活性炭生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

關(guān)于活性炭生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介第1頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五活性炭的應(yīng)用及發(fā)展過(guò)程活性炭是含碳的物質(zhì)經(jīng)過(guò)炭化和活化制成的多孔性人造炭質(zhì)吸附劑。它具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，可用作吸附劑，催化劑和催化劑載體。活性炭作為人造材料，是在1900年到1901年發(fā)明的，其發(fā)明者是拉費(fèi)爾·王·奧斯特萊科，他采用化學(xué)活化法和物理活化法制造活性炭而獲得專利。1911年，門(mén)高德博士在維也納附近的工廠首次將活性炭工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品是粉狀活性炭，這是世界上第一家工業(yè)化生產(chǎn)工廠。第2頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五

回顧世界活性炭的發(fā)展歷史，有兩個(gè)主要的事件推動(dòng)了活性炭事業(yè)的發(fā)展，一是第一次世界大戰(zhàn)化學(xué)武器的應(yīng)用；二是1927年發(fā)生在美國(guó)芝加哥自來(lái)水廠的飲用水惡臭事件。

1914年歐洲爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)，1915年4月22日，德國(guó)軍隊(duì)在歐洲戰(zhàn)場(chǎng)伊普番河上使用了毒氣；5月18日，在華沙附近的拉夫卡河又向俄國(guó)軍隊(duì)施放了毒氣。1915年德軍在比利時(shí)對(duì)毫無(wú)準(zhǔn)備的英法聯(lián)軍使用6000個(gè)鋼瓶施放化學(xué)毒氣氯氣18萬(wàn)公斤，造成士兵傷15000余人，其中約5000人喪生。有“矛”必然會(huì)發(fā)明“盾”，有化學(xué)毒氣必然會(huì)發(fā)明防毒武器。兩個(gè)星期后，軍事科學(xué)家就發(fā)明了防護(hù)氯氣武器，他們給前線的每個(gè)士兵發(fā)了一種特殊的口罩，這種口罩里有用硫代硫酸鈉和碳酸鈉溶液浸過(guò)的棉花。這兩種藥品都有除氯的功能，能起到防護(hù)的作用。但是如果敵方改用第二種毒氣，這種口罩就無(wú)用武之地了。事實(shí)也是如此。此后不到一年，雙方已經(jīng)用過(guò)幾十種不同的化學(xué)毒氣，包括人們現(xiàn)今熟知的介子毒氣及氫氰化合物。因此人們一直在尋找一種能使任何毒氣都失去毒性的物質(zhì)才好。這種百靈的解毒劑在1915年才被科學(xué)家找到，它就是活性炭。到1917年，交戰(zhàn)雙方的防毒面具里都裝上了活性炭，毒氣對(duì)交戰(zhàn)士兵的危害程度就大大降低了。第二次世界大戰(zhàn)中德國(guó)首次利用介子氣引發(fā)了毒氣戰(zhàn)爭(zhēng)，人們就開(kāi)始尋求避免受到毒氣侵害的方法，而活性炭正是因?yàn)槠淠芨咝Х乐苟練獾那趾?，被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)爭(zhēng)。這樣就刺激了世界各國(guó)對(duì)活性炭的研究和生產(chǎn)。第3頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五1927年美國(guó)芝加哥自來(lái)水廠發(fā)生了廣大居民難以接受的自來(lái)水惡臭事件。這是由于原水中苯酚和消毒用的氯發(fā)生異臭所致。后來(lái)，德國(guó)等地的自來(lái)水廠也發(fā)生了同樣的事件，而這些事件都是用活性炭處理解決的。從此以后，環(huán)境保護(hù)日益受到重視，政府的法令也日趨嚴(yán)格，不僅在凈水方面，在其他領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，由此，活性炭進(jìn)入全面發(fā)展階段。

