专利名称：用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的方法和装置。本发明总体上涉及用于利用气体或蒸汽或过热蒸汽使固体有机材料干燥或风干或热解或气化或碳化的方法和装置，更具体地，涉及完全在吸热条件下利用过热蒸汽对固体有机材料进行的无氧处理。
背景技术：
用于将固体有机材料转化为碳的传统和常规方法部分地或完全地处于放热条件下。用于将固体有机材料转化为碳的方法有竖直蒸馏灌(vertical retort)分批处理类型、 回转窑(rotary kiln)分批或连续处理类型。这些处理类型部分地或完全地处于放热条件下。此外，这些放热过程的类型包括两步骤处理(a)第一步骤包括在部分氧化条件下使固体有机材料(即原材料)碳化。(b)第二步骤包括在另一相似的竖直蒸馏灌或回转窑中使碳化材料在部分或完全放热条件下与蒸汽反应时活化。上述处理类型的缺点如下(a)在部分氧化条件下在竖直蒸馏灌或回转窑中固体有机材料(即原材料)的碳化非常不稳定且由于放热反应而难以控制该处理。(b)这些类型的碳化处理由于原材料的性质和质量变化而无法被自动化，因此更多依赖操作者的技能和经验。(c)固体有机材料的部分氧化导致释放大量极为难以处理的有毒气体。(d)从原材料到成品(例如碳)的成品率高且不总是一致的。(e)碳的含灰量将很高(由于在部分氧化条件下处理材料)，导致碳产品的质量低且物理强度低。(f)在放热条件下将固体有机材料直接转化为活性碳是非常困难的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的方法和
直ο本发明的目的在于提供一种用于利用气体或蒸汽或过热蒸汽使固体有机材料干燥或风干或热解或气化或碳化的方法和装置。本发明的进一步目的在于提供一种完全在吸热条件下利用过热蒸汽对固体有机材料进行的无氧处理。本发明的另一目的在于提供一种用于将固体有机材料转化为碳或活性炭的方法和装置，其中该装置结构简单因此易于操作且不昂贵。如下多种其他类型的处理也能用于在该装置中对固体有机材料进行处理 干燥干燥为其中根据材料的性质或类型材料在压力容器中在1至^ar的压力下承受180°C至220°C之间优选为200°C的蒸汽温度的处理。·风干风干主要用于根据材料的性质或类型在压力容器中在5至IObar的压力下且在150°C至250°C之间的蒸汽温度下移除材料中的含湿量或含水量。
热解热解为其中根据材料的性质或类型通过用处于450°C至750°C之间的温度的过热蒸汽破坏分子键使材料热分解的处理。在压力容器中压力将保持在1至^ar之间。·气化气化为使具有高热值的材料能够在较长的持续处理时间内利用处于 450°C至750°C的温度范围内且处于1至^ar的压力下的过热蒸汽承受压力和温度的组合的处理。因此，在压力下产生的反应气体可用作可再生燃料。 碳化碳化为其中材料利用处于600°C至750°C的温度范围内且处于1至!Bbar的分压范围内的过热蒸汽承受高温由此驱逐出存在于有机材料中的挥发物的处理。当连续进行处理时，材料被转化为碳或活性碳。反应气体连续从装置中排出直到处理完成。上述不同类型的处理取决于所处理的固体有机材料的性质或类型。因此，该装置通过改变以下八个参数被用于不同类型的处理1、带孔或无孔回转鼓的旋转(RPM) ；2、气体或蒸汽或过热蒸汽的压力；3、气体或蒸汽或过热蒸汽的温度；4、根据处理的性质或类型的处理时间或持续时间；5、气体或蒸汽或过热蒸汽的流速；6、压力容器中的压力或温度； 7、气体或流体输入的性质(蒸汽或过热蒸汽之外的气体或流体)；和8、(有机或无机，固体或半固体)材料的性质或量或类型。本发明的方法和装置根据材料的性质或量或类型还能够被用于处理固体有机材料之外的任何其他类型的材料，例如，无机材料类化学药品或橡胶轮胎或生物医药废弃物或残留物或城市废弃物等。作为圆柱形容器或贮存器的压力容器被水平安装在倾斜或旋转支撑件上以利于上下倾斜移动。构造压力容器的材料可以为软钢或不锈钢的厚壁金属，该软钢或不锈钢的厚壁金属具有用于抗高温和高压的耐腐蚀、耐热、耐酸且耐化学品的内衬。压力容器在一端具有打开或关闭门机构，用于供给或移除材料。压力容器的另一端具有密封盘端。压力容器在其内部容纳回转鼓和装配有管嘴/阀的供给管。包括打开或关闭门端和密封盘端的整个压力容器的外表面被热绝缘。压力容器还装配有压力安全阀、压力计和温度指示器。用于包括门端和密封盘端的压力容器的具有保护覆层的热绝缘体在外部被高密度热陶瓷纤维垫包覆或覆盖，以防止或减小热损失。用于热陶瓷纤维绝缘垫的保护覆层或覆盖体被设置用于保护其免受外部损伤。回转鼓为带孔回转鼓或无孔回转鼓。带孔回转鼓为水平安装的由带孔片或筛网制成的带有锥形嘴的圆柱形鼓，该带孔回转鼓的一端联接到旋转轴，另一端支撑在圆柱形辊上，该带孔回转鼓整个被封装在压力容器内。无孔回转鼓为带有锥形嘴的圆柱形鼓，并能够根据待处理的材料的性质和类型被水平或竖直安装，该无孔回转鼓的一端联接到旋转轴而另一端支撑在圆柱形辊上，该无孔回转鼓被封装在压力容器内。带孔和无孔回转鼓与压力容器之间的环状空间被保持为尽可能最小。带孔和无孔回转鼓的一端被密封，并且该密封端被连接或联接到旋转轴。带孔和无孔回转鼓的具有锥形嘴端的另一端用于将材料供给到回转鼓中。