[发明专利]一种水冷法沥青基球形活性炭的熔体造粒方法

说明书

本发明公开了一种水冷法沥青基球形活性炭的熔体造粒方法，将熔体沥青经造粒机喷盘以液滴的形式，以一定的射入角喷入到位于造粒机下方的水冷容器中，沥青液滴在水中依靠自身张力自动收缩冷却成球形固体颗粒，水冷容器内是与沥青互不相溶的普通淡水作为液下造粒的冷却介质，水的温度控制在30～60℃之间。与塔式空冷造粒工艺相比较，水冷却造粒装置的总高度不到塔式空冷造粒的一半，直径不到塔式空冷造粒的三分之一，在装置投资以及施工成本方面具有绝对优势，总投资低，占地面积小。通过本发明可以使这种球形颗粒的直径以及圆球度均符合沥青基球形活性炭制造工艺对颗粒的要求，可以满足工业化连续生产的要求。

技术领域

本发明属于化工化工产品造粒领域。

背景技术

沥青基球形活性炭是一种物理性能和吸附性能都十分优异的新型炭材料。具有球形度好，机械强度高、固定床容通阻力小、广譜吸附性能强、吸脱附速度快以及可再生等系列优点，在国民经济建设中如环保、医疗、化工、军事等领域有着广泛的应用前景，是活性炭家族的高端品种，但由于其复杂的生产工艺以及高昂的技术成本，使得工业化生产以及推广使用困难重重。

沥青基球型活性炭具有非常良好的生物相容性和生物化学相容性，是一种理想的医用活性吸附材料，目前国内外对沥青基球型活性炭在生物医学领域的应用已有大量的研究报道，主要有血液净化、作为药物的活性组分、作为口服吸附材料等诸多方面。

沥青基球形活性炭由于其圆球的形状，在流体(液体或气体) 中的固定床容通阻力小，装填密度均匀，吸附快，处理流体的化学能力大大优于其他类型的活性炭；同时沥青基球形活性炭也是性能优良的化工催化剂载体，在高温高压的复杂环境中自身的理化稳定性和便捷的回收性也是其突出优点。再由于沥青基球形活性炭的机械强度高，使用过程不易破损掉渣，可以脱附再生反复特点，与普通活性炭相比，有明显的经济价值和社会效益。

目前世界上真正形成沥青基球形活性炭工业化规模生产的只有日本吴羽化学工业株式会社一家企业，年产量为2千吨且完全垄断了国际高端市场，仅此一点就足以说明其工艺技术的复杂程度。

自上世纪90年代起，中国就陆续有多家科研机构以及知名院校先后进入了《沥青基球型活性炭》的研发领域，且均宣告完成了实验室阶段的理论及样品的研发工作，均拿出了合格甚至完美的实验室样品，其中山西煤化所、北京防化院以及山西新华厂、华东理工大等机构为此做了大量的工作，但是至今该技术仍然只停留在实验室阶段，国内外尚未见到除日本吴羽化学之外的能够形成工业化规模生产的报道。

现有的实验室沥青基球形活性炭的造粒方法是先将熔化的沥青制成薄片然后破碎成一定体积的不规则颗粒，再利用沥青加热后可形变的特性使其在一定温度的介质中依靠自身表面张力收缩成为圆球形颗粒，这种方法对于实验室科研是一种可选的方法，但远不能满足形成工业化规模生产的造粒要求，沥青基球形活性炭的生产工艺包括材料制备、造粒、颗粒不熔化处理、颗粒碳化、颗粒活化等诸多方面，其中的瓶颈之一就是造粒工艺的工业化一直没能突破。

中国发明专利CN200410025815.1“熔体沥青旋转造粒喷盘”是一个可令熔体沥青工业化造粒的发明，其工作原理是将符合工艺温度的沥青熔液注入在被加热至工艺温度的水平旋转的造粒喷盘端面上，造粒喷盘端面上均匀开有数十条放射性的三角形凹槽，沥青熔融液落入到喷盘的端面上后随即被旋转运动的三角形凹槽在离心力作用下自喷盘外径端点切线方向以液滴的形式抛出，液滴在降落过程中自动收缩冷却成球形固体颗粒。通过调节喷盘的旋转速度以及熔体沥青的给料量即可控制成品颗粒的球体直径，该专利已成功实现了路用改性沥青球形颗粒工业化生产，其单台装置年产量最大可达到5000吨规模。