50年代以前,我們國(guó)家還沒(méi)有活性炭的加工企業(yè)，每年進(jìn)口30-50t；50年代到1981年，國(guó)產(chǎn)活性炭開(kāi)始上市，特別是1966年，從蘇聯(lián)引進(jìn)斯列普活化爐后有了規(guī)模化生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力逐步提升至10000t/a；80年代末期到90年代末期，進(jìn)入改革開(kāi)放以后，國(guó)內(nèi)開(kāi)始建設(shè)大量的活性炭廠，其規(guī)模也飛速發(fā)展，生產(chǎn)能力逐步從10萬(wàn)t/a發(fā)展到12萬(wàn)t/a；2000年到2008年，生產(chǎn)能力持續(xù)增長(zhǎng)，現(xiàn)已達(dá)到每年20余萬(wàn)t。第4頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五生產(chǎn)煤質(zhì)活性炭的原料種類

褐煤、煙煤和無(wú)煙煤均可作為活性炭的原料。國(guó)內(nèi)的煤質(zhì)活性炭原料主要采用山西大同地區(qū)的弱粘結(jié)性煙煤和寧夏的太西無(wú)煙煤。(1)弱粘結(jié)性煙煤：山西大同地區(qū)的弱粘結(jié)性煙煤由于化學(xué)活性好、灰分低（特別是其八層煤和十一層煤），而廣泛被山西的活性炭企業(yè)用于加工制造原煤破碎活性炭。(2)無(wú)煙煤：寧夏太西煤低灰、低硫、含碳量高，化學(xué)活性好，是生產(chǎn)高檔活性炭的優(yōu)質(zhì)原料。寧夏的活性炭企業(yè)主要采用太西無(wú)煙煤作為主原料生產(chǎn)柱狀活性炭。第5頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五生產(chǎn)工藝流程以太西無(wú)煙煤為主原料的合格原料煤入廠后，被粉碎到一定細(xì)度（一般為200目），然后配入適量黏結(jié)劑（一般為煤焦油）在混捏設(shè)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。其工藝框圖如下所示：第6頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五活性炭生產(chǎn)工藝流程圖

第7頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五第8頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五活性炭分公司二分區(qū)工藝流程圖

