活性炭的碱活化反应装置和碱活化制备系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开一种活性炭的碱活化反应装置，包括外坩埚、内坩埚和坩埚盖，内坩埚用于盛装活性炭的反应原料，并且内坩埚置于外坩埚内；坩埚盖扣在外坩埚的底壁上，并罩在内坩埚外；坩埚盖与外坩埚的周向侧壁之间具有防护结构；防护结构能够防止外界氧气进入该碱活化反应装置内，并能使内坩埚内活性炭的反应原料发生反应产生的气体逸出该碱活化反应装置外。本碱活化反应装置中防护结构既起到防护外界氧气，又使活性炭的反应原料反应形成的钾蒸气逸出，避免钾蒸气富集，解决钾蒸汽凝结成钾金属后产生的危险。本发明还公开一种活性炭的碱活化制备系统，其应用了上述活性炭的碱活化反应装置，安全性更高。
【专利说明】
活性炭的碱活化反应装置和碱活化制备系统
技术领域
[0001]本发明涉及机械工业技术领域，更具体地说，涉及一种活性炭的碱活化反应装置，还涉及一种活性炭的碱活化制备系统。
【背景技术】
[0002 ]由碱活化工艺制备的活性炭的比表面积可高达3500m2/g-4000m2/g，是超级电容器理想的电极材料。
[0003]现有技术中，进行碱活化工艺的过程中需采用氮气作为保护气体，以隔绝氧气，确保含炭原料与氢氧化钾反应形成活性炭，但是含炭原料与氢氧化钾反应后会形成钾蒸气，钾蒸气在上述氮气的隔绝作用下无法挥发而发生富集，并易在低温区凝结形成大量钾，而钾是一种非常活跃的金属，其熔点为39°C，沸点为762°C，在室温下即可与空气发生反应，高温下遇空气会发生剧烈燃烧甚至爆炸，上述在低温度凝结而成的金属钾存在较大安全隐患，安全性差。
[0004]综上所述，如何在活性炭的碱活化生产过程中避免钾蒸气富集，防止钾蒸气形成大量钾金属而产生安全隐患，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种活性炭的碱活化反应装置，其防护结构既能够防止外界氧气进入，又能使其内部产生的气体逸出，避免钾蒸气富集，从而防止钾蒸气凝结成大量钾金属而产生安全隐患。本发明还提供一种活性炭的碱活化制备系统，其应用了上述碱活化反应装置，安全性更高。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种活性炭的碱活化反应装置，包括:
[0008]外坩祸；
[0009]内坩祸，所述内坩祸用于盛装所述活性炭的反应原料，并且所述内坩祸置于所述外坩祸内；
[0010]坩祸盖，所述坩祸盖扣在所述外坩祸的底壁上，并且所述坩祸盖罩在所述内坩祸外；
[0011]其中，所述坩祸盖与所述外坩祸的周向侧壁之间具有防护结构，所述防护结构能够防止外界氧气进入该碱活化反应装置，并且能够使所述内坩祸内产生的气体逸出该碱活化反应装置。
[0012]优选的，上述活性炭的碱活化反应装置中，所述防护结构包括氧气防护层，所述氧气防护层用于防止外界氧气进入所述内坩祸。
[0013]优选的，上述活性炭的碱活化反应装置中，所述氧气防护层由在高温下具有还原性的颗粒组成。
[0014]优选的，上述活性炭的碱活化反应装置中，所述防护结构还包括石棉层，所述石棉层设置在所述氧气防护层上方。
[0015]—种活性炭的碱活化制备系统，包括:反应装置和生产窑炉，其中，所述反应装置为上述技术方案中任意一项所述的碱活化反应装置。
[0016]优选的，上述活性炭的碱活化制备系统中，所述生产窑炉的隧道中入口和出口之间设有用于沿所述隧道输送所述反应装置的传送装置；
[0017]所述隧道沿所述入口到所述出口的方向依次分布有预热区、加热区和冷却区，以使所述反应装置中活性炭的反应原料能够在各个区域内逐渐反应并形成活性炭。
[0018]优选的，上述活性炭的碱活化制备系统中，所述加热区包括低温区和高温区，所述低温区紧靠所述预热区，所述高温区紧靠所述冷却区。