回转鼓的锥形嘴端被支撑在圆柱形辊上以在压力容器内自由旋转。构造回转鼓的材料能够是软钢或不锈钢或具有良好的耐高温、高压、 腐蚀或磨损和任何酸及化学品反应的任何其他材料。密封盘端通过焊接或通过法兰螺栓到压力容器上。密封盘端还能够通过任何其他固定方式被附接到压力容器。构造密封盘端的材料能够是软钢或不锈钢的厚壁金属，该软钢或不锈钢的厚壁金属具有用于抗高温和高压的耐腐蚀、耐热和耐酸的内衬。密封盘端容纳旋转轴及其轴承或外壳、联接到旋转轴的具有带或链式传动机构的齿轮电机、进气阀、排气阀、压力计和温度指示器。密封盘端的外部被具有保护覆层或覆盖体的热陶瓷纤维垫热绝缘。旋转轴由安装在压力容器的密封盘端的中心处的硬化软钢或不锈钢圆柱形轴制成。旋转轴的外端被连接到与齿轮电机联接的带或链式传动机构。回转鼓的RPM由齿轮电机调节。对于带孔和无孔回转鼓，旋转轴的内端被联接到压力容器内的回转鼓的密封端。 然而，对于无孔回转鼓类型，旋转轴具有延伸穿过其中心的气体或蒸汽或过热蒸汽供给管， 该供给管进一步延伸到无孔回转鼓内。旋转轴内的气体或蒸汽或过热蒸汽供给管被热绝缘以防止热量传递到旋转轴，并且还保持在其位置静止，即该供给管不与旋转轴一起旋转。旋转轴的密封套被良好地密封，从而即使在高压下也防止任何蒸汽或气体泄漏。由于在处理固体有机材料期间在装置中产生恒定的热量，因此为了防止旋转轴卡住，轴的轴承或外壳被冷却机构恒定冷却。旋转轴的轴承或外壳将具有围绕其的壳套。该壳套将被非常低汽化度的液体冷却剂连续填充，该液体冷却剂将相应地连续对旋转轴进行冷却。液体冷却剂将被恒定再循环。齿轮电机通过带轮或链轮由带或链式传动机构联接到旋转轴。齿轮电机被安装到支撑件上，该支撑件被螺栓联接或焊接或通过任何其他固定方式到压力容器的密封盘端的外壁。旋转轴的RPM通过改变齿轮电机的速度或者带轮或链轮的尺寸来调节。蒸汽过热器不是装置的一体式部分。蒸汽过热器执行将蒸汽的温度升高到200°C 至750°C之间的功能。在装置中，蒸汽过热器产生的过热蒸汽处于450°C至750°C的温度，该过热蒸汽流动通过压力容器内的供给管并进一步通过管嘴或阀。进气阀用于传送蒸汽或过热蒸汽。进气阀被装配到压力容器的密封盘端。来自蒸汽过热器的过热蒸汽的流量在进入压力容器内的装配有管嘴或阀的供给管之前由进气阀调节。在压力容器内供给管被装配有管嘴或阀。对于带孔回转鼓，固定到压力容器的装配有管嘴或阀的供给管位于回转鼓的整个长度的下方。固定到压力容器的装配有管嘴或阀的供给管以直线或之字形的方式或以任何沿着回转鼓的整个长度延伸的其他方式位于下方。仅在无孔回转鼓的内部，管嘴或阀被装配到供给管上。无孔回转鼓内的供给管能够采用直线或之字形方式或任何沿着无孔回转鼓的整个长度延伸的其他方式。在无孔回转鼓的进入点处的供给管的长度不一定延伸到无孔回转鼓内；而是能够被限制在其进入点处或能够根据待处理的固体有机材料的性质或量或类型而变化。从蒸汽过热器产生的处于450°C至750°C的温度范围内的过热蒸汽流动通过供给管并进一步通过一系列的管嘴或阀。供给管中的管嘴或阀被布置为在相等温度和压力下在回转鼓的整个长度上提供均勻的过热蒸汽分配。由此在处理期间过热蒸汽与回转鼓内的固体有机材料直接接触。倾斜或旋转支撑件用于使整个压力容器及其附件倾斜。为了平稳且更容易地供给或移除装配在压力容器内的回转鼓中的固体有机材料，整个压力容器被安装在倾斜或旋转支撑件上，从而允许压力容器向上或向下倾斜。为了将固体有机材料供给到回转鼓内，在压力容器的门或供给或移除端口处于打开位置的情况下，根据待供给到回转鼓中的固体有机材料的尺寸，压力容器将从其180°角的水平位置向上倾斜30°角至60°角的范围。在处理固体有机材料期间，具有带孔回转鼓的压力容器被保持在180°角的水平位置。然而，对于无孔回转鼓，根据处理的需要，压力容器能够被定位在水平180°角或竖直90°角或任何合适的角度或位置。相似地，为了移除固体有机材料，整个压力容器从其 180°角的水平位置向下倾斜30°角至60°角的范围。圆柱形辊被设计用于支撑并保持回转鼓的锥形嘴居中地对准，使得回转鼓在压力容器内自由旋转。圆柱形辊被装配到压力容器的内壁上，以分担并平衡具有固体有机材料的回转鼓的载重，从而确保回转鼓的平稳旋转。圆柱形辊的材料被设计为承受较重载重并耐磨损、损耗和开裂、金属疲劳、温度、压力和其他化学品或酸反应。打开或关闭门被铰接在压力容器的边缘处，以利于将尺寸较大的固体有机材料供给到回转鼓中或从回转鼓中移除。然而，为了供给或移除尺寸较小的固体有机材料，打开或关闭门具有在中心带有连接道的供给或移除端口。打开或关闭门被设计用于防止在高压或高温下发生任何泄漏。构造打开或关闭门的材料是软钢或不锈钢的厚壁金属，该软钢或不锈钢的厚壁金属具有用于抗高温和高压的耐腐蚀、耐热和耐酸的内衬。打开或关闭门的外部通过具有保护覆层或覆盖体的热陶瓷纤维垫被热绝缘。供给或移除端口居中地位于压力容器的打开或关闭门上。供给或移除端口利于快速且更容易地将尺寸较小的固体有机材料供给或移除到回转鼓内。供给或移除端口具有可伸缩连接道，以连结或连接回转鼓的供固体有机材料流动通过的锥形嘴端。供给或移除端口的门被设计为抗高温、高压并具有用于防止任何泄漏的密封机构。连接道是中空圆柱形管道或管，其直径小于回转鼓的直径，使得在供给或移除固体有机材料期间该连接道不会妨碍回转鼓的自由旋转。