第9頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五

原料1、原料煤的要求2、配煤3、黏合劑的要求第10頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五

原料煤的要求①水分煤中的水分對(duì)活性炭生產(chǎn)有一定影響，水分含量過(guò)高不僅對(duì)煤炭的破碎、篩分不利，而且增加能量消耗，提高生產(chǎn)成本。褐煤內(nèi)在水分最高，其次時(shí)是無(wú)煙煤，中等變質(zhì)程度的煙煤內(nèi)在水分含量最低。目前我們要求無(wú)煙煤水分≤5%。②灰分煤灰分含量高會(huì)降低煤的發(fā)熱量，影響炭化料及活性炭產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，影響活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，降低活性炭的吸附能力，使活性炭產(chǎn)品雜質(zhì)增加，限制了煤基活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域。但是有些礦物質(zhì)如CaO,MgO,Fe2O3,K2O及Na2O等可以催化煤中碳與水蒸氣的反應(yīng)，加快反應(yīng)速度，提高活化爐的產(chǎn)量。一般要求灰分≤6%，目前我們要求采用的原煤灰分≤3%。③揮發(fā)分無(wú)煙煤揮發(fā)分含量最低。揮發(fā)分含量過(guò)高，揮發(fā)出的物質(zhì)容易結(jié)焦，堵塞產(chǎn)品道；過(guò)低，不能為活化提供足夠的燃料。目前要求揮發(fā)份為7-8%。④煤的反應(yīng)性反應(yīng)性高的煤在活化和燃燒過(guò)程中，反應(yīng)速度快、效率高。第11頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五配煤配煤是改善活性炭產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)，提高活性炭產(chǎn)品吸附性能的一種好方法。①單種煤的結(jié)焦特性及其在配煤中的作用肥煤：肥煤屬中等變質(zhì)程度的煤，揮發(fā)分范圍較廣，膠質(zhì)層厚度大于25mm,受熱時(shí)產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，其流動(dòng)性大，熱穩(wěn)定性好。肥煤在約260℃時(shí)有機(jī)質(zhì)開(kāi)始分解。肥煤具有很強(qiáng)的粘結(jié)能力，能將煤粉顆粒很好低粘結(jié)在一起，形成機(jī)械強(qiáng)度較好的炭顆粒，是配煤中的重要成分。但揮發(fā)分高的肥煤，結(jié)焦性較差，因此在選擇肥煤作配合煤時(shí)，要充分考慮肥煤的粘結(jié)能力、揮發(fā)分、結(jié)焦性等。弱粘煤：弱粘煤是一種還原程度較弱的低變質(zhì)程度到中等變質(zhì)程度的煤。加熱時(shí)，產(chǎn)生的膠質(zhì)體較少，結(jié)焦性能較好。精選弱粘煤加粘結(jié)劑（煤焦油），在特定的工藝條件下制造柱狀活性炭在國(guó)內(nèi)已成為現(xiàn)實(shí)，其被用作催化劑載體。焦煤：焦煤具有中等揮發(fā)分與中等膠質(zhì)層厚度，加熱時(shí)能形成熱穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體。結(jié)焦性能好，在配煤中焦煤可以起到提高干餾固體物料之機(jī)械強(qiáng)度的作用。煉焦工業(yè)利用焦煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí)能得到塊大、裂紋少、機(jī)械強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度都高的焦炭。目前尚未有報(bào)道利用焦煤制造活性炭。隨著活性炭制造研究工作的深入，焦煤作為配合煤會(huì)用于活性炭制造工業(yè)。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)工藝基本條件相同條件下，煤基活性炭孔結(jié)構(gòu)類型主要由煤本身性質(zhì)決定：褐煤生產(chǎn)的活性炭碘值不高，但孔容積較高，這說(shuō)明褐煤生產(chǎn)的活性炭中孔，大孔較多，這種活性炭的脫色能力較強(qiáng)，在某些液相應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)際應(yīng)用效果較好；由不黏煤、弱黏煤為原料生產(chǎn)的活性炭中孔較發(fā)達(dá)，適宜生產(chǎn)液相吸附凈化用活性炭；以無(wú)煙煤為原料生產(chǎn)微孔發(fā)達(dá)的活性炭，適宜生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的氣相吸附用活性炭。第12頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五②配煤原理活性炭制造主要是依據(jù)揮發(fā)份--粘結(jié)性指標(biāo)的配煤基本概念進(jìn)行配煤，一般要求配合煤的揮發(fā)份在25%-30%這個(gè)范圍內(nèi)，特征指數(shù)為3-5，根據(jù)活性炭特性要求改變單種煤在配合煤中的配合比例。總之，配煤是改善活性炭產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)，提高活性炭產(chǎn)品吸附性能的一種好方法。但如何配煤，應(yīng)因地制宜，應(yīng)根據(jù)活性炭產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)及吸附性能的要求，確定配煤的煤種和配煤的比例，切不可盲目照搬，否則不會(huì)達(dá)到提高活性炭性能，降低生產(chǎn)成本的目的。需要指出的是配煤技術(shù)難以大幅度提高活性炭的吸附性能，只能在一定范圍內(nèi)改善活性炭的吸附性能，降低生產(chǎn)成本。如果生產(chǎn)高吸附性能的活性炭產(chǎn)品，應(yīng)采用催化活化，煤巖分析等先進(jìn)的新技術(shù)。第13頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五