[0019]优选的，上述活性炭的碱活化制备系统中，所述冷却区包括水冷区和夹在所述水冷区和所述加热区之间的气冷区。
[0020]优选的，上述活性炭的碱活化制备系统中，所述加热区和所述冷却区之间设有固定在所述生产窑炉内的保温隔热板。
[0021]优选的，上述活性炭的碱活化制备系统中，所述生产窑炉中与所述加热区对应的位置处设有天然气输入口、进风口，以及排气口，所述天然气输入口和所述进风口分别设置于所述生产窑炉下方;所述排气口设置于所述生产窑炉上方。
[0022]本发明提供一种活性炭的碱活化反应装置，其包括外坩祸、内坩祸和坩祸盖，内坩祸用于盛装活性炭的反应原料，并且内坩祸置于外坩祸内；坩祸盖扣在外坩祸的底壁上，并且坩祸盖罩在内坩祸外;其中，坩祸盖与外坩祸的周向侧壁之间具有防护结构;上述防护结构能够防止外界氧气进入该碱活化反应装置内，并且能够使内坩祸内活性炭的反应原料发生反应产生的气体逸出该碱活化反应装置外。
[0023]本发明提供的碱活化反应装置采用防护结构进行防护，防护结构既起到防护外界氧气的作用，又能使活性炭的反应原料反应形成的钾蒸气逸出，避免钾蒸气富集，避免富集的钾蒸气因遇冷而形成大量钾金属，从而避免钾金属因易燃易爆而产生的危险，提高活性炭的碱活化生产的安全性。
[0024]本发明还提供一种活性炭的碱活化制备系统，其应用了上述活性炭的碱活化反应装置，安全性更高。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明实施例提供的活性炭的碱活化反应装置的结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例提供的活性炭的碱活化制备系统的结构示意图；
[0028]图3为图2中A-A的剖视图；
[0029]其中，图1-图3中:
[0030]碱活化反应装置100;内坩祸101;坩祸盖102;外坩祸103;氧气防护层201;石棉层202;生产窑炉300;传送装置301;保温层302;排气口 303;预热区31;低温区32;高温区33;气冷区34;水冷区35。
【具体实施方式】
[0031]本发明实施例公开了一种活性炭的碱活化反应装置，其防护结构既能够防止外界氧气进入，又能使其内部产生的气体逸出，避免钾蒸气富集，从而防止钾蒸气凝结成大量钾金属而产生安全隐患。本发明实施例还公开了一种活性炭的碱活化制备系统，其应用了上述碱活化反应装置，安全性更高。
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]请参阅图1-图3，本发明实施例提供一种活性炭的碱活化反应装置100，其包括外坩祸103、内坩祸101和坩祸盖102;内坩祸101用于盛装活性炭的反应原料，并且内坩祸101置于外i甘祸103内甘祸盖102扣在外i甘祸103的底壁上，并且i甘祸盖102罩在内i甘祸101外；其中，外坩祸103的周向侧壁与坩祸盖102之间的缝隙内设有防护结构;上述防护结构能够防止外界氧气进入该碱活化反应装置100内，并且能够使内坩祸101内活性炭的反应原料发生反应产生的气体逸出该碱活化反应装置100外。
[0034]本发明实施例提供的碱活化反应装置100采用防护结构进行防护，既起到防护外界氧气的作用，又能使活性炭的反应原料发生反应产生的钾蒸气逸出，防止钾蒸气富集，避免富集的钾蒸气因遇冷而形成大量钾金属，从而避免上述大量钾金属因易燃易爆而产生的危险，提高活性炭的碱活化生产的安全性。
[0035]另外，上述碱活化反应装置100使钾蒸气直接逸出，使得钾蒸气能够在为上述碱活化反应装置100提供反应环境的窑炉内直接燃烧并形成其它更为稳定的含钾物质，从而完全避免钾蒸气的危害，于生产安全有益。
