙氣，而廢舊輪胎熱解時會產(chǎn)生大量的熱解油氣。另外，優(yōu)選地，將熱解爐100反應(yīng)室的氣氛與燃燒器500的氣氛隔離，使二者互不影響，從而實現(xiàn)物料熱解在絕氧氣氛下進(jìn)行，確保了熱解氣具有較高的熱值。

燃燒器500在熱解爐100中沿水平方向間隔分布，并且每組燃燒器500可采用蓄熱式輻射管，可獨(dú)立控制操作，這樣設(shè)置的好處在于可以通過調(diào)整通入蓄熱式輻射管的燃?xì)獾牧髁縼韺崿F(xiàn)對熱解過程的精確控溫，并且蓄熱式輻射管可以通過在兩端實現(xiàn)快速換向和蓄熱式燃燒，可以保證熱解爐100中溫度場的均勻性，從而可以顯著提高物料熱解效率，同時較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比，本發(fā)明的熱解爐100不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，可以極大簡化熱解和活化反應(yīng)工藝流程，從而顯著降低裝置的故障率。

如圖1所示，磁選分離器300，其具有固料入口301和熱解炭出口302，所述固料入口301與所述熱解爐的固料出口104相連，所述磁選分離器300用于分離金屬和非金屬，得到熱解炭。

目前，廢舊輪胎通常包括橡膠、聚合物、硫、碳黑、油及其他化學(xué)物質(zhì)。對其進(jìn)行熱解，可有效防止有害氣體的產(chǎn)生。但是，輪胎還包括鋼絲圈，即高強(qiáng)度鋼絲束，維持輪胎和輪輞在同一轉(zhuǎn)動面，并固定輪胎于輪輞，如果將其通入流化床200，對后續(xù)活性炭的制備產(chǎn)生很大影響，所以需要將金屬篩選出來，本發(fā)明所述的磁選分離器300，可以實現(xiàn)金屬與熱解炭的分離。分離出來的金屬還可以用作他用，以實現(xiàn)資源的回收利用。

如圖1所示，二氧化碳分離裝置600，其具有燃燒煙氣入口601和二氧化碳出口602，所述燃燒煙氣入口601與所述燃燒器500的燃燒煙氣出口502連接，所述二氧化碳分離裝置600用于對所述燃燒煙氣進(jìn)行分離處理，主要二氧化碳和其他氣體(主要含氮?dú)?的分離，得到純度在95％以上的二氧化碳?xì)怏w。

將燃燒煙氣通入二氧化碳分離裝置600進(jìn)行分離的原因在于，二氧化碳可用作制備活性炭的活化劑，分離的二氧化碳對于后續(xù)生成活性炭至關(guān)重要。雖然二氧化碳可由其他的方式獲得，但本發(fā)明通過分離燃燒煙氣，可以實現(xiàn)資源的再次利用，提高能源利用率，也減少二氧化碳的排放，起到保護(hù)環(huán)境的作用。

流化床200，其具有熱解炭入口202、活化劑入口201、廢氣出口203和活性炭出口204，所述熱解炭入口202與所述磁選分離器300的熱解炭出口302連接，所述活化劑入口201與所述二氧化碳分離裝置600的二氧化碳出口202相連，所述流化床200用于對所述熱解炭進(jìn)行活化，生成活性炭。其中，熱解炭在流化床200內(nèi)與活化劑逆向接觸反應(yīng)，制得活性炭。活性炭可從活性炭出口204導(dǎo)出，活化過程產(chǎn)生的廢氣從廢氣出口203排出。

如圖2所示，所述系統(tǒng)還包括冷卻凈化裝置400，其具有熱解油氣入口401、熱解氣出口402，其中，

所述熱解油氣入口401與所述熱解爐100的熱解油氣出口102相連，所述熱解氣出口402與所述燃燒器500的燃?xì)馊肟?01相連，所述冷卻凈化裝置400用于冷卻、凈化、分離熱解油氣，得到熱解氣，并將所述熱解氣通入所述燃燒器500內(nèi)進(jìn)行燃燒。

所述冷卻凈化裝置400一方面起到分離熱解油氣的作用，得到熱解氣，另一方面將熱解油氣通入燃燒器500。燃燒器500利用熱解反應(yīng)產(chǎn)物中的熱解氣進(jìn)行燃燒，循環(huán)利用能源，顯著提高能量利用率。其產(chǎn)生的熱解油還可以出售，創(chuàng)造額外的經(jīng)濟(jì)價值。

本發(fā)明還可包括儲氣罐，設(shè)置于冷卻凈化裝置400與燃燒器500之間，用于儲存熱解氣，同時達(dá)到緩沖的目的。

如圖2所示，所述系統(tǒng)還包括加熱器700，其具有二氧化碳入口和活化劑出口，所述二氧化碳入口與所述二氧化碳分離裝置600的二氧化碳出口602相連，所述活化劑出口與所述流化床200的活化劑入口201連接，所述加熱器700用于對所述二氧化碳進(jìn)行加熱。加熱器700可采用蓄熱式加熱器，其運(yùn)行成本低，節(jié)約能源。