连接道是可伸缩的类型。其利于供给或移除端口与回转鼓的锥形嘴之间的连结。在供给或移除固体有机材料期间，仅连接道被连结。在无孔回转鼓的情况下，在处理固体有机材料期间，连接道被收缩到供给或移除端口的内部以允许反应气体流出无孔回转鼓，从而从压力容器通过出气管排出。连接道的材料是软钢或不锈钢或能够承受较重载重并耐磨损、损耗和开裂、金属疲劳、温度、压力和其他化学品和酸反应的任何其他材料。压力安全阀被安装在压力容器上，用于防止装置在其操作期间累积过量压力。出气管被装配在压力容器的密封盘端上。其还可以位于压力容器壁的外部。在处理期间产生的反应气体从压力容器通过该出气管排出。排气阀被装配到安装在压力容器上的出气管。 反应气体从压力容器经由排气阀排出。排气阀调节在处理固体有机材料期间产生的反应气体的压力和流量。气体处理单元不是装置的一体式部分。在处理期间在装置中产生的反应气体在该单元中被处理。对反应气体的处理根据装置的固体有机材料的性质或量或类型以及采用的处理而改变。压力计指示压力容器中的压力水平并能够被安装在压力容器的外壁上。对固体有机材料的处理通过读取压力计来调节。温度指示器位于压力容器的外壁上。 温度指示器提供压力容器内的反应气体或蒸汽或过热蒸汽的温度的读数。对固体有机材料的处理通过读取温度指示器来调节。
本发明提供一种用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的方法，包括步骤使支撑在倾斜或旋转支撑件上的具有热绝缘体的压力容器连同其附件一起倾斜；将待处理的固体有机材料通过供给或移除端口经由连接道供给到封装在压力容器内的带孔或无孔回转鼓中；当带孔或无孔回转鼓被完全装载有固体有机材料时，将压力容器重新调整到其水平位置；将气体或蒸汽供给到压力容器内直到该压力容器内的全部空气被排出；将过热蒸汽连续经由进气阀并通过装配有管嘴或阀的供给管供给到带孔或无孔回转鼓中，从而与固体有机材料直接接触；通过与旋转轴联接的具有带或链式传动机构的齿轮电机使带孔或无孔回转鼓恒定旋转，用于确保过热蒸汽与固体有机材料之间的均勻直接接触；将所产生的反应气体从压力容器通过出气管经由排气阀连续排出到气体处理单元；当处理完成时，通过使压力容器向下倾斜并在保持带孔或无孔回转鼓连续旋转时，将处理后的材料即碳或活性碳从带孔或无孔回转鼓经由连接道并通过供给或移除端口卸除。根据本发明的第一实施例提供一种用于将固体有机材料转变为碳或活性碳的装置，包括压力容器，水平安装在倾斜或旋转支撑件上以进行上下倾斜运动；具有锥形嘴的带孔回转鼓，封装在所述压力容器内；密封盘端在一端被附接到所述压力容器；旋转轴被安装在所述密封盘端的中心；具有带或链式传动机构的齿轮电机通过带轮或链轮被联接到所述旋转轴；蒸汽过热器，用于产生过热蒸汽；至少一个进气阀，装配到所述密封盘端以调节过热蒸汽；具有管嘴或阀的至少一个供给管被布置在所述带孔回转鼓的整个长度下方； 至少一个圆柱形辊，用于支撑并保持所述带孔回转鼓的所述锥形嘴端居中地对准以在所述压力容器内自由旋转；位于所述压力容器的另一端的打开或关闭门端，用于将固体有机材料供给到所述带孔回转鼓中或从所述带孔回转鼓移除；供给或移除端口，居中地位于所述打开或关闭门端上，用于将固体有机材料供给到所述带孔回转鼓中；连接道，具有的直径小于所述带孔回转鼓的所述锥形嘴，以利于所述带孔回转鼓在供给或移除固体有机材料期间的自由旋转；至少一个压力安全阀被安装在所述压力容器上，用于防止所述装置在其操作期间积累过量压力；出气管被装配在所述密封盘端上，用于使从所述压力容器产生的反应气体流出；至少一个排气阀，装配到所述出气管，用于调节在处理固体有机材料期间产生的反应气体的压力和流量；气体处理单元，用于处理产生的反应气体；至少一个压力计被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器中的压力水平；以及至少一个温度指示器被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器内的气体或蒸汽或过热蒸汽的温度。根据本发明的第二实施例提供一种用于将固体有机材料转变为碳或活性碳的装置，包括压力容器，水平安装在倾斜或旋转支撑件上以进行上下倾斜运动；具有锥形嘴的无孔回转鼓，封装在所述压力容器内；密封盘端在一端被附接到所述压力容器；旋转轴被安装在所述密封盘端的中心；具有带或链式传动机构的齿轮电机通过带轮或链轮被联接到所述旋转轴；蒸汽过热器，用于产生过热蒸汽；至少一个进气阀，装配到所述密封盘端，用于调节过热蒸汽；在所述无孔回转鼓内的具有管嘴或阀的至少一个供给管被布置在所述旋转轴的中心并延伸到所述无孔回转鼓内部的整个长度，所述供给管被热绝缘以防止热传递并保持静止；至少一个圆柱形辊，用于支撑并保持所述无孔回转鼓的所述锥形嘴端居中地对准以在所述压力容器内自由旋转；位于所述压力容器的另一端的打开或关闭门端，用于将固体有机材料供给到所述无孔回转鼓中或从所述无孔回转鼓中移除；供给或移除端口，居中地位于所述打开或关闭门端上，用于将固体有机材料供给到所述无孔回转鼓内；连接道，具有的直径小于所述无孔回转鼓的所述锥形嘴，以利于所述无孔回转鼓在供给或移除所述固体有机材料期间的自由旋转；至少一个压力安全阀被安装在所述压力容器上，用于防止所述装置在其操作期间积累过量压力；出气管被装配在所述密封盘端上，用于使从所述压力容器产生的反应气体流出；至少一个排气阀，装配到所述出气管，用于调节在处理固体有机材料期间产生的反应气体的压力和流量；气体处理单元，用于处理产生的反应气体； 至少一个压力计被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器中的压力水平； 以及至少一个温度指示器被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器内的气体或蒸汽或过热蒸汽的温度。
