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AG真人 AG平台AG真人 AG平台一种用于在管状反应器中活化或再活化湿或干碳的装置和方法，该反应器由两个或多个顺序排列的区域(9、20、26)组成，每个区域包括下降的碳柱，各区域均具有入口(12、21、30)以将水蒸汽引入这些区域中的任何一个或多个区域内，其中电流通过作为电极的石墨块(8、19、27)供入每个区域内的碳柱，该石墨块通过与包括一平板或V形搁板的钢板相连而位于该柱顶部的中心处，这提供了开孔以使产生的气体和蒸汽排出。
1： 一种通过在活化气体存在下电阻加热而活化湿碳原料或再活化 湿废碳原料的改进装置，该装置包括一加料漏斗，碳原料靠重力通过该 加料漏斗，进入难熔材料制的管状反应器以形成降落的碳原料柱，其中 该反应器的顶部与加料漏斗的底部相连，并且其中该反应器的底部与排 出活性碳产品的阀相连，还包括位于加料漏斗外侧的电接线柱和固定在 反应器底部的另一电接线柱，所述电接线柱与电源相连，电流通过下降 的碳原料在电接线柱之间流动，其改进在于该反应器由两个或更多个顺 序排列的区域组成，每个区域含有运动的碳原料柱，该反应器具有将所 述活化气体按顺序引入所述各区域内的入口，以及电流通过石墨块供入 每个区域内的运动的碳原料柱，该石墨块作为电极并通过与包括一搁板 的钢板相连而位于所述柱顶部的中心处，这提供了一开口以使产生的气 体和蒸汽排出。
4： 权利要求1或2的装置，其中将水蒸汽引入水蒸汽套中，该水 蒸汽套设置有多个喷嘴，因而水蒸汽可以从水蒸汽套中以离开碳原料柱 中心轴不同距离处喷入反应器中。
6： 权利要求1-5中任一种装置，如果这种区域的数量超过了满 意地活化或再活化碳原料所需的量，则选择电流的路径以使电流只流经 所述区域中最低的一个区域。
7： 权利要求1-6中任一种装置，如果这种区域的数量超过了满 意地活化或再活化碳原料所需的量，则选择电流的路径以使所述区域中 最上部的一个区域旁路。
9： 一种改进的通过在活化气体存在下电阻加热而活化湿碳原料或 再活化湿废碳原料的方法，该方法包括一加料漏斗，碳原料靠重力通过 该加料漏斗进入难熔材料制的管状反应器以形成降落的碳原料柱，其中 该反应器的顶部与加料漏斗的底部相连，并且其中该反应器的底部与排 出活性碳产品的阀相连，还包括位于加料漏斗外侧的电接线柱和固定在 反应器底部的另一电接线柱，所述电接线柱与电源相连，电流通过下降 的碳原料在电接线柱之间流动，其改进包括使该反应器具有两个或多个 顺序排列的区域，每个区域含有运动的碳原料柱，该反应器具有将所述 活化气体按顺序引入所述各区域内的入口，以及通过石墨块向每个区域 内的运动的碳原料柱供电流，该石墨块作为电极并通过与包括一搁板的 钢板相连，而位于所述柱顶部的中心处，这提供了一开口以使产生的气 体和蒸汽排出。
12： 权利要求9或10的方法，其中将水蒸汽引入水蒸汽套中，该 水蒸汽套设置有多个喷嘴，因而水蒸汽可以从水蒸汽套中以离开碳原料 柱中心轴不同距离处喷入反应器中。
14： 权利要求9-13中任一种方法，如果这种区域的数量超过了 满意地活化或再活化碳原料所需的量，则选择电流的路径以使电流只流 经所述区域中最低的一个区域。
15： 权利要求9-14中任一种方法，如果这种区域的数量超过了 满意地活化或再活化碳原料所需的量，则选择电流的路径以使所述区域 中最上部的一个区域旁路。
17： 权利要求9-10和12-16中任一种方法，其中不将水蒸汽 引入该区域的任一区域中。
18： 权利要求9-10和12-17中任一种方法，其中不将水蒸汽 引入到最上部的区域中。
19： 权利要求9-10和12-18中的任一种方法，其中只将水蒸 汽引入最下面的区域中。
