[实用新型]一种用于石墨化活性炭氧化扩孔的固定床反应器

说明书

本实用新型“一种用于石墨化活性炭氧化扩孔的固定床反应器”，属于化工设备技术领域。所述固定床反应器包括筒体；所述筒体内部上段设有扩孔床；所述扩孔床内设置有若干根冷激管；筒体内部轴向设有贯穿整个筒体上段的测温部件；筒体外部上段设有可使工艺气体通向所述固定床反应器内部的气体通道且可减缓气体流速的引气环管。本实用新型的设备对石墨化活性炭的扩孔指的是通过气氛和温度的控制，对石墨化活性炭进行氧化造孔和打通硫、磷单质对活性炭的堵孔，使石墨化活性炭的比表面和孔体积能满足人们的使用要求。

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，涉及一种用于石墨化活性炭氧化扩孔的固定床反应器。

背景技术

目前,化学固定床反应器种类繁多,专门用于石墨化活性炭扩孔的固定床反应器未见报道。

本领域目前用来对活性炭进行氧化扩孔的现有技术手段通常是利用一些扩孔剂或扩孔方法，例如，发明专利申请201610963385.0披露了一种环保治理用煤基活性炭制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，按照以下重量份的原料制备活性炭：无烟煤粉末10-15份、焦油3-5份、果壳1-4份、活化剂13-22份、活化助剂0.1-0.5份、有机溶剂21-32份、秸秆粉末1-3份和改性天青石粉末2-5份；步骤二，将无烟煤粉末、焦油和果壳在炭化炉中以650-750℃处理1-3h并且进行粉碎处理,得到活性炭粉末，将活性炭粉末放在去离子水中洗至中性并且进行干燥，将干燥后的活性炭粉末放入氯磺酸中，加热至80-100℃溶胀1-3h，冷却，过滤，将过滤物用去离子水洗至pH呈中性，真空干燥，得到溶胀活性炭粉末，将溶胀活性炭粉末加热至850-900℃后，通入水蒸气进行扩孔，冷却后经酸洗、水洗和干燥，得到扩孔活性炭粉末，将扩孔活性炭粉末置于200-300℃焙烧2-3h，冷却，得到改性活性炭粉末；步骤三，将秸秆粉末、改性天青石粉末和有机溶剂加入搅拌机中，搅拌机以150-300rpm的转速搅拌10-25min，得到第一混合溶液；步骤四，将改性活性炭粉末、活化剂和活化助剂加入装有第一混合溶液的搅拌机中，搅拌机以300-450rpm的转速搅拌30-60min得到第二混合溶液，第二混合溶液在200-300℃下干燥脱水1-3h，在惰性气体和真空条件下升温至活化温度600-800℃，活化1-3h，得到活化料；步骤五，将步骤四得到的活化料在惰性气体保护下冷却至100℃以下，再用去离子水洗涤活化料2-5次，用强酸洗涤活化料1-3次，再用去离子水洗涤活化料至中性，然后在100-120℃下干燥，即可得到成品。上述技术均是适用于普通活性炭的活化扩孔，一般使用的是活性炭高温回转活化炉，该种炉不适用于专用石墨化活性炭(例如钌基氨合成催化剂石墨化炭载体)的扩孔。

石墨化活性炭的比表面和微孔数量比未石墨化炭急剧减少，造成这种现象有两个原因：其一，活性炭属于无定型碳，在结构上微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。活性炭石墨化(或部分石墨化)需要在1800－2700℃高温下进行，高温造成活性炭内部和表面的大空隙结构被破坏，表面生成光滑、无孔的石墨晶型结构，因而石墨化处理后活性炭的比表面与微孔数量会大大减少。其二，对于果壳活性炭来说，因为原先成炭材料是植物，含有较大量的硫、磷化合物，在制备活性炭时这些物质大量留存在活性炭上。这些硫、磷化合物在活性炭石墨化的高温条件下，热分解为单质硫和单质磷，并会升华到炭的表面和外边，还有部分硫、磷单质会堵塞部分活性炭的微孔，造成石墨化后的活性炭的比表面与微孔数量的减少。

本领域亟需开发一种专门用于石墨化活性炭扩孔的设备，以满足本领域直接通过设备就能实现扩孔处理，并能获得很好地扩孔效果的技术需求。

实用新型内容

针对石墨化活性炭的比表面和微孔数量比未石墨化炭急剧减少，从而不适合用作催化剂载体的现象，为了改善这种状况，必须采用可控气氛方法对石墨化活性炭进行扩孔处理。而要保证扩孔的效果，扩孔反应器的结构必须兼顾反应器要具有合理的工艺气体的配置、流动和分布、灵活的反应温度控制手段和合理的系统热能利用。本实用新型是一种反应温度和反应气氛可控的气固反应装置。