本发明的优点和特征通过以下参照附图进行的说明将变得更加清楚明显，附图仅作为非限制性示例，其中图1示出根据第一实施例的具有带孔回转鼓的用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的装置的主视图；图2表示根据第二实施例的具有无孔回转鼓的用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的装置的主视图。
具体实施例方式参见图1，为了防止热损失，带有保护覆层的热绝缘体2被设置在压力容器1的外壁上。在供给固体有机材料之前，支撑在倾斜或旋转支撑件10上的整个压力容器1连同其附件一起从其180°角的水平位置向上倾斜30°角至60°角的范围。固体有机材料从压力容器12的打开或关闭门端通过供给或移除端口 13经由连接道14供给到封装在压力容器1 内的带孔回转鼓3中。在供给固体有机材料期间，带孔回转鼓3的旋转保持在特定的RPM， 以利于在带孔回转鼓3的整个长度上均勻地供给固体有机材料。带孔回转鼓3通过与旋转轴5联接的具有带或链式传动机构的齿轮电机6而旋转。容纳在压力容器1的密封盘端4 的中心处的旋转轴5的外端被联接到具有带或链式传动机构的齿轮电机6。旋转轴5的内端被联接到带孔回转鼓3的密封端。旋转轴5的密封套(gland)被良好地密封，从而即使在高压下也防止任何蒸汽或气体泄漏。对固体有机材料进行处理期间在装置中产生恒定的热量，因此为了防止旋转轴5 卡住，旋转轴5及其轴承或外壳由冷却机构恒定冷却。在固体有机材料被装载到带孔回转鼓3中之后，供给或移除端口 13的门被紧密关闭，从而即使在高压下也防止任何气体或蒸汽泄漏。当带孔回转鼓3被完全装载有固体有机材料时，压力容器1被重新调整于其180° 角的水平位置。120°C至200°C的温度下的气体或蒸汽被导入压力容器1内，直到压力容器 1内的全部空气被排出。然后，由蒸汽过热器7产生的温度范围在450°C至750°C的过热蒸汽经由调节过热蒸汽流量的进气阀8通过装配有管嘴或阀的供给管9而供给。装配有管嘴或阀的供给管9被固定在压力容器1内的带孔回转鼓3下方。装配有管嘴或阀的供给管9与带孔回转鼓3之间的间隙将尽可能最小，以使过热蒸汽(在最小的热损失下)与带孔回转鼓3中的固体有机材料即时且有效接触。因此从装配有管嘴或阀的供给管9流动的过热蒸汽(通过带孔筛网或隔栅)进入带孔回转鼓3，由此与固体有机材料直接接触。带孔回转鼓3在处理期间以1至10RPM连续旋转，且过热蒸汽连续流动通过固体有机材料。带孔回转鼓3以1至10RPM的恒速旋转确保固体有机材料与过热蒸汽均勻直接接触。RPM根据待处理的固体有机材料的类型和性质而变化。过热蒸汽与固体有机材料的反应将固体有机材料转化为碳或活性炭。在处理期间产生的反应气体从压力容器1中连续排出。反应气体通过出气管16经由排气阀17排出到气体处理单元18。排气阀17被设计用于调节反应气体到气体处理单元18的流量，并还用于根据所采用的处理类型来调节压力容器1中的压力。整个处理通过借助于各个指示器 (即压力计19和温度指示器20)控制压力和温度来调节。压力安全阀15被安装在压力容器1中，用于防止装置在其操作期间累积过量压力。在处理完成后，通过将压力容器1从其180°角的水平位置向下倾斜30°角至60°角的范围且在保持带孔回转鼓3连续旋转时，固体有机材料经由连接道14并通过供给或移除端口 13被卸除。带孔回转鼓中的孔的大小根据待处理的固体有机材料的性质或类型而变化。具有管嘴或阀的供给管不一定位于带孔回转鼓的下方，而是根据装置的大小能够位于任何其他位置点上。供给管不一定是直线，也能够是之字形。图1中所示的供给端口、连接道有利于供给尺寸较小的固体有机材料。对于尺寸较大的固体有机材料，供给端口和连接道能够被省去，并且固体有机材料的供给和填充能够通过打开带孔回转鼓的锥形嘴来完成。带孔回转鼓的嘴不一定为锥形。装置的大小与待处理的固体有机材料的量相关。安装的阀、计量器、指示器的数量取决于装置的大小。参见图2，为了防止热损失，带有保护覆层的热绝缘体2被设置在压力容器1的外壁上。在供给固体有机材料之前，支撑在倾斜或旋转支撑件10上的整个压力容器1连同其附件一起从其180°角的水平位置向上倾斜30°角至60°角的范围。固体有机材料从压力容器12的打开或关闭门端通过供给或移除端口口 13经由连接道14供给到封装在压力容器1内的无孔回转鼓3中。在供给固体有机材料期间，无孔回转鼓3的旋转保持在特定的 RPM,以利于在无孔回转鼓3的整个长度上均勻地供给固体有机材料。无孔回转鼓3通过与旋转轴5联接的具有带或链式传动机构的齿轮电机6而旋转。