活性炭生產(chǎn)工藝簡介

1、1. 煤質活性炭主流生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污分析（1）生產(chǎn)工藝流程煤質活性炭生產(chǎn)工藝主要工序為破碎磨粉、成型、炭化、活化、成品處理等?；剞D爐炭化、斯列普爐活化工藝流程是國內煤質活性炭生產(chǎn)的主流工藝，主要分布在寧夏、山西，約占全國煤質活性炭生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)的72%。圖1 活性炭生產(chǎn)工藝流程圖合格的原料煤入廠后，被粉碎到一定細度（一般為200目），然后配入適量黏結劑（一般為煤焦油）在混捏設備中混合均勻，然后在一定壓力下用一定直徑模具擠壓成炭條，炭條經(jīng)炭化、活化后，經(jīng)篩分、包裝制成成品活性炭。（2） 生產(chǎn)過程中的排污節(jié)點、污染物排放種類、排放方式破碎磨粉工序排放顆粒物（煤塵），排放方式主要是有組織排放。成型工序排

2、放顆粒物（煤塵）、揮發(fā)性有機物，多以無組織形式逸散。炭化、活化工序排放的主要污染物為顆粒物、SO2、NOX、苯并a芘（BaP）、苯、非甲烷總烴（NMHC）及氰化氫（HCN），排放方式為有組織排放。具體詳見下表。表1 煤質活性炭污染物排放方式、排放種類、行業(yè)特征污染物序號工序一般污染物特征污染物排放方式1破碎、磨粉工序顆粒物有組織排放2混捏成型工序顆粒物NMHC、苯無組織排放3炭化工序顆粒物、SO2、NOXBaP、苯、NMHC、HCN有組織排放4活化工序顆粒物、SO2、NOXBaP、苯、NMHC、HCN有組織排放5成品處理顆粒物、PH、SS、COD有組織排放（3）無組織排放煤質活性炭工業(yè)生產(chǎn)過程

3、無組織排放節(jié)點有混捏成型工序、煤焦油儲罐區(qū)、炭化工序車間門窗處、成型料晾曬場等。排放的污染物為揮發(fā)性有機物和一氧化碳。污染末端治理（1） 磨粉、混捏、成品篩分包裝工序粉塵治理活性炭行業(yè)磨粉、混捏、成品篩分包裝工序產(chǎn)生粉塵污染，磨粉工序生產(chǎn)設備內產(chǎn)生的粉塵經(jīng)旋風除塵器及布袋除塵器收集，并作為原料回用，除塵效率98%以上。新建和大型企業(yè)成品篩分包裝工序有回收設施回收，規(guī)模較小企業(yè)存在無組織排放現(xiàn)象?；炷蠊ば驘o組織廢氣無處理措施，通過標準制定，引導企業(yè)治理后排放。（2） 炭化爐尾氣治理炭化爐尾氣主要化學組成是焦油蒸汽、CH4、H2、CO、N2、CO2、O2及瀝青煙等，大部分為可燃或助燃氣體，可回收利

4、用。焚燒法是把炭化尾氣引入焚燒爐內在高強轉化燃燒的情況下，使之轉化為CO2、H2O等高溫氣體，高溫氣體的熱能又用于余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽。蒸汽用于活化工序。（3） 活化尾氣處理尾氣成分中含有可燃氣體，部分用作活化爐回用，另一部分用于余熱鍋爐作燃料使用。（4） 無組織廢氣目前部分新建及改造的活性炭生產(chǎn)設備采用物料不落地的連續(xù)生產(chǎn)工藝設備，操作過程為密閉式操作，物料、煤焦油、混捏成型料等從生產(chǎn)設備到儲存區(qū)均為密閉的管道輸送，可以防止揮發(fā)性氣體的無組織排放。對于小型活性炭生產(chǎn)線，混捏成型工段、炭化工段車間門窗處，成型料晾曬場采用集氣裝置收集廢氣后通過活性炭吸附處理?；钚蕴匡柡秃罂梢栽诒緩S再生利用?；钚蕴科?/p>