本发明涉及在水蒸汽存在下电阻加热而活化和再活化湿或干碳或含碳原料的装置和方法。特别是涉及一种改进的装置，在该装置中电流和蒸汽更加均匀地穿过碳，并且能够选择电流和蒸汽流动的路径，以便在该装置的操作过程中获得最佳的适应性。如果待活化或再活化的碳或含碳原料是湿的，本发明还涉及一种改进的电阻加热方法，该方法中干燥的能源成本降低，与以前所述的用于干燥碳的电阻加热方法相比，该方法更有效且更快，以及可允许的含碳原料具有更高的湿度、更大的颗粒尺寸范围及更宽变化范围的颗粒尺寸分布。
由穿过活性碳而被处理的空气或气流通常具有很高的湿度，有时高达完全饱和。因此，暴露于这种气流中的碳含有不同含量的水，高至或超过碳自身的重量。用于水纯化系统中的碳必然是湿地。因此，再活化这种废碳的方法中，第一步必然是干燥碳，因为进行再活化方法的温度实质上高于水的沸点。
干燥湿的粉状或粒状固体在用自然去除水份后需蒸发掉水份，通常是用空气或其它气流。通过加热湿的物料或流经该物料的气流可加速该方法。当该粉状或粒状物料是碳时，可以向该固体直接施用电阻加热，如同涉及各种含碳原料的活化或耗尽的活性碳的再活化的现有技术中公知的，例如美国专利5,089,457以及其中所引证的已有专利中所公开的。有效快速地干燥湿的碳或含碳物料需要温度仅为水的沸点或适当高于水的沸点，例温度范围为100℃-约150℃，尽管活化碳原料或再活化废活性碳一般需要约750℃或更高的温度。
当用电阻加热活化湿的或含水的含碳原料或者再活化湿的废活性碳时，可以在活化或再活化步骤之前干燥碳，或者在活化或再活化过程中去除一部分或基本上全部的水份。在后一种情况下，因为蒸发的水份流向炉子的出口，穿过并通过预热碳的区域，该蒸发的水份再冷凝并且对其它气体(如CO和H2)的运动产生了增加的阻力，这些其它气体是在活化过程中产生的或者在废活性碳再活化过程中解吸的，并且是必须从该出口排出的。AG平台真人 真人AG 平台官网另外的缺点是电流分布不均匀，这是由于湿的碳或含碳物料的运动柱的不同部分的电阻变化而造成的。
在US5,089,457和5,173,921中，已经公开了在存有水蒸汽下活化和再活化碳的过程使用电阻加热。在该文献公开的方法中，被活化或再活化的碳柱靠重力穿过管状反应器下降，同时从该反应器底部通入蒸汽并与下降的碳相反方向向上运动。该蒸汽可进行任何或全部的一系列可能的反应：
在碳活化过程中，反应1和2消耗水蒸汽，因而在管状反应器上部的活化过程变慢，或者在开始注入时就必须提供过量的水蒸汽以补偿这种消耗。这种过量地供入水蒸汽对于建立合适的活化温度所需的控制造成了严重的损害。在碳再活化过程中，由反应3和4解吸的蒸汽可能在反应器的上部再冷凝，由此对气流产生增加的阻力(“反压”)并且对反应器中的温度和电流分布有不利影响。还有，如果在反应器底部的某点引入各种作用所需的全部水蒸汽，则其引入速率必须受到限制，以使其不达到将对碳施加太大的压力或者需要太高的反应器温度的线速度。这些必需的限制降低了活化或再活化过程。快速引入水蒸汽的另一缺点是可能浮起碳柱或开始使碳柱流态化，导致碳颗粒之间的电流产生电弧。将水蒸汽快速引入通过电阻假如的碳颗粒中的另一缺点是，倾向于将注入点处的碳颗粒分离开，这随后会造成电弧并燃烧蒸汽喷射器的喷嘴。还有另一个主要缺点是，在反应器特定区域内的超出所需的过量水蒸汽流对反应器中的温度分布有有害影响。总而言之，在反应器的一点处引入反应器内全部所需的总量的水蒸汽流，严重限制了在利用电阻加热的活化或再活化过程中对操作控制条件的选择。
因此，本发明涉及一种改进的用于由电阻加热干燥湿的粒状或粉状碳的方法和装置。当碳含有任何含量的水份时(可以高达含有完全饱和的水份)，只要不存在游离的液态水，这种改进即可实现。当碳是用于制备活性碳的含碳原料例如木炭、椰子壳炭或石油焦炭，或者是待再活化的废活性碳时，可以得到这种改进。
在本发明的方法和装置中，重要的是使流经燥的碳的电流分布均匀，从而保证从碳中去除的水份在排出之前不在碳上再冷凝。