容纳在压力容器1的密封盘端4的中心处的旋转轴5的外端被联接到具有带或链式传动机构的齿轮电机6。旋转轴5的内端被联接到无孔回转鼓3的密封端。对于无孔回转鼓3，旋转轴5具有装配有管嘴或阀的气体或蒸汽或过热蒸汽供给管9，该气体或蒸汽或过热蒸汽供给管9延伸穿过旋转轴5的中心并进一步延伸到无孔回转鼓3的内部。旋转轴 5内的气体或蒸汽或过热蒸汽供给管(不具有管嘴或阀)9被热绝缘，以防止任何热量传递到旋转轴5并还保持在其位置静止。旋转轴5的密封套被良好地密封，从而即使在高压下也防止任何蒸汽或气体泄漏。对固体有机材料进行处理期间在装置中产生恒定的热量，因此为了防止旋转轴5卡住，旋转轴5及其轴承或外壳由冷却机构恒定冷却。在固体有机材料被装载到无孔回转鼓3中之后，供给或移除端口 13的门被紧密关闭，从而即使在高压下也防止任何气体或蒸汽泄漏。当无孔回转鼓3被完全转载有固体有机材料时，压力容器1被重新调整于其180°角的水平位置。处于120°C至200°C的温度下的气体或蒸汽被导入压力容器1内，直到压力容器1内的全部空气被排出。然后，由蒸汽过热器7产生的温度范围在450°C至750°C的过热蒸汽经由调节过热蒸汽流量的进气阀8通过装配有管嘴或阀的供给管9而供给。装配有管嘴或阀的供给管9延伸穿过旋转轴5的中心至无孔回转鼓3中。装配有管嘴或阀的供给管9与无孔回转鼓3中的固体有机材料之间的接触面积将尽可能最小，以使过热蒸汽(在最小的热损失下)与无孔回转鼓3中的固体有机材料即时且有效接触。因此从装配有管嘴或阀的供给管9流动的过热蒸汽进入无孔回转鼓3，由此与固体有机材料直接接触。无孔回转鼓3在处理期间以1至10RPM连续旋转，且过热蒸汽连续流动通过固体有机材料。无孔回转鼓3以1至10RPM的恒速旋转确保固体有机材料与过热蒸汽均勻直接接触。过热蒸汽与固体有机材料的反应将固体有机材料转化为碳或活性炭。在处理期间产生的反应气体从压力容器1中连续排出。反应气体通过出气管16经由排气阀17排出到气体处理单元18。排气阀17被设计用于调节反应气体到气体处理单元18的流量，并还用于根据所采用的处理类型来调节压力容器1中的压力。整个处理通过借助于各个指示器(即压力计19和温度指示器20)控制压力和温度来调节。压力安全阀15被安装在压力容器1中，用于防止装置在其操作期间累积过量压力。在处理完成后，通过将压力容器1从其180°角的水平位置向下倾斜30°角至60°角的范围且在保持无孔回转鼓3连续旋转时，固体有机材料经由连接道14并通过供给或移除端口 13被卸除。根据待处理的材料的性质或量或类型，无孔回转鼓3的位置能够为水平180°角或竖直调整在90°角或处于任何合适的角度。无孔回转鼓内的具有管嘴或阀的供给管不一定是直线，也能够是之字形。处于无孔回转鼓的进入点处的供给管的长度不一定延伸到无孔回转鼓的内部，而是能够被限制在其进入点处或能够根据待处理的材料的性质或量或类型而变化。图2中所示的供给端口、连接道有利于供给尺寸较小的固体有机材料。对于尺寸较大的固体有机材料，供给端口和连接道能够被省去，并且固体有机材料的供给和填充能够通过打开无孔回转鼓的锥形嘴来完成。无孔回转鼓的嘴不一定为锥形。装置的大小与待处理的固体有机材料的量相关。安装的阀、计量器、指示器的数量取决于装置的大小。用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的方法和装置也被使用在废物处理工业中。附图标记1 压力容器；2 用于压力容器的带有保护覆层的热绝缘体；3 (带有锥形嘴的带孔和无孔)回转鼓；4 密封盘端；5 旋转轴；6 与旋转轴联接的具有带或链式传动机构的齿轮电机；7 蒸汽过热器(非一体式部分)；8 用于气体或蒸汽或过热蒸汽的进气阀；9 装配有管嘴或阀的供给管(位于压力容器内)；10 用于使整个压力容器连同其附件一起倾斜的倾斜或旋转支撑件；11 圆柱形辊；
12 压力容器的打开或关闭门端；13 供给或移除端口；14 连接道；15 压力安全阀；16 出气管；17 用于出气的排气阀；18 气体处理单元(单独的单元)；19 压力计；20 温度指示器。尽管参照优选实施例对本发明进行了展示和描述，但这些优选实施例仅用于阐释本发明并不应该被理解为限制本发明，并且本发明的各种变化对本领域技术人员而言是明显的。因此本发明不限于所公开的实施例或其细节，并且本发明包括所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有变化和/或可替代实施例。
权利要求
