2021活性炭廠可行性報告解析.doc

1、2021活性炭廠可行性報告解析活性炭廠可行性報告解析 活性炭廠可行性報告 1 目錄 第一章活性炭概述 (1) 第二章活性炭分類 (2) 第三章活性炭的應用及市場前景 (2) 3.1活性炭應用 (2) 第四章活性炭制備方法 (8) 4.1活性炭制備原料 (8) 4.2活性炭制備方法 (9) 第五章活性炭廠 (10) 5.1生產(chǎn)工藝 (11) 第六章結論 (14) 1 第一章活性炭概述 活性炭是最早被應用的碳質材料，具有獨特的孔隙結構和物化性質，表現(xiàn)出吸附能力強、化學穩(wěn)定性好、機械強度高、使用失效后易再生等特點。作為一種優(yōu)良的吸附劑及催化劑載體，活性炭在化工、食品、交通、新能器件、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、國防

2、、環(huán)境保護等領域的應用越來越廣泛。20世紀初期開始工業(yè)化生產(chǎn)的活性炭，作為一種主要的工業(yè)產(chǎn)品，目前在世界范圍內依然保持著不斷發(fā)展的勢頭，據(jù)安部郁夫介紹，在日本活性炭初期主要用于工業(yè)藥品及食品等生產(chǎn)過程的脫色、精制；從1970左右年開始，作為處理公害的一種手段，活性炭在處理廢氣和凈化廢水方面的用量急劇增加；約在1990年之后，由于大城市及其周圍地區(qū)自來水水水質的惡化，開始大量使用煤質顆?；钚蕴窟M行高度的凈水處理。隨著科學技術的進步和國民經(jīng)濟的發(fā)展，特別是近年來各國政府都加強了對環(huán)境的保護和治理力度，進一步推動了活性炭的研究與開發(fā)，出現(xiàn)了許多具有特殊功能的新型活性炭材料，應用領域也不斷擴大，已廣泛

3、應用于環(huán)境保護、化學工業(yè)、交通能、食品加工、濕法冶金、藥物精制、軍事化學防護和人們的衣食住行等各個領域，是國民經(jīng)濟和國防建設必不可少的產(chǎn)品?；钚蕴窟@一古老而新穎的材料已顯示出良好的發(fā)展前景。活性炭是用生物有機物質(例如煙煤、石油、果殼、木屑、果核、竹基、油焦、茶葉殘渣、橄欖油廢料、稻殼、糠醛渣和農(nóng)作物秸桿等)經(jīng)炭化、活化制成的黑色多孔疏水性顆粒，由微晶碳和無定型碳構成，含有數(shù)量不等的灰分。活性炭的成分與原材料和制備過程有關，大多數(shù)市售的活性炭含碳約90左右。1 第二章活性炭分類 活性炭隨著其外觀形狀、制造方法及用途等不同，有各種各樣的名稱。從外觀形狀上分類，市售的活性炭有表2-1中所示的一些名

4、稱；表2-2中為以制造方法為基礎的活性炭的名稱；可表2-3為活性炭以使用的場合，所涉及的范圍很廣。表2-1按活性炭的形狀分類 表2-2活性炭的主要用途 第三章活性炭的應用及市場前景 3.1活性炭應用 3.1.1活性炭作為氣相吸附的應用 1、溶劑回收 1 近年來，隨著各種工業(yè)的發(fā)展，使用溶劑的種類也越來越多。以丙酮為首的各種溶劑，如甲苯、二甲苯等芳香族溶劑，醇類、酯類以及甲基乙基甲酮(MEK)、異丁基甲基甲酮(MIBK)等溶劑，在合成纖維與合成樹脂工業(yè)、印刷業(yè)、紙加工業(yè)等領域中大量地使用著。同時，各種產(chǎn)業(yè)部門還大量地使用著其他各種溶劑。如氟烴類及氯烴類有機化合物，用于進行金屬的脫脂洗滌及精密機器