更具体地，本发明涉及一种通过存在活化气体下电阻加热而活化湿碳原料或再活化湿废碳原料的改进的装置，该装置包括一加料漏斗，碳原料靠重力通过该加料漏斗进入难熔材料制的管状反应器，以形成降落的碳原料柱，其中该反应器的顶部与加料漏斗的底部相连，并且其中该反应器的底部与排出活性碳产品的阀相连，还包括位于加料漏斗外侧的电接线柱和固定在反应器底部的另一电接线柱，所述电接线柱与电源相连，电流通过下降的碳原料在电接线柱之间流动，其改进在于该反应器由两个或更多个顺序排列的区域组成，每个区域含有运动的碳原料柱，该反应器具有将所述活化气体按顺序引入所述各区域内的入口，其中电流通过石墨块供入每个区域内的运动的碳原料柱，该石墨块作为电极并通过与包括一搁板的钢板相连而位于所述柱顶部的中心处，这提供了开口以使产生的气体和蒸汽排出。
本发明还涉及一种改进的通过存在活化气体下电阻加热而活化湿碳原料或再活化湿废碳原料的方法，该方法包括一加料漏斗，碳原料靠重力通过该加料漏斗进入难熔材料制的管状反应器以形成降落的碳原料柱，其中该反应器的顶部与加料漏斗的底部相连，并且其中该反应器的底部与排出活性碳产品的阀相连，还包括位于加料漏斗外侧的电接线柱和固定在反应器底部的另一电接线柱，所述电接线柱与电源相连，电流通过下降的碳原料在电接线柱之间流动，其改进包括使该反应器具有两个或多个顺序排列的区域，每个区域含有运动的碳原料柱，该反应器具有将所述活化气体按顺序引入所述各区域内的入口，以及通过石墨块向每个区域内的运动的碳原料柱供电流，该石墨块作为电极并通过与包括一搁板的钢板相连，而位于所述柱顶部的中心处，这提供了一开口以使产生的气体和蒸汽排出。
在本发明中，将水蒸汽引入到该反应器的各区域，所引入水蒸汽量限制为在该区域内发生这些过程所需的量，并使该气相反应产物或解吸的气体和蒸汽可从它们产生的反应器的区域内排出。
在本发明中，用一个装置将水蒸汽喷向碳，该装置使水蒸汽在碳颗粒间均匀分布，并防止产生电弧及随后于水蒸汽喷枪处燃烧，以此方式使电流在反应器每个区域内被活化或再活化碳之间均匀分布。
概括地讲，本发明涉及对方法和装置的改进，其中该装置包括一加料漏斗，通过该加料漏斗潮或湿的碳或者含碳原料的下降柱靠重力进入难熔材料制成的管状干燥区域或者进入顺序排列的这种区域内，该区域的顶部与该加料漏斗的底部相连，最下面的区域与活化含碳原料或再活化废活性碳的反应器相连(下文中术语：碳原料：也包括废活性碳)，该装置具有固定在加料漏斗外侧的电接线柱和位于最下面区域的另一接线柱，所述两接线柱连于电源上，电流经过下降落的碳颗粒柱在两接线柱间流动。在该方法和装置中的改进包括通过作为电极的石墨块向最上面的碳颗粒柱供电，该石墨块位于所述柱顶部中心处，并通过与一块钢板连接而悬在该柱顶部上方，该钢板包括一平板或V形搁板，这提供了开口以使水份以水蒸汽形式排出。其它的改进包括顺序排列的一个或多个接受从干燥区域排出干碳的反应区域，在这些区域中装配有通过一入口将水蒸汽引入每个所述反应器区域内的装置，水蒸汽通过该入口进入具有喷射该水蒸汽的喷嘴的水蒸汽夹套中，该喷嘴位于离开下降碳柱的中心轴一倍以上距离处，其中通过作为电极的石墨块将电流供入每个区域内下降的碳原料柱中，该石墨块通过与一块钢板连接而位于所述柱顶部中心处，该钢板包括一平板或V形搁板，这提供一些使产生的气体或蒸汽排出的开口。在方法中的改进包括将水蒸汽引入该反应器中至少一个区域内。每个水蒸汽夹套部件连同其相邻的管状反应器部分也可作为热交换器，因此，热的碳将其一些热量放出传给进入的水蒸汽并使之过热。