1.一种用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的方法，包括步骤(a)使支撑在倾斜或旋转支撑件上的具有热绝缘体的压力容器连同其附件一起倾斜；(b)将待处理的固体有机材料通过供给或移除端口经由连接道供给到封装在压力容器内的带孔或无孔回转鼓中；(c)当带孔或无孔回转鼓被完全装载有固体有机材料时，将压力容器重新调整到其水平位置；(d)将气体或蒸汽供给到压力容器内，直到压力容器内的全部空气被排出；(e)将过热蒸汽连续经由进气阀并通过装配有管嘴或阀的供给管供给到带孔或无孔回转鼓中，由此与固体有机材料直接接触；(f)通过与旋转轴联接的具有带或链式传动机构的齿轮电机使带孔或无孔回转鼓恒定旋转，以确保过热蒸汽与固体有机材料之间的均勻直接接触；(g)将所产生的反应气体从压力容器通过出气管经由排气阀连续排出到气体处理单元；(h)通过使压力容器向下倾斜并在保持带孔或无孔回转鼓连续旋转时，将处理后的材料即碳或活性碳在该处理完成时从带孔或无孔回转鼓经由连接道并通过供给或移除端口卸除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中压力容器连同其附件从其180° 的水平位置向上倾斜30°角至60°角的范围，并且在步骤(c)中压力容器被重新调整到 180° 角。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在供给固体有机材料期间，带孔或无孔回转鼓保持为以1至10RPM旋转，以利于在带孔或无孔回转鼓的整个长度上均勻地供给固体有机材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(d)气体或蒸汽在120°C至200°C的温度下被导入。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(e)过热蒸汽在450°C至750°C的温度范围内被供给。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在步骤(e)过热蒸汽经由进气阀并通过装配有管嘴或阀的供给管供给到带孔或无孔回转鼓中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(f)和(h)带孔或无孔回转鼓以1至10RPM 恒定旋转。
8.根据权利要求1所述的方法，其中整个处理通过借助于相应的指示器来控制压力和温度而调节。
9.根据权利要求8所述的方法，其中处理的效率和产品的质量通过改变带孔或无孔回转鼓的旋转、气体或蒸汽或过热蒸汽的压力或温度、气体或蒸汽或过热蒸汽的流速、或者在吸热条件下的处理的时间或持续时间来控制。
10.一种用于将固体有机材料转变为碳或活性碳的装置，包括压力容器，水平安装在倾斜或旋转支撑件上以进行上下倾斜运动；具有锥形嘴的带孔回转鼓，封装在所述压力容器内；密封盘端在一端被附接到所述压力容器；旋转轴被安装在所述密封盘端的中心；具有带或链式传动机构的齿轮电机通过带轮或链轮被联接到所述旋转轴； 蒸汽过热器，用于产生过热蒸汽； 至少一个进气阀，装配到所述密封盘端以调节过热蒸汽； 具有管嘴或阀的至少一个供给管被布置在所述带孔回转鼓的整个长度下方； 至少一个圆柱形辊，用于支撑并保持所述带孔回转鼓的所述锥形嘴端居中地对准以在所述压力容器内自由旋转；位于所述压力容器的另一端的打开或关闭门端，用于将固体有机材料供给到所述带孔回转鼓中或从所述带孔回转鼓中移除；供给或移除端口，居中地位于所述打开或关闭门端上，用于将固体有机材料供给到所述带孔回转鼓内；连接道，具有的直径小于所述带孔回转鼓的所述锥形嘴，以利于所述带孔回转鼓在供给或移除固体有机材料期间的自由旋转；至少一个压力安全阀被安装在所述压力容器上，用于防止所述装置在其操作期间积累过量压力；出气管被装配在所述密封盘端上，用于使从所述压力容器产生的反应气体流出； 至少一个排气阀，装配到所述出气管，用于调节在处理固体有机材料期间产生的反应气体的压力和流量；气体处理单元，用于处理产生的反应气体；至少一个压力计被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器中的压力水平；以及至少一个温度指示器被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器内的气体或蒸汽或过热蒸汽的温度。
11.根据权利要求10所述的装置，其中包括密封盘端、打开或关闭门端的所述压力容器的外表面被具有保护覆层的高密度热绝缘体包覆或覆盖，用于防止或减小热损失和外部损坏。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述带孔回转鼓被水平地安装，该带孔回转鼓的一端被密封并被联接到所述旋转轴，该带孔回转鼓的另一端被支撑在圆柱形辊上以在所述压力容器内自由旋转，并且所述带孔回转鼓是由带孔片或筛网制成的圆柱形鼓。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述带孔回转鼓与所述压力容器之间的环状空间被保持为最小，并且所述带孔回转鼓的一端被密封并连接或联接到所述旋转轴，且所述带孔回转鼓的所述锥形嘴端的另一端用于将固体有机材料供给到所述带孔回转鼓中。
14.根据权利要求13所述的装置，其中容纳在所述压力容器的密封盘端的中心处的所述旋转轴的外端被联接到所述具有带或链式传动机构的齿轮电机，并且所述旋转轴的内端被联接到所述带孔回转鼓的密封端，并且所述旋转轴的密封套被密封，从而防止在高压下气体或蒸汽泄漏，并且所述旋转轴通过冷却机构被恒定冷却以防止在处理固体有机材料期间卡住。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述密封盘端容纳所述具有带或链式传动机构的齿轮电机、所述进气阀、所述排气阀、所述压力计和所述温度指示器。