黏合劑的要求

①含碳量高，熱解時(shí)析焦率高，最后能夠構(gòu)成活性炭本身的一部分，起到骨架作用。②具有一定的流變性能，對(duì)基質(zhì)顆粒具有良好的浸潤(rùn)性，并與基質(zhì)混合后具有可塑性，有利于將基質(zhì)原料加工成型為顆粒狀物質(zhì)。③具有粘結(jié)性，在工藝過(guò)程中能使基質(zhì)結(jié)合成整體顆粒，并賦予較高的機(jī)械強(qiáng)度。④有助于形成活性炭顆粒內(nèi)部的初步孔隙，并對(duì)加工過(guò)程無(wú)不利影響，起造孔作用。以上最重要的是浸潤(rùn)作用和黏結(jié)作用。黏合劑的種類較多，目前常用于煤基柱狀活性炭生產(chǎn)的黏合劑主要有煤焦油、木質(zhì)磺酸鈉、紙漿廢液和淀粉溶液等，考慮到黏合劑的來(lái)源途徑，一般黏合劑選用煤焦油，從生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量比較，煤焦油是煤基成型活性炭生產(chǎn)最適合的黏合劑。我們采用煤焦油作為黏合劑，要求其瀝青含量≥50%、水分≤5%、粘度要好。水分不易過(guò)高，因?yàn)樗痔嘤绊懱織l強(qiáng)度。第14頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五原料煤的粉碎（200目，95%通過(guò)）

磨粉的目的是為了將煤進(jìn)行預(yù)氧化處理，增加其表面積，易于活化。氧化對(duì)煤的炭化及其后生產(chǎn)活性炭的影響是巨大的。煤的氧化降低了煤受熱的流動(dòng)性，提高了炭化物的微孔容積，煤的預(yù)氧化使得制備的炭化料具有極高的微孔，有利于制備優(yōu)質(zhì)活性炭。例如：不進(jìn)行預(yù)氧化而直接活化的太西原料煤，其在930℃活化條件下進(jìn)行活化試驗(yàn)3小時(shí)，I2值在530mg/g左右，而采用預(yù)氧化工藝，柱狀成型炭化后的顆粒在同等活化條件下進(jìn)行活化試驗(yàn)反應(yīng)3小時(shí)后，I2值在1000mg/g以上。第15頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五物料磨粉過(guò)程物料由提升機(jī)送至儲(chǔ)料斗，再經(jīng)振動(dòng)給料機(jī)將物料均勻定量連續(xù)地送入主機(jī)磨室內(nèi)進(jìn)行研磨，粉磨后的粉子被風(fēng)機(jī)氣流帶走，經(jīng)選粉機(jī)進(jìn)行分級(jí)，符合細(xì)度的粉子隨氣流進(jìn)入大旋風(fēng)收集器內(nèi)，進(jìn)行分離收集，再經(jīng)出粉管排出即為成品粉子。氣流再由大旋風(fēng)收集器上端回風(fēng)管吸入引風(fēng)機(jī)。本機(jī)整個(gè)氣流系統(tǒng)是密閉循環(huán)的，并且是在負(fù)壓狀態(tài)下循環(huán)流動(dòng)的。在磨室內(nèi)因被磨物料中有一定的含水量，研磨時(shí)產(chǎn)生熱量導(dǎo)致磨室內(nèi)氣體蒸發(fā)膨脹改變了氣流量，以及整機(jī)各管道接合處密封不嚴(yán)，外界氣體被吸入，使循環(huán)氣流風(fēng)量增加。為此通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)和主機(jī)間的排氣管來(lái)達(dá)到氣流平衡的目的。并將多余氣體導(dǎo)入布袋除塵器內(nèi)，把余氣帶入的微粉收集下來(lái)，余氣被凈化后排出。第16頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五混捏混捏的目的是使固相的煤粉與液相的煤焦油充分的混合，賦予混合料以塑性和流動(dòng)性，使煤粉的細(xì)小顆粒充分地、均勻地被煤焦油充填和包裹，煤瀝青在經(jīng)過(guò)炭化后形成炭骨架。焦油溫度：≥90℃混捏溫度：70℃—90℃混捏時(shí)間：15分鐘到20分鐘第17頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五擠壓成型