5、業(yè)廢氣污染物排放限值一覽表類別污染物排放環(huán)節(jié)污染物排放限值特別排放限值污染控制措施煤質活性炭備煤工序、成品處理工序顆粒物5030布袋除塵炭化、活化工序顆粒物5030焚燒+余熱利用濕式脫硫除塵SO2300200焚燒+余熱利用濕式脫硫除塵雙堿濕式處理NOX200200焚燒+余熱利用低氮燃燒或SCR還原苯并a芘0.1×10-30.1×10-3焚燒+余熱利用苯22焚燒+余熱利用非甲烷總烴2020焚燒+余熱利用氰化氫11焚燒+余熱利用煤質活性炭廢水來源于三個節(jié)點。一是余熱鍋爐排污水，二是生活污水，三是成品處理工序酸洗或堿洗產(chǎn)生的廢水。大部分廢水可以回用或者經(jīng)過處理后回用，少部分酸洗廢

6、水經(jīng)石灰乳或燒堿中和后與其它廢水混合后在總排口排放。2. 主要工藝簡介2.1. 炭化工藝炭化是煤基活性炭造孔的預燒階段，炭化過程實際上就是把原料隔絕空氣加熱，使非碳元素減少，氧元素以H2O、CO、CO2等氣體析出，同時，形成芳香族化合物和交聯(lián)的高強度碳分子結構固體，形成了微晶之間的空隙，這些空隙便是炭化料的初始孔隙。影響炭化工藝的主要條件是升溫速率和炭化終溫，炭化終溫一般在500600。圖2 內熱式回轉炭化爐（1）物料流程：成型顆粒經(jīng)運輸機提升直接加入回轉爐的加料室內，借助重力作用落入滾筒內，沿著滾筒內螺旋運動被帶到抄板上，靠筒體的坡度和轉動物料由爐尾向爐頭方向移動。物料首先經(jīng)過溫度為200的

7、預熱干燥階段，進入350-550的炭化階段，在這個過程中，炭粒與熱氣流接觸而進行炭化，排出水分及揮發(fā)分，最后經(jīng)卸料口卸出。（2）氣體流程：爐尾尾氣在燃燒室中燃燒后，一部分尾氣返回到爐頭，進入滾筒與逆流而來的炭粒直接接觸進行炭化；另外一部分進入余熱鍋爐進行換熱，換熱后的煙道氣從煙筒排出。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽部分送到活化工序和換熱站。炭化尾氣的組成主要為兩部分：一部分為炭化時外加燃料熱源燃燒產(chǎn)生的高溫加熱氣體，主要成分為CO2、H2O、N2及少量的SO2和CO；另一部分為成型物料炭化熱分解時所產(chǎn)生的揮發(fā)物組份，諸如CO、H2、CH4、烷烴、烯烴、煤焦油等。2.2. 活化工藝在炭化料的基礎上擴大孔體積

8、，豐富孔的數(shù)量。將氧化性氣體作為催化劑，在6001200的溫度范圍內對炭化料進行活化?；罨瘎┮话悴捎茫核羝⒍趸蓟蚩諝?。一般水蒸氣活化法的活化溫度控制在800950，煙道氣的活化溫度控制在900950，空氣的活化溫度控制在600左右。物料流程：物料進入加料槽后，借重力作用沿著產(chǎn)品道緩慢下行，依次經(jīng)過預熱帶、補充炭化帶、活化帶、冷卻帶，完成全部活化過程，最后由下部卸料器卸出。炭化預熱段利用爐內熱量預熱除去水分。在補充炭化段，炭化料被高溫活化氣體間接加熱使炭的溫度不斷提高進行補充炭化。在活化段，活化道與活化氣體道垂直方向相通，炭與活化氣體直接接觸進行活化。在冷卻段，用循環(huán)水對活化料進行冷卻（