[0036]同时，活性炭采用碱活化工艺生产的过程中，原料不仅产生钾蒸气，还产生其它的可燃性气体，而现有技术中上述可燃性气体在氮气的作用下无法在炉膛内燃烧，需经后续处理后方能排放，造成生产设备复杂，不利于大规模生产，而应用本发明实施例提供的碱活化反应装置100后上述可燃性气体可实时排入窑炉内燃烧，能够省去上述后续处理的过程，利于简化设备，并便于大规模生产活性炭。
[0037]具体的，上述活性炭的碱活化反应装置100中，防护结构包括氧气防护层201所述氧气防护层201用于防止外界氧气进入该活化反应装置内并到达内坩祸101中。
[0038]优选的，上述活性炭的碱活化反应装置100中，氧气防护层201设置为由在高温下具有还原性的颗粒组成，确保其既不影响内坩祸101中的气体逸出，又防止外界氧气进入碱活化反应装置100内。具体上述氧气防护层201可设置为铜粉层、铁粉层、石墨粉层或者石油焦粉层等，本实施例不做具体限定。
[0039]进一步的，上述活性炭的碱活化反应装置100中，防护结构还包括石棉层202，石棉层202设置在氧气防护层201上方。石棉层202—方面能够避免外界氧气直接与氧气防护层201接触，于防止氧气进入该碱活化反应装置100内有利，另一方面能使反应原料发生活化反应时逸出的钾蒸气以及其他可燃性气体在石棉层上方燃烧，隔绝外界火焰，于碱活化反应装置100的安全生产有益。
[0040]本发明实施例还提供一种活性炭的碱活化制备系统，其包括反应装置和生产窑炉300，其中，反应装置为上述实施例提供的碱活化反应装置100。
[0041]本发明实施例提供的碱活化制备系统应用了上述实施例提供的碱活化反应装置100，能够消除生产过程中钾蒸气富集产生的安全隐患，安全性更高。当然，本发明实施例提供的碱活化制备系统还具有上述实施例提供的有关碱活化反应装置100的其它效果，在此不再赘述。
[0042]上述碱活化制备系统中，生产窑炉300内设有隧道，该隧道的入口和出口之间设有用于沿该隧道输送上述反应装置的传送装置301。具体该传送装置301可设置为推板式传送装置、传送辊式传送装置或者链条式传送装置等，本实施例对传送装置301的种类不做限定，其仅需能够在生产窑炉300的内部环境中实现传送反应装置即可。
[0043]具体的，上述碱活化制备系统中，隧道沿其入口到其出口的方向依次分布有预热区31、加热区和冷却区，以使反应装置中活性炭的反应原料能够在各个区域内逐渐反应并形成活性炭。显然，本实施例提供的碱活化制备系统中，反应装置沿隧道传输完成后原料直接生成活性炭，避免了反应装置在多个设备之间轮转以分别进行碱活化生产工序的各步骤，并且传送装置301能够沿隧道同时传送多个反应装置，实现连续生产，可见，该碱活化制备系统能够大规模生产活性炭，解决现有技术中碱活化工艺只能在实验室中小规模进行的问题。
[0044]为了便于活性炭的反应原料在碱活化工艺中逐步反应，上述加热区包括低温区32和高温区33，低温区32紧靠预热区31，高温区33紧靠冷却区。
[0045]另外，上述冷却区设置为包括水冷区35和气冷区34，气冷区34夹在水冷区35和加热区之间。冷却区中气冷区34的冷却效率低于水冷区35，既能够实现对反应装置进行冷却，又避免温度过低而影响加热区的温度，防止加热区消耗过多能量维持其高温环境，利于节省能源。同时冷却区包括气冷区34和水冷区35，实现对反应装置分级冷却，于反应装置的冷却效率有益。上述气冷区34是采用自然风冷却，水冷区35是利用设置在生产窑炉300内的冷却水夹套进行冷却。
[0046]优选的，上述活性炭的碱活化制备系统中，加热区和冷却区之间设有固定在生产窑炉300内的保温隔热板，以防加热区的热量过多地散至冷却区，既有利加热区保持其预设温度，又利于冷却区对反应装置进行冷却。
[0047]上述生产窑炉300中与加热区对应的位置处设有天然气输入口、进风口，以及排气口 303，天然气输入口和进风口分别设置于生产窑炉300下方;排气口 303设置于生产窑炉300上方。应用时天然气和空气分别由天然气输入口、进风口输入生产窑炉300内并燃烧，燃烧完成后的气体产物由排气口 303排出，另外，内坩祸101中逸出的气体经燃烧后产生的气体产物亦是由上述排气口 303排出。