如果建立了一系列这种反应器区域，并且这种区域的数量超过了可满意地活化或再活化碳所需的量，则可以选择电流的路径以使电流只流经所需的所述区域中最下面的一个或几个区域对于是否或不将水蒸汽引入任何给定的区域这种选择也是任意的，并且与选择的电流路径无关。对石墨块的形状没有限定。例如，可以是矩形、圆形或其它截面的棒或管的部分的形状。该石墨块的尺寸相对于其占据空间的截面面积要足够大，以能提供足够的表面积来将电流有效地分布给流过该石墨块的碳颗粒，但是又不能大至阻碍所述碳颗粒的流动。例如，该石墨块投影到水平面上的截面面积的范围，可以是约为其所在开孔截面面积的1/4或更小至该面积的3/4或甚至更大，只要碳颗粒可以有效地在其周围流过。本发明所提供的主要优点包括在单一阶段或多个阶段中，将特定的水蒸汽引入需要该水蒸汽的一个或多个区域中，并使各种气体从该系统中迅速排出，同时保证通过此石墨块或多个石墨块显著改善流经碳的电流分布，通过按照待活化或再活化碳的需要而选择所需的喷入水蒸汽阶段的数量和电流路径这些手段可保证适应性。
图3示出了一个水蒸汽套的细节，该水蒸汽套具有水蒸汽入口、上部或下部水蒸汽喷嘴以及用于全部水蒸汽冷凝物的排出口。
在这些优选的实施方案中，将碳原料供料到三个处理区域中的一个区域内，这三个区域中的第一个或两个可以是干燥区域而最下面的一个或两个必须是喷入水蒸汽区域，通过参照附图1、2和3可以清楚看出，这些图是装置1的部分示意图或垂直剖面图。如果原料是干的，则不需要干燥区域，全部区域可提供喷入水蒸汽。如果原料是湿的，则至少需要一个干燥区域。将碳原料2装入钢制加料漏斗3中，该漏斗通过绝缘体5与其支撑体4电绝缘。该加料漏斗与电接线相连，电接线供电。碳靠重力围绕石墨块8流过而进入第一区域9。喷出的水蒸汽和其它气体通过钢板11上的槽形孔10排出。如果区域9作为喷入水蒸汽区域，则通过将水蒸汽经管12注入水蒸汽套13中而喷入该区域内，该水蒸汽套设有两组喷嘴，即上面一组14和下面一组15，如图3所示。全部水蒸汽冷凝物通过管16排出。该水蒸汽套具有位于远离碳柱中心轴不同距离的多个喷嘴，这种布置的作用是使流经降落的碳柱的水蒸汽分布更均匀，以便于对不远高于100℃温度的低压水蒸汽的利用，该水蒸汽可被热碳快速过分加热。这种热交换布置也可调整碳的温度并作为控制碳温度的一个辅助手段。还有，这种布置防止了产生电弧以及随后在水蒸汽喷嘴处燃烧。很显然，通过使本文所述原理具体化的各种多个水蒸汽喷嘴的布置，AG平台真人 真人AG 平台官网可以实现水蒸汽均匀分布和防止燃烧水蒸汽喷嘴的这种相同结果。如果该区域作为干燥区域，则不需将水蒸汽喷入该区域。用热电偶17测量区域9中碳的温度。干的和部分活化或再活化的碳靠重力继续流经钢板18，在第二个石墨块19周围通过而进入第二区域20，该区域中类似地装配有水蒸汽入口21、热电偶22、排气口23和水蒸汽冷凝物排出口24。如果不从入口21引入水蒸汽，则该区域也作为干燥区域。类似的布置使钢板25引入到第三区域26，类似于第一和第二区域，该第三区域也装配有石墨块27、热电偶28、槽形孔29、水蒸汽入口30和水蒸汽冷凝物排出口31。显然，对于本技术领域内的技术人员来讲，通过选择不喷入水蒸汽因而作为干燥区域的上部区域的数量、以及选择电流流经的下部区域的数量，可以实现适应性非常好的干燥及活化或再活化处理工艺。还有，如果需要多于三个的干燥和反应区域，该装置可构造成包括任何所需数量的这种区域，这点从本发明的说明中可明显地得出。该装置的底部支撑体32与电源的另一接线相连，该支撑体用绝缘体33电绝缘。从该装置排出的物料可以装入存贮容器中，例如钢桶中。
通过下面实施例本发明更加清楚，这些实施例仅用于说明本发明，对本发明所要求保护范围不构成限制。
将已暴露于“液化石油气”(主要是丙烷)的且含有20％(重量)水份的石油焦炭制的活性碳原料供料于加料漏斗3中。图中所示的三个区域9、20和26中的温度保持为300-500℃，并且不向任何一个中引入水蒸汽。随着碳沿该装置前进，发现丙烷已从碳中脱除并且得到产物中的水份含量小于0.1％(重量)。该碳物料的流量是连续的，同时下移接线，这时仍不引入任何水蒸汽。发现所得到的产物中的水份含量为约1.8％(重量)，同时丙烷仍是完全脱除的。再将接线下移，同时碳流量是连续的，因而电流只流经区域26，仍不引入任何水蒸汽。然而发现，尽管丙烷仍是完全脱除的，但所得产物中的水份含量大于5％(重量)。因此，如果需要非常干燥的产物，则接线柱必须返回到上部触点处，以使电流流经所有干燥区域。如果高至2％界限的水份含量是可接受的，则接线柱可以置于中间位置，因而电流只流经干燥区域20和26。