通過對二氧化碳的加熱，一方面可提高其活化性能，另一方面將二氧化碳?xì)怏w溫度提高到600-950℃，達(dá)到流化床200活化所需反應(yīng)溫度，進(jìn)而提高流化床200制備活性炭制備的效率。

如圖2所示，所述系統(tǒng)還包括預(yù)處理裝置(未示出)，其原料出口與所述熱解爐100的進(jìn)料口101相連，所述預(yù)處理裝置用于對所述廢舊輪胎進(jìn)行破碎預(yù)處理。預(yù)處理裝置可包括滾筒篩和/或破碎機(jī)等，通過對送入的原料進(jìn)行預(yù)處理，可降低其中無機(jī)物中渣土、玻璃和金屬等的含量，從而減少熱解過程中無機(jī)物帶走的熱量和提供殘?zhí)康钠焚|(zhì)。

如圖3所示，本發(fā)明通過預(yù)處理裝置對所述廢舊輪胎進(jìn)行預(yù)處理，一般可將廢舊輪胎破碎成不大于50mm的片狀和/或塊狀的可滿足熱解要求的原料，有助于充分熱解。

將破碎后的廢舊輪胎送入所述熱解爐100，所述燃燒器500對所述廢舊輪胎進(jìn)行加熱，產(chǎn)生燃燒煙氣，廢舊輪胎熱解，生成熱解油氣和殘?zhí)俊U舊輪胎需均勻布料在熱解爐100內(nèi)，原料厚度為100-200mm，通常熱解的溫度為580℃-620℃。

將所述熱解油氣通入所述冷卻凈化裝置400，所述冷卻凈化裝置400對所述熱解氣進(jìn)行保溫，再將所述熱解氣通入所述燃燒器500內(nèi)進(jìn)行燃燒。將熱解爐100反應(yīng)室的氣氛與燃燒器500的氣氛隔離，使二者互不影響，從而實現(xiàn)物料熱解在絕氧氣氛下進(jìn)行，確保了熱解氣具有較高的熱值。

將殘?zhí)客ㄈ胨龃胚x分離器300中，分離金屬和非金屬，得到熱解炭；分離出來的金屬還可以用作他用，以實現(xiàn)資源的回收利用。

用所述二氧化碳分離裝置600對所述燃燒煙氣進(jìn)行分離處理，得到二氧化碳。二氧化碳分離裝置600對燃燒煙氣進(jìn)行二氧化碳和其他氣體(主要含氮?dú)?的分離，得到純度在95％以上的二氧化碳?xì)怏w。

將所述二氧化碳通入所述加熱器700，所述加熱器700對所述二氧化碳進(jìn)行加熱，然后再通入所述流化床200。通過對二氧化碳的加熱，一方面可提高其活化性能，另一方面將二氧化碳?xì)怏w溫度提高到600-950℃，達(dá)到流化床200活化所需反應(yīng)溫度，進(jìn)而提高流化床200制備活性炭制備的效率。

將所述熱解炭和二氧化碳分別送入所述流化床200，流化床反應(yīng)溫度控制在820℃左右，利用所述二氧化碳對所述熱解炭進(jìn)行活化，生成活性炭。熱解炭在流化床200內(nèi)與活化劑逆向接觸反應(yīng)，制得活性炭。

實施例1

以廢舊輪胎為原料，利用廢舊輪胎制備活性炭系統(tǒng)進(jìn)行制備活性炭的方法如下：

將50噸廢舊輪胎進(jìn)行破碎處理，獲得粒徑50mm以下破碎料；

將破碎的廢舊輪胎送入熱解爐進(jìn)行熱解，將其均勻布料在布料板上，料層厚度為200mm。該熱解爐中設(shè)置了燃燒器，熱解得到殘?zhí)?溫度約為550℃)和熱解油氣(溫度約為600℃)。

產(chǎn)生的熱解固體產(chǎn)物送入磁選分離器分離出金屬后，剩余的熱解炭送入流化床；

將熱解產(chǎn)生的熱解油氣送入冷卻凈化裝置進(jìn)行冷卻、分離和凈化，從而獲得清潔的熱解氣和熱解油；

將分離得到的熱解氣送入燃燒器中進(jìn)行燃燒，燃燒器采用蓄熱式加熱器，可將常溫空氣溫度提高到350-400℃，同時燃燒產(chǎn)生的煙氣溫度可降至110℃左右；

用所述二氧化碳分離裝置600對所述燃燒煙氣進(jìn)行分離處理，得到二氧化碳。二氧化碳分離裝置600對燃燒煙氣進(jìn)行二氧化碳和其他氣體(主要含氮?dú)?的分離，得到純度在95％以上的二氧化碳?xì)怏w。

將分離得到的二氧化碳?xì)怏w通入加熱器中進(jìn)行加熱，加熱后的二氧化碳?xì)怏w溫度為830℃左右，送入流化床中；

流化床反應(yīng)溫度控制在820℃左右，將二氧化碳與熱解炭在流化床逆向接觸反應(yīng)，制得活性炭。

本發(fā)明所述工藝方法可長期平穩(wěn)操作，所得到的上述廢舊輪胎制得活性炭產(chǎn)物的產(chǎn)率和主要性質(zhì)見表1。

表1數(shù)據(jù)結(jié)果

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。