5、制造業(yè)中的基盤類洗滌；環(huán)己烯酮用于磁記錄媒體的制造；二氯甲烷用于制造攝影膠片等。防止這些溶劑在使用過程中蒸發(fā)飛散，進行回收及無害化處理，從節(jié)約資或者改善勞動衛(wèi)生條件、保護地球環(huán)境方面來看，是必不可少的事情。排氣中所含的有機溶劑，大多數(shù)是在涂布、蒸發(fā)及干燥等工序中揮發(fā)到空氣中的。除了不燃性的溶劑以外，由于受爆炸界限濃度的限制，通常排出時的濃度都在幾千ppm（體積）以下。由于活性炭是比較非極性的物質，對有機質具有很強的親和性；即使有水分存在，吸附性能下降的也不大；而且比較價廉等原因，它在有機溶劑類的吸附中用的很多。2、用壓力回轉吸附法分離氣體 用活性炭作為吸附劑的壓力回轉吸附(Pressure S

6、g Adsorption。下面簡稱PSA)法，能夠分離精制的氣體有：從空氣中分離氮氣、從發(fā)酵氣體中分離甲烷、從煙道氣中分離二氧化碳、從甲醇分解氣體及高爐煤氣等分離氫氣，以及從作為超低溫設備冷媒的廢氦氣中分離提純氦氣等。1 3、氣體的吸附貯存 活性炭可用于吸附貯存甲烷等氣體。作為在常溫及比較低的壓力下貯存相當數(shù)量氣體的手段，可以考慮鋼瓶中充填活性炭，使用吸附貯存氣體的方法。4、在空氣凈化器中的應用 許多產(chǎn)業(yè)部門中使用著有機溶劑、臭氧及油煙等有害的化學物質和惡臭物質，并排放至大氣中。在這些物質的發(fā)生，為了改善作業(yè)環(huán)境、保護操作人員的健康等，一般都是通過換氣的方法排出到外氣之中。用這種換氣的方法凈化

7、作業(yè)室的環(huán)境，由于換氣會導致作業(yè)室空調能量的損失，所以許多作業(yè)場所根據(jù)調節(jié)作業(yè)室的溫度、濕度的需要，將換氣的風量限定在既設的空調設備能力的范圍之內，存在著不能充分地發(fā)揮作業(yè)室凈化效果的問題。表3-1中列示了應用吸附劑的空氣凈化法的概況。表3-1應用吸附劑的空氣凈化方法 1 5、排煙的脫硫、脫硝 關于用活性焦炭進行排煙的脫硫脫硝，己經(jīng)在發(fā)電、焚燒爐、FCC 催化劑再生中獲得實際使用。但其普及程度依然有限，它的優(yōu)越性能尚未被人們充分認識到。今后，以強化規(guī)定、降低成本，以及根據(jù)場合的不同而回收污染物中的資為課題，在上述領域中進一步進行普及的同時，正期待著應用領域擴大到垃圾的焚燒、小型鍋爐、室內凈化，

8、以及高速公路的隧道和處理大城市交通過密地區(qū)的空氣等新領域中。3.1.2活性炭作為液相吸附的應用 1、用于水處理 活性炭對水中有機物有卓越的吸附特性。由于活性炭具有發(fā)達的細孔結構和巨大的比表面積，因此對水中溶解的有機污染物，如苯類化合物、酚類化合物、石油及石油產(chǎn)品等具有較強的吸附能力。而且對用生物法和其他化學法難以去除的有機污染物，如色度、異臭、亞甲藍表面活性物質、除草劑、殺蟲劑、農(nóng)藥、合成洗滌劑、合成染料、胺類化合物，及許多人工合成的有機化合物等都有較好的去除效果?；钚蕴繉λ|、水溫及水量的變化有較強的適應能力，對同一種有機污染物的污水，活性炭在高濃度或低濃度時都有較好的去除效果?；钚蕴克幚?/p>