成型的目的是得到具有一定外形及較高密實(shí)度的炭條。目前本公司用于活性炭制造的擠壓成型設(shè)備為借高壓液體介質(zhì)進(jìn)入柱塞液壓缸推動(dòng)柱塞對(duì)煤膏加壓的立式液壓機(jī)。成型液壓機(jī)有單缸式和雙缸式兩種。單缸油壓機(jī)（二分區(qū)）的裝料與壓制是間歇式進(jìn)行的，料缸裝滿煤膏后再加壓，沒(méi)有預(yù)壓裝置，煤膏受壓時(shí)間短。煤膏的工作壓力為180-220kgf/cm2(17.6-21.6MPa)。雙缸液壓成型機(jī)（一分區(qū)）的裝料和壓制可以分別在兩個(gè)缸內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，某一個(gè)缸在裝料預(yù)壓時(shí)，另一個(gè)缸則對(duì)煤膏加壓，煤膏受壓時(shí)間長(zhǎng)，壓出條密度大，操作易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。。第18頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五炭化

炭化是活性炭制造過(guò)程中的主要熱處理工序之一，炭化過(guò)程中大部分非炭元素—?dú)浜脱跻蛟系母邷胤纸馐紫纫詺怏w形式被排除，而獲釋的元素碳原子則組合成通稱為基本石墨微晶的有序結(jié)晶生成物。嚴(yán)格的說(shuō)，炭化應(yīng)是在隔絕空氣的條件下進(jìn)行。炭化是指在低溫下（500℃左右）煤及煤瀝青的熱分解、固化以及煤焦油中低分子物質(zhì)的揮發(fā)。第19頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五炭化主要目的（1）排除成型料中的揮發(fā)份及水分；（2）提高炭化料強(qiáng)度，煤焦油中的瀝青成分形成了基本骨架；（3）使炭顆粒形成初步孔隙。第20頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五炭化溫度炭化溫度直接影響炭化料的孔隙結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。溫度過(guò)低炭化產(chǎn)物無(wú)法形成足夠的機(jī)械強(qiáng)度，溫度過(guò)高則會(huì)促使炭化產(chǎn)物中的石墨微晶有序變化，減少微晶之間的空隙，影響活化造孔過(guò)程。將無(wú)煙煤加熱，其炭化產(chǎn)物中易石墨化成分占主導(dǎo)地位，無(wú)煙煤對(duì)炭化終溫非常敏感，當(dāng)溫度升高時(shí)就開(kāi)始收縮，結(jié)果造成在炭化初始階段形成的微孔容積大幅度降低。如炭化爐內(nèi)尾部著火造成的炭化料形成光圈現(xiàn)象，堅(jiān)硬炭化料，形成易石墨化物質(zhì)，難以活化。第21頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五