[0048]由于实际生产中加热区会向预热区31辐射热量，故一般预热区31不需设置额外的热源，但为了满足特殊环境中的生产需要，上述碱活化制备系统的生产窑炉300中与预热区31对应的位置处亦设置有位于生产窑炉300下方的天然气输入口、进风口，以及位于生产窑炉300上方的排气口 303，有需要时利用上述天然气输入口和进风口分别向预热区31输入天然气和空气，并使天然气燃烧即可。
[0049]具体的，上述活性炭的碱活化制备系统的生产窑炉300中，预热区31的温度范围为250°C_400°C，低温区32的温度范围为400°C_550°C，高温区33的温度范围为700°C_950°C。为了精确控制各区域的温度，上述各区域分别设置有温度检测器，当任意区域的温度低于其温度范围的最低值时，调节该区域内的天然气的燃烧量即可调节该区域的温度至预设范围，具体调节过程和方式，本实施例不做限定。当然，为了保持温度，生产窑炉300外侧与预热区31和加热区对应的位置处均包裹有保温层302。
[0050]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0051]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种活性炭的碱活化反应装置，其特征在于，包括: 外坩祸； 内坩祸，所述内坩祸用于盛装所述活性炭的反应原料，并且所述内坩祸置于所述外坩祸内； 坩祸盖，所述坩祸盖扣在所述外坩祸的底壁上，并且所述坩祸盖罩在所述内坩祸外； 其中，所述坩祸盖与所述外坩祸的周向侧壁之间具有防护结构，所述防护结构能够防止外界氧气进入该碱活化反应装置，并且能够使所述内坩祸内产生的气体逸出该碱活化反应装置。2.根据权利要求1所述的活性炭的碱活化反应装置，其特征在于，所述防护结构包括氧气防护层，所述氧气防护层用于防止外界氧气进入所述内坩祸。3.根据权利要求2所述的活性炭的碱活化反应装置，其特征在于，所述氧气防护层由在高温下具有还原性的颗粒组成。4.根据权利要求2所述的活性炭的碱活化反应装置，其特征在于，所述防护结构还包括石棉层，所述石棉层设置在所述氧气防护层上方。5.—种活性炭的碱活化制备系统，其特征在于，包括:反应装置和生产窑炉，其中，所述反应装置为权利要求1-4任意一项所述的碱活化反应装置。6.根据权利要求5所述的活性炭的碱活化制备系统，其特征在于，所述生产窑炉的隧道中入口和出口之间设有用于沿所述隧道输送所述反应装置的传送装置； 所述隧道沿所述入口到所述出口的方向依次分布有预热区、加热区和冷却区，以使所述反应装置中活性炭的反应原料能够在各个区域内逐渐反应并形成活性炭。7.根据权利要求6所述的活性炭的碱活化制备系统，其特征在于，所述加热区包括低温区和高温区，所述低温区紧靠所述预热区，所述高温区紧靠所述冷却区。8.根据权利要求6所述的活性炭的碱活化制备系统，其特征在于，所述冷却区包括水冷区和夹在所述水冷区和所述加热区之间的气冷区。9.根据权利要求6所述的活性炭的碱活化制备系统，其特征在于，所述加热区和所述冷却区之间设有固定在所述生产窑炉内的保温隔热板。10.根据权利要求6-9任意一项所述的活性炭的碱活化制备系统，其特征在于，所述生产窑炉中与所述加热区对应的位置处设有天然气输入口、进风口，以及排气口，所述天然气输入口和所述进风口分别设置于所述生产窑炉下方;所述排气口设置于所述生产窑炉上方。
【文档编号】C01B31/12GK105948043SQ201610445283
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】程金杰, 张在忠, 陈忠洲
【申请人】山东欧铂新材料有限公司