9、裝置占地面積小，易于自動控制，運轉管理簡單。活性炭對某些重金屬化合物也有較強的吸附能力，如汞、鉛、鐵、鎳、鉻、鋅、鉆等。因此，活性炭用于電鍍廢水、冶煉廢水處理上也有很好的效果。飽和炭可經(jīng)再生后重復使用，不產(chǎn)生二次污染?？苫厥沼?1 用物質，如處理高濃度含酚廢水，用堿再生后可回酚鈉鹽。我國沈陽自來水公司1967年用活性炭吸附過濾去除由于工業(yè)廢水污染引起的地下水的嗅味，取得了較好的效果。也有的單位建造供水5t/d的活性炭吸附過濾罐，對受污染水水中的嗅味、酚、砷、汞、油等均有較好的去除效果，解決集中供水點的飲水問題。甘肅白銀有色金屬公司取黃河水作為飲用水，因取水段受上游石油化工廢水的污染，在凈水廠原

10、有凈水工藝后，197_年增建起了處理量為3萬m3 /d的粒狀活性炭裝置，該套裝置并設有直接電流加熱再生爐。到目前為至整套裝置己連續(xù)進行了十幾年，使用效果良好。粉狀活性炭用于給水凈化的實例如表3-2。表3-2粉狀活性炭凈化污染水實例 2、在產(chǎn)業(yè)排水中的應用 隨著對排水的規(guī)定變得嚴格，活性炭在排水方面的應用主要使用在用通常的生物性處理方法及物理化學處理方法達不到排水的規(guī)定 1 值的場合。最近，很多地方將工業(yè)排水處理以后，作為環(huán)境用水使用?；钚蕴吭诋a(chǎn)業(yè)排水中的應用，有產(chǎn)業(yè)排水量比較多的場合與比較少的場合兩種情況。這兩種情況的活性炭使用方法是不一樣的。在排水量比較多的場合，排水來自某個特定的工序，其中

11、所含有的成分很少會發(fā)生頻繁的變化；而在排水量比較少的場合，排水中所含有的成分往往每天都不一樣，甚至每天中的不同時間也不一樣，變化比較大此外，活性炭還用于食品工業(yè)及各種工業(yè)部門的液相精制中，如表3-3。表3-3活性炭液相精制的用例 1 注：A：脫色；B：除去膠體物質；C：提高結晶性；D：提高產(chǎn)品穩(wěn)定性；E：調整香料；F：脫臭；G：去除白土臭；H：提高純度和得率；I：除去起泡性物質；J：再利用。第四章活性炭制備方法 4.1活性炭制備原料 制備活性炭的原料非常廣泛，幾乎所有含碳的原料都可以作為制備的原料，目前國內外選用的制備活性炭的原料分為5類：(1)石油系原料：主要指石油煉制過程中的含碳產(chǎn)品及廢料

12、。例如石油瀝青、石油焦、石油油渣等。(2)煤系：包括煤(無煙煤、煙煤)、褐煤、泥煤、煤焦油瀝青、煙灰、粉煤灰。幾乎所有的煤都可以制出多孔炭。1 (3)植物原料(木質原料)：多孔炭的木質原料范圍很廣，常選用的有木炭、椰子殼、木屑、樹皮、核桃殼、果核、棉殼、稻殼、竹子、 咖啡豆梗、油棕殼、糠醛渣及紙漿廢液等。木質原料在我國活性炭工業(yè)中占有著十分重要的地位。其中，椰子殼、核桃殼最常用，但由于原料有限，制約了其發(fā)展。(4)其他：活性污泥、無機碳化物、廢舊輪胎、動物骨和血、糖蜜等。4.2活性炭制備方法 活性炭的制備方法一般要經(jīng)過原料的選擇、預處理、炭化和活化及后處理等幾個工藝。預處理是經(jīng)過脫灰、破碎、篩