炭化溫度對(duì)炭化料初始孔隙的形成影響很大，按照炭化過(guò)程中溫度的影響，太西煤質(zhì)的炭化料炭化的升溫速度應(yīng)控制在15-20℃/min范圍內(nèi)。高升溫速率能使物料析出更多的焦油和煤氣，降低炭化料產(chǎn)率。降低升溫速率時(shí)，物料在低溫區(qū)受熱時(shí)間長(zhǎng)，熱解反應(yīng)的選擇性較強(qiáng)，初期熱解使物料分子中較弱的鍵斷開(kāi)，發(fā)生了平行的和順序的熱縮聚反應(yīng)，形成具有較高熱穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)，從而減少高溫?zé)峤馕龀鑫锏膿]發(fā)分產(chǎn)率，獲得更高的固體炭化產(chǎn)物（即炭化料）產(chǎn)率。（我們平時(shí)說(shuō)的炭化溫度是指轉(zhuǎn)爐的中部溫度，但中部溫度并不是炭化最終溫度。炭化最終溫度實(shí)際是出料口的溫度，這個(gè)溫度最終影響炭化料的質(zhì)量。）炭化不僅決定最終產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度等級(jí)，還決定最終產(chǎn)品的孔結(jié)構(gòu)特性以及常規(guī)吸附性能指標(biāo)等級(jí)。第22頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)爐炭化工藝流程第23頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五炭化工藝流程（1）物料流程：成型顆粒經(jīng)運(yùn)輸機(jī)提升直接加入回轉(zhuǎn)爐的加料室內(nèi)，借助重力作用落入滾筒內(nèi)，沿著滾筒內(nèi)螺旋運(yùn)動(dòng)被帶到抄板上，靠筒體的坡度和轉(zhuǎn)動(dòng)物料由爐尾向爐頭方向移動(dòng)。物料首先經(jīng)過(guò)溫度為200℃的預(yù)熱干燥階段，進(jìn)入350-550℃的炭化階段，在這個(gè)過(guò)程中，炭粒與熱氣流接觸而進(jìn)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(jìn)入滾筒與逆流而來(lái)的炭粒直接接觸進(jìn)行炭化；另外一部分進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)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，部分返回爐頭與尾氣混合后進(jìn)入炭化爐。第24頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五活化賦予炭顆?；钚?，使炭形成多孔的微晶結(jié)構(gòu)，具有發(fā)達(dá)的表面積的過(guò)程稱為活化過(guò)程。活化方法通常有三種，即化學(xué)藥品活化法、物理化學(xué)聯(lián)合活化法和物理活化法（1）化學(xué)藥品活化法即將含碳原料與化學(xué)藥品活化劑混捏，然后炭化、活化制取活性炭。藥品有ZnCl2,H3PO4,K2SO4及K2S等。（2）物理化學(xué)聯(lián)合活化法一般先進(jìn)行化學(xué)藥品活化，然后進(jìn)行物理活化。由物理活化法特別是用水蒸氣活化制成的產(chǎn)品，微孔發(fā)達(dá)，對(duì)氣相物質(zhì)有很好的吸附力，當(dāng)然也可以通過(guò)控制炭的活化程度而用于液相吸附；由化學(xué)藥品活化法制得的活性炭次微孔發(fā)達(dá)，多用于液相吸附。（3）物理活化法（氣體活化法）在活化過(guò)程中通入氣體活化劑如二氧化碳，水蒸氣，空氣等。第25頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五活化反應(yīng)通過(guò)以下三個(gè)階段最終達(dá)到活化造孔的目的：第一階段：開(kāi)放原來(lái)的閉塞孔。即高溫下，活化氣體首先與無(wú)序碳原子及雜原子發(fā)生反應(yīng)，將炭化時(shí)已經(jīng)形成但卻被無(wú)序的碳原子及雜原子所堵塞的孔隙打開(kāi)，將基本微晶表面暴露出來(lái)。第二階段：擴(kuò)大原有孔隙。在此階段暴露出來(lái)的基本微晶表面上的碳原子與活化氣體發(fā)生氧化反應(yīng)被燒失，使得打開(kāi)的孔隙不斷擴(kuò)大、貫通及向縱深發(fā)展。第三階段:形成新的孔隙。微晶表面上的碳原子的燒失是不均勻的，同炭層平行方向的燒失速率高于垂直方向，微晶邊角和缺陷位置的碳原子即活性位更易與活化氣體反應(yīng)。同時(shí)，隨著活化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，新的活性位暴露于微晶表面，于是這些新的活性點(diǎn)又能同活化氣體進(jìn)行反應(yīng)。微晶表面的這種不均勻的燃燒不斷地導(dǎo)致新孔隙的形成。隨著活化反應(yīng)的進(jìn)行，孔隙不斷擴(kuò)大，相鄰微孔之間的孔壁被完全燒失而形成較大孔隙，導(dǎo)致中孔和大孔孔容的增加，從而形成了活性炭大孔、中孔和微孔相連接的孔隙結(jié)構(gòu)，具有發(fā)達(dá)的比表面積。氣體活化的基本反應(yīng)式如下：第26頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五影響氣體活化的主要因素(1)活化劑種類對(duì)活化過(guò)程的影響炭的氣化燃燒反應(yīng)的相對(duì)速度(800℃,10.1KPa)在相同的溫度下，不同的活化劑化學(xué)性質(zhì)不同，它與炭的反應(yīng)速度也不同。從上表中可以看出空氣、水蒸氣和二氧化碳活化的相對(duì)速度對(duì)比。