16.根据权利要求10所述的装置，其中所述旋转轴的RPM在1至10之间，并通过改变所述齿轮电机的速度或者带轮或链轮的尺寸来调节。
17.根据权利要求10所述的装置，其中所述蒸汽过热器和气体处理单元是所述装置的非一体式部分。
18.根据权利要求17所述的装置，其中从所述蒸汽过热器产生的过热蒸汽处于450°C 至750°C的温度，该过热蒸汽流动通过所述压力容器内的所述供给管然后通过管嘴或阀，并且所述供给管中的管嘴或阀被布置为在相等温度和压力下在所述带孔回转鼓的整个长度上提供过热蒸汽的均勻分配，并且在所述带孔回转鼓内在处理期间过热蒸汽与固体有机材料直接接触。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述装置被安装在倾斜或旋转支撑件上，并且为了将固体有机材料供给到所述带孔回转鼓内，在所述压力容器的门或所述供给或移除端口处于打开位置的情况下根据固体有机材料的尺寸所述压力容器从其180°角的水平位置向上倾斜30°角至60°角的范围，并且在处理固体有机材料期间，具有所述带孔回转鼓的所述压力容器被保持在180°角的水平位置，并且为了移除固体有机材料，整个所述压力容器从其180°角的水平位置向下倾斜30°角至60°角的范围。
20.根据权利要求10所述的装置，其中所述圆柱形辊被装配到所述压力容器的内壁上，以分担并平衡具有固体有机材料的所述带孔回转鼓的载重，从而确保所述带孔回转鼓的平稳旋转。
21.根据权利要求11所述的装置，其中所述打开或关闭门具有在中心带有连接道的供给或移除端口，用于供给或移除尺寸较小的固体有机材料，并且所述带孔回转鼓的锥形嘴端被打开，用于供给或移除尺寸较大的固体有机材料。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述供给或移除端口具有可收缩连接道，用于连结或连接所述带孔回转鼓的供固体有机材料流动通过的所述锥形嘴端，并且所述供给或移除端口的门被设计为抗高温、高压并具有用于防止任何泄漏的密封机构。
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述连接道为可收缩的类型，并利于供给或移除端口与所述带孔回转鼓的所述锥形嘴之间的连结，并且在供给或移除固体有机材料期间与所述连接道连结。
24.根据权利要求10所述的装置，其中所述压力容器、所述带孔回转鼓、所述旋转轴和所述连接道为圆柱形状。
25.根据权利要求10所述的装置，其中所述压力容器、所述带孔回转鼓、所述密封盘端、所述圆柱形辊、所述打开或关闭门和所述连接道由软钢或不锈钢的厚壁金属制成，该软钢或不锈钢的厚壁金属具有用于抗高温和高压的耐腐蚀、耐热、耐酸且耐化学品的内衬。
26.根据权利要求M所述的装置，其中所述旋转轴由硬化软钢或不锈钢制成。
27.根据权利要求10所述的装置，其中过热蒸汽与固体有机材料的反应完全在无氧吸热条件下。
28.根据权利要求25所述的装置，其中所述带孔回转鼓的孔的大小根据待处理的固体有机材料的性质和类型而变化，并且所述装置的大小根据待处理的固体有机材料的量而变化。
29.一种用于将固体有机材料转变为碳或活性碳的装置，包括压力容器，水平安装在倾斜或旋转支撑件上以进行上下倾斜运动； 具有锥形嘴的无孔回转鼓，封装在所述压力容器内； 密封盘端在一端被附接到所述压力容器； 旋转轴被安装在所述密封盘端的中心；具有带或链式传动机构的齿轮电机通过带轮或链轮被联接到所述旋转轴； 蒸汽过热器，用于产生过热蒸汽；至少一个进气阀，装配到所述密封盘端，用于调节过热蒸汽；在所述无孔回转鼓内的具有管嘴或阀的至少一个供给管被布置在所述旋转轴的中心并延伸到所述无孔回转鼓内部的整个长度，所述供给管被热绝缘以防止热传递并保持静止；至少一个圆柱形辊，用于支撑并保持所述无孔回转鼓的所述锥形嘴端居中地对准以在所述压力容器内自由旋转；位于所述压力容器的另一端的打开或关闭门端，用于将固体有机材料供给到所述无孔回转鼓中或从所述无孔回转鼓中移除；供给或移除端口，居中地位于所述打开或关闭门端上，用于将固体有机材料供给到所述无孔回转鼓内；连接道，具有的直径小于所述无孔回转鼓的所述锥形嘴，以利于所述无孔回转鼓在供给或移除固体有机材料期间的自由旋转；至少一个压力安全阀被安装在所述压力容器上，用于防止所述装置在其操作期间积累过量压力；出气管被装配在所述密封盘端上，用于使从所述压力容器产生的反应气体流出； 至少一个排气阀，装配到所述出气管，用于调节在处理固体有机材料期间产生的反应气体的压力和流量；气体处理单元，用于处理产生的反应气体；至少一个压力计被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器中的压力水平；以及至少一个温度指示器被安装在所述压力容器的外壁上，用于指示所述压力容器内的气体或蒸汽或过热蒸汽的温度。
30.根据权利要求四所述的装置，其中包括密封盘端、打开或关闭门端的所述压力容器的外表面被具有保护覆层的高密度热绝缘体包覆或覆盖，用于防止或减小热损失和外部损坏。
31.根据权利要求30所述的装置，其中所述无孔回转鼓被水平或竖直地安装，该无孔回转鼓的一端被密封并被联接到所述旋转轴，且该无孔回转鼓的另一端被支撑在圆柱形辊上以在所述压力容器内自由旋转，并且所述无孔回转鼓是由无孔片或筛网制成的圆柱形鼓。
32.根据权利要求31所述的装置，其中所述无孔回转鼓与所述压力容器之间的环状空间被保持为最小，并且所述无孔回转鼓的一端被密封并连接或联接到所述旋转轴，且所述无孔回转鼓的所述锥形嘴端的另一端用于将固体有机材料供给到所述无孔回转鼓中。
33.根据权利要求32所述的装置，其中容纳在所述压力容器的密封盘端的中心处的所述旋转轴的外端被联接到所述具有带或链式传动机构的齿轮电机，并且所述旋转轴的内端被联接到所述无孔回转鼓的密封端，并且所述旋转轴的密封套被密封，从而防止在高压下气体或蒸汽泄漏，并且所述旋转轴通过冷却机构被恒定冷却以防止在处理固体有机材料期间卡住。
34.根据权利要求33所述的装置，其中所述密封盘端容纳所述具有带或链式传动机构的齿轮电机、所述进气阀、所述排气阀、所述压力计和所述温度指示器。
35.根据权利要求四所述的装置，其中所述旋转轴的RPM在1至10之间，并通过改变所述齿轮电机的速度或带轮或链轮的尺寸来调节。
36.根据权利要求四所述的装置，其中所述蒸汽过热器和气体处理单元是所述装置的非一体式部分。
37.根据权利要求36所述的装置，其中从所述蒸汽过热器产生的过热蒸汽处于450°C 至750°C的温度，该过热蒸汽流动通过所述压力容器内的所述供给管然后通过管嘴或阀，并且所述供给管中的管嘴或阀被布置为在相等温度和压力下在所述无孔回转鼓的整个长度上提供过热蒸汽的均勻分配，并且在所述无孔回转鼓内在处理期间过热蒸汽与固体有机材料直接接触。
38.根据权利要求37所述的装置，其中所述装置被安装在倾斜或旋转支撑件上，并且为了将固体有机材料供给到所述无孔回转鼓内，在所述压力容器的门或所述供给或移除端口处于打开位置的情况下根据固体有机材料的尺寸所述压力容器从其180°角的水平位置向上倾斜30°角至60°角的范围，并且在处理固体有机材料期间，根据待处理的材料的性质和类型具有所述无孔回转鼓的所述压力容器被保持在180°角的水平位置或90°角的竖直位置，并且为了供给和移除固体有机材料，整个所述压力容器从其180°角的水平位置或90°角的竖直位置向下倾斜30°角至60°角的范围。
39.根据权利要求四所述的装置，其中所述圆柱形辊被装配到所述压力容器的内壁上，以分担并平衡具有固体有机材料的所述无孔回转鼓的载重，从而确保所述无孔回转鼓的平稳旋转。
40.根据权利要求30所述的装置，其中所述打开或关闭门具有在中心带有连接道的供给或移除端口，用于供给或移除尺寸较小的固体有机材料，并且所述无孔回转鼓的锥形嘴端被打开，用于供给或移除尺寸较大的固体有机材料。
41.根据权利要求40所述的装置，其中所述供给或移除端口具有可收缩连接道，用于连结或连接所述无孔回转鼓的所述锥形嘴端，固体有机材料流动通过该可收缩连接道，并且所述供给或移除端口的门被设计为抗高温、高压并具有密封机构以防止任何泄漏。
42.根据权利要求41所述的装置，其中所述连接道被收缩到供给或移除端口内，使得反应气体通过所述出气管流出所述无孔回转鼓。
43.根据权利要求四所述的装置，其中所述压力容器、所述无孔回转鼓、所述旋转轴和所述连接道为圆柱形状。
44.根据权利要求四所述的装置，其中所述压力容器、所述无孔回转鼓、所述密封盘端、所述圆柱形辊、所述打开或关闭门和所述连接道由软钢或不锈钢的厚壁金属制成，该软钢或不锈钢的厚壁金属具有用于抗高温和高压的耐腐蚀、耐热、耐酸且耐化学品的内衬。
45.根据权利要求43所述的装置，其中所述旋转轴由硬化软钢或不锈钢制成。
46.根据权利要求四所述的装置，其中过热蒸汽与固体有机材料的反应完全在无氧吸热条件下。
47.根据权利要求四所述的装置，其中根据待处理的固体有机材料的性质或类型或量，所述供给管延伸通过所述无孔回转鼓的整个长度或限制在所述无孔回转鼓的进入点处。
全文摘要
一种用于将固体有机材料转化为碳或活性碳的方法和装置。对固体有机材料的处理是无氧的且完全在吸热条件下。该装置包括压力容器(1)、用于压力容器的带有保护覆层的热绝缘体(2)、带孔或无孔回转鼓(3)、密封盘端(4)、旋转轴(5)、具有带或链式传动机构的齿轮电机(6)、用于产生过热蒸汽的蒸汽过热器(7)、用于调节过热蒸汽的至少一个进气阀(8)、至少一个供给管(9)、倾斜或旋转支撑件(10)、至少一个圆柱形辊(11)、打开或关闭门端(12)、供给或移除端口(13)、连接道(14)、至少一个压力安全阀(15)、出气管(16)、至少一个排气阀(17)、用于处理产生的反应气体的气体处理单元(18)、至少一个压力计(19)和至少一个温度指示器(20)。支撑在倾斜或旋转支撑件上的压力容器连同其附件一起倾斜，并且固体有机材料被供给到回转鼓中，然后被重新调整。气体或蒸汽被供给到压力容器内，直到压力容器内的全部空气被排出，之后过热蒸汽被连续供给到回转鼓中。回转鼓通过齿轮电机恒定旋转，并且所产生的反应气体从压力容器中排出到气体处理单元，其中固体有机材料被转化为碳或活性碳。
文档编号C01B31/10GK102216214SQ200880132012
公开日2011年10月12日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者伯卢·拉维·克里希纳 申请人:伯卢·拉维·克里希纳