将作为制备活性碳原料的椰子壳炭物料供料于加料漏斗3中。将图中所示三个反应区域9、20和26中的温度保持为800-900℃，并将水蒸汽喷入入口12、21和30中。随着碳沿该装置前进，发现碘价(A.S.T.M.标准试验方法D4607)范围为1000-1200，四氯化碳活性(A.S.T.M.标准试验方法D3467)范围为60-65。这些值是高度活性碳的特征，适用于很宽的不同商业用途。然后椰子壳炭原料流量保持连续，同时下移接线，因而电流只流经反应区域20和26。将水蒸汽只喷入入口21和30。然后发现最终产物的碘价约为750，四氯化碳活性约为50。这些数值一般来说是良好的但并不是高度活性碳的，适用于某些商业用途。再将接线下移，同时保持椰子壳流量是连续的，因而电流只流经反应区域26，并且只将水蒸汽喷入入口30中。然后发现所得产物的碘价约为450，而四氯化碳活性约为35。这些数值对于大多数商业用途来说是太低，以致一般不可接受。然后再将水蒸汽喷入入口21和30中，AG平台真人 真人AG 平台官网同时将接线移动位置，因而电流只能连续地流经区域26。发现所得产物的碘价约为550，而四氯化碳活性约为45。这些数值对于大多数商业用途来说也太低，以致一般不可接受。因此，将接线返回到上部触点以使电流流经所有反应区域，并且将水蒸汽喷入所有入口以产出高度活性碳。如果可以接受良好的但不是高度活性碳，可以将接线置于中间位置，因而电流只流经反应区域20和26，同时将水蒸汽喷入入口21和30中。
将已暴露于汽油蒸汽中而作废的(饱和的)由烟煤制成的活性碳原料供料于加料漏斗3中。将图中所示三个反应区域9、20和26中的温度保持为800-900℃，并将水蒸汽喷入入口12、21和30中。随着碳沿该装置前进，发现碘价(A.S.T.M.标准试验D4607)范围为1000-1200，四氯化碳活性(A.S.T.M.标准试验D3467)范围为60-65。这些值是高度活性碳的特征，适用于很宽的不同商业用途。然后使废活性碳原料流量不连续，同时下移接线柱，因而电流只流经反应区域20和26。只将水蒸汽喷入入口21和30中。发现所得产物的碘价仍保持在1000-1200范围内，四氯化碳活性保持在约60-65。再将接线下移，同时使废活性碳流量连续，因而电流只流经反应区域26。只将水蒸汽喷入入口30。发现所得产物的碘价范围为约750-900，四氯化碳活性范围为45-55。这些值对于大多数商业用途来说太低，以致不可接受。然后将水蒸汽喷入入口21和30中，同时将接线移动位置，因而使电流只连续地流经反应区域21。发现所得产物的碘价范围为900-1000，四氯化碳活性范围为55-60。这些值对于很多商业用途来说是可接受的。因此，对于这种用途，接线移至下部触点，使电流只流经最下面的反应区域，同时将水蒸汽喷入入口21和30中。如果需要高度活性碳产物，可将接线柱置于中间位置以使电流只流经反应区域20和26，同时将水蒸汽喷入入口21和30中。
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一种用于在管状反应器中活化或再活化湿或干碳的装置和方法，该反应器由两个或多个顺序排列的区域(9、20、26)组成，每个区域包括下降的碳柱，各区域均具有入口(12、21、30)以将水蒸汽引入这些区域中的任何一个或多个区域内，其中电流通过作为电极的石墨块(8、19、27)供入每个区域内的碳柱，该石墨块通过与包括一平板或V形搁板的钢板相连而位于该柱顶部的中心处，这提供了开孔以使产生的气体和蒸汽排出。 。