9、或采用風冷），這樣所得到的活化料溫度可以降到60以下，便于物料運輸和直接進行篩分包裝。氣體流程：是左半爐煙道閘閥關閉，右半爐煙道閘閥開啟，水蒸汽從左半爐蓄熱室底部進入，經(jīng)格子磚加熱到變成高溫蒸汽，從上連煙道進入，蒸汽與物料反應后產(chǎn)生的水煤氣與殘余蒸汽依次經(jīng)過左半爐上、中下煙道進入右半爐。在右半爐內混合氣體經(jīng)過下、中部及上煙道及上連煙道進入右半爐蓄熱室頂部，然后通過格子磚往下流動，同時加熱格子磚，尾氣冷卻，進入煙道排出完成循環(huán)。第二次循環(huán)與上述循環(huán)相反。第一、二次循環(huán)每半小時切換一次，從而使活化過程連續(xù)不斷地進行。3. 活性炭炭化與焦炭焦化的區(qū)別活性炭炭化與焦炭焦化過程均是以煤為主要原材料，即對

10、煤的干餾加工過程，但生產(chǎn)工藝、設備、產(chǎn)品的用途及產(chǎn)能規(guī)模有著巨大的差異。炭化過程焦化過程第一階段干燥階段溫度在120以下，原料煤釋放出外在水分和內在水分。干燥脫氣階段室溫350400，煤的原始分子結構僅發(fā)生有限的熱作用（主要是縮合作用）。120以前主要脫水，約200完成脫氣（CH4、CO2、N2）。第二階段開始熱解階段原料煤開始發(fā)生分解反應釋放出熱解水，形成氣態(tài)產(chǎn)物（如CO、CO2等）。結焦階段350400至550，這一階段的特征是活潑分解，以解聚和分解反應為主。生成和排出大量揮發(fā)物（煤氣和焦油），約450排出的焦油量最大，在450550氣體析出量最多。煙煤約350開始軟化，隨后是熔融、黏結，

11、到550時結成半焦。第三階段炭化階段溫度在300600，以縮聚和分解反應為主，原料煤大量析出揮發(fā)份。二次脫氣階段5501000，在這一階段，半焦變成焦炭，以縮聚反應為主。析出的焦油量極少，揮發(fā)份主要是煤氣。煤氣成分主要是H2、少量CH4和C的氧化物。3.1. 原料不同炭化料生產(chǎn)與焦炭生產(chǎn)使用的都是原煤，但所選煤種不同?；钚蕴浚哼m宜生產(chǎn)活性炭炭化料的是不黏煤、弱黏煤和1/2中黏煤等，這3種低變質程度的煙煤是制備活性炭的優(yōu)質煤種，尤其以大同地區(qū)的弱黏煤最為合適，具有低灰、高反應性、易加工的特點。焦炭：煉焦煤一般有氣煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤、肥煤等幾種煤，均是中高黏結性煤，通過一定的比例配煤后生產(chǎn)

12、焦炭。生產(chǎn)炭化料用的弱黏結煤，在加熱過程中不易結焦，將氧和氫等非碳物質排出從而形成孔隙，達到造孔的目的。而生產(chǎn)焦炭用的高黏結性煤，在加熱過程中排出焦油，然后進行熔融、黏結形成焦炭。3.2. 生產(chǎn)工藝原理不同活性炭生產(chǎn)：炭化過程實際上就是把原料隔絕空氣加熱，使非碳元素減少，氧元素以 H2O、CO、CO2等氣體析出，同時，形成芳香族化合物和交聯(lián)的高強度碳分子結構固體，形成了微晶之間的空隙，這些空隙便是炭化料的初始孔隙。影響炭化工藝的主要條件是升溫速率和炭化終溫，炭化終溫一般在550±50。焦炭生產(chǎn)：把煉焦配煤在常溫下裝入炭化室后，煤在隔絕空氣的條件下受到來自爐墻和爐底（10001100）的熱流加熱。即沿著炭化室墻到炭化室中心方向的煤料，一層一層地經(jīng)過干燥、預熱、分解、產(chǎn)生膠質體、膠質體固化、半焦收縮、轉變?yōu)榻固康倪^程，同時，獲得煤氣、煤焦油并回收其他化工產(chǎn)品。由此可見，生產(chǎn)炭化料和焦炭的工藝過程中，每個階段的溫度不同，需要的最高溫度不同，且在原料不同的前提下，發(fā)生的物理化學反應也不同，從而析出和排放的物質也不同。因此，它們