如炭和氧的反應(yīng)速度較快，活化溫度只需600℃左右即可；而用水蒸氣則需800-950℃。由于水蒸氣能充分地?cái)U(kuò)散到炭的微孔內(nèi)，使活化反應(yīng)能在整個(gè)炭顆粒內(nèi)均勻進(jìn)行，所以得到比表面積大、吸附能力強(qiáng)的活性炭?？偟恼J(rèn)為，CO2和水蒸汽作為活化劑活化的效果較好。第27頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五（2）原料煤性質(zhì)的影響不同的煤種，含碳量、含氧量、含氫量不同，灰分、揮發(fā)分不同，煤化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，炭化后得到的半焦特性也不同。在一定溫度下，對(duì)活化劑反應(yīng)的速率也不盡相同。因此，原料煤不同，選用的活化生產(chǎn)工藝略有不同。無(wú)煙煤為原料的活化溫度可比煙煤的活化溫度高20-30℃。(3)炭化溫度的影響煤的炭化溫度直接影響炭化料的孔隙結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，即影響半焦的性質(zhì)，尤其是最終溫度。炭化終溫過(guò)高，會(huì)造成炭化料表面收縮形成易石墨化炭層，造成活化難度增加。第28頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五(4)活化溫度的影響活化是炭和活化劑在高溫下進(jìn)行的反應(yīng)。隨著溫度的升高，反應(yīng)速度加快，活化速率加大，但是太高易造成不均勻活化。在不同的活化溫度下，生產(chǎn)的活性炭孔結(jié)構(gòu)不同。活化溫度過(guò)高，微孔減少，吸附力下降。一般水蒸氣活化法的活化溫度控制在800-950℃，煙道氣的活化溫度控制在900-950℃，空氣的活化溫度控制在600℃左右。以太西煤為原料，適當(dāng)?shù)貙⒒罨瘻囟瓤刂圃?30－950℃，對(duì)提高產(chǎn)量是有益的，通過(guò)表3可以看出，較高的活化溫度對(duì)水蒸汽用量的需求是下降的，活化速率是提高的，且幅度較大。第29頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五(5)活化劑流速及濃度的影響活化劑的流速大，它與炭反應(yīng)速率增加，使燒失率增加，產(chǎn)生不均勻活化，導(dǎo)致微孔減少?；罨瘎┝魉俚蜁r(shí)，孔容積反而增加，因此活化劑適當(dāng)?shù)牧魉偈潜ＷC活性炭質(zhì)量的因素之一。下表是水蒸氣用量與活化時(shí)間的關(guān)系。以水蒸氣為活化劑，在一定溫度下水蒸氣的用量大，可以縮短活化時(shí)間，但在不同的溫度下，縮短的活化時(shí)間不同。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，活化溫度在850℃增加到930℃時(shí)，CO2的濃度可提高一倍。CO2作為活化介質(zhì)，其濃度提高可加快反應(yīng)速度。第30頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五(6)炭化料灰分的影響炭化料中無(wú)機(jī)成分在炭化和活化過(guò)程中，大部分轉(zhuǎn)化為灰分，它是影響活性炭強(qiáng)度主要因素，在灰分與碳接觸的界面上，灰分會(huì)造成裂紋，影響活性炭的強(qiáng)度。無(wú)機(jī)物中的堿金屬，銅，鐵等氧化物和碳酸鹽，對(duì)碳和水蒸氣的反應(yīng)有催化作用，因此，在炭化料中加入少量的鈷、鐵、釩、鎳等氧化物，可加速碳與水蒸氣的反應(yīng)。(7)炭粒度的影響炭顆粒小，活化速度快，這是顯而易見(jiàn)的道理。粒度過(guò)大，活化反應(yīng)受活化劑在炭顆粒內(nèi)擴(kuò)散速度的影響，活化劑與炭的接觸面積小，會(huì)發(fā)生顆粒外部已燒失，而內(nèi)部還未活化的現(xiàn)象。顆粒過(guò)小，活化氣流通過(guò)阻力加大，也達(dá)不到均勻活化的目的，因此炭粒的粒度直接影響活化速度和活化均勻程度，炭的粒度要均勻。在反應(yīng)過(guò)程中，炭粒度逐漸變小，有利于活化，但灰分附在炭顆粒外表面，會(huì)影響活化劑的作用。第31頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五活化爐簡(jiǎn)介588型斯列普活化爐588型斯列普活化爐爐體為長(zhǎng)方形體，長(zhǎng)×寬×高=14678×10594×13202，外墻370mm紅磚砌成，內(nèi)襯350mm耐火粘土磚，紅墻與內(nèi)襯耐火磚之間充填硅酸鋁纖維氈40mm，隔熱保溫。爐膛正中間用464mm厚的耐火粘土磚墻將爐分成左右半爐。全爐可裝入炭化料50t左右。爐墻和爐膛之間有煙道（一般稱為側(cè)煙道），煙道被蓋板磚分成上近煙道，上遠(yuǎn)煙道，中部煙道，下遠(yuǎn)煙道，下近煙道。為保證可燃?xì)怏w在煙道內(nèi)充分燃燒，以維持活化爐溫度，在上遠(yuǎn)煙道、中部煙道、下遠(yuǎn)煙道上設(shè)有空氣配風(fēng)口，以便從外部通入適量空氣。在活化爐下部，兩個(gè)半爐由下連煙道（燃燒室）連通，并設(shè)有進(jìn)風(fēng)口。兩個(gè)上連煙道分別將兩個(gè)半爐與兩個(gè)蓄熱室連通，上連煙道頂部同樣設(shè)有進(jìn)風(fēng)口。為了檢修方便，在爐體上設(shè)有12個(gè)人孔，人孔砌筑在蓋板磚上面。在人孔的位置上設(shè)有熱電偶和觀察孔，在下遠(yuǎn)煙道上設(shè)有測(cè)壓管?；罨癄t還配有蓄熱室，水封，出料器，供風(fēng)系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，尾氣回收裝置等。

第32頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五活化爐本體自上而下分為四個(gè)帶，分別為預(yù)熱帶、補(bǔ)充炭化帶、活化帶和冷卻帶。①預(yù)熱帶，由普通耐火粘土磚砌成，高為1632mm左右。卸料容積35m3，可裝炭化料22t左右。它的作用：①裝入足夠的炭化料，以便活化爐的定時(shí)加料操作；②預(yù)熱炭化料，使其緩慢升溫。②補(bǔ)充炭化帶，由特異形耐火磚砌成，高1230mm。在這里炭化料與活化劑不直接接觸，靠高溫氣流加熱異形磚而將熱量輻射給炭化料，使其補(bǔ)充炭化。③活化帶，由60層特異形耐火粘土磚疊成，高6.0m。在活化帶炭化料與活化劑直接接觸活化，活化劑通過(guò)氣道擴(kuò)散滲入炭層中，與炭發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，使炭形成發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積。④冷卻帶，也是由特異形耐火粘土磚疊成，高為1330mm。在冷卻帶炭不再與爐氣接觸而是高溫炭材料逐步降溫冷卻，以免卸出爐外的炭料在高溫下與空氣發(fā)生燃燒反應(yīng)而影響炭的質(zhì)量和活化得率。第33頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五336型斯列普活化爐336型斯列普活化爐外型尺寸為10250×9572×11452（長(zhǎng)×寬×高）。其中，預(yù)熱帶高度為1564mm，補(bǔ)充炭化帶高度為1030mm，活化帶高度為4500mm，冷卻帶高度為1650mm。預(yù)熱炭化帶可裝填炭化料23.0噸左右。336型斯列普活化爐的主要結(jié)構(gòu)同588型斯列普活化爐相同，只是產(chǎn)品道數(shù)量和尺寸上存在差異。第34頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五

預(yù)熱帶補(bǔ)充炭化帶

化帶冷卻帶1357911111111左蓄熱室活1315蒸汽入口配風(fēng)預(yù)熱帶補(bǔ)充炭化