13、分、成型、干燥等過程，使原料的粒度、灰分、水分、形狀等達到生產(chǎn)活性炭的要求。炭化是將含碳有機物在熱的作用下發(fā)生分解，去除非碳元素，生成富炭的固態(tài)熱解產(chǎn)物。炭化的實質是有機物的熱解過程，包括熱分解和縮聚反應，在高溫作用下，有機物中的氫、氧、氮等元素被分解，碳原子不斷環(huán)化、芳構化，使氫、氧、氮等原子不斷減少，碳不斷富集。F.Rodriguez-Reinoso認為植物類原料的炭化過程可大致分為3個階段：1、在300470K溫度范圍內脫水；2、470770K時初步熱解，大部分氣體和焦油揮發(fā)出來形成基本碳框架；3、7701120K時碳架結構強化，并有微小失重。炭化還只是形成初步的孔，要形成發(fā)達的孔隙結構

14、還必須進行活化?；罨诙嗫滋康闹苽渲械淖饔弥饕腥齻€：開孔作用、擴孔作用、造孔作用。這樣，經(jīng)過活化使得多孔炭具有了 發(fā)達的孔隙結構，比表面積也大大的增加。根據(jù)活化劑的不同，活化 1 及炭化方式常常分為：物理活化法、化學活化法、催化活化法、聚合物共炭法、氣相沉積法等。物理活化法一般分為水蒸氣活化法和氣體活化法，水蒸氣活化法是將炭化產(chǎn)物與適當?shù)臍怏w進行反應的方法。物理活化通常包括兩個步驟：首先是對原料進行炭化處理以除去其中的可揮發(fā)性成分，使之生成富碳的固體熱解物，然后用合適的氧化性氣體(如H20、CO2、空氣等)在600120_下進行活化，通過開孔、擴孔和創(chuàng)造新孔，形成發(fā)達的微孔結構。物理活化反應

15、的實質是碳的氧化反應，炭材料內部碳原子與活化劑發(fā)生反應，并以氣態(tài)形勢逸出，在反應掉的位置上就形成了孔。隨著大量碳原子參與反應，在炭材料內部就形成了豐富的孔結構。物理活化活性炭的孔隙率除了與原材料性質有關外，主要與炭化、活化條件（炭化溫度、炭化時間、活化溫度、活化時間、活化劑等）關系密切。第五章活性炭廠 5.1生產(chǎn)工藝 活性炭的制備一般要經(jīng)過原料的選擇、預處理、炭化和活化及后處理等幾個工藝。生產(chǎn)蜂窩狀活性炭的工藝流程，一般由煤質，木質，果殼等，篩選，活化，除雜，粉碎，酸洗，水洗，干燥及包裝等工序組成。1、工藝過程 1）破碎和篩選 1 原料炭在雙輥軋?zhí)繖C中破碎，破碎后的炭在振動篩中進行篩選。振動篩

16、的中間層為合格原料炭，收集計量后送往活化爐的貯料倉貯存?zhèn)溆茫簧蠈訛榱６容^大的原料炭，需要投入破碎機中重新破碎后進行篩選；下層為碎炭粉，可用來做定型顆粒炭的原料。矩形管式爐要求原料炭的粒度為1845 mm，圓形管式爐要求粒度為330mm。2）活化 粒度為1845mm的原料炭與活化劑在活化管內逆流接觸，木炭由活化管的加料口加入，自上而下，經(jīng)過干燥段（400），補充炭化段（400700），活化段(700900），冷卻段(900400）后，每隔一定時間卸炭一次，卸炭時間根據(jù)產(chǎn)品品種而定，每卸炭一次就加一次料，活化好的炭裝入熄炭桶蓋好，冷卻后送后處理工序。壓力為176.5294.2kPa的水蒸汽經(jīng)過熱到280左右，送入活化管內作活化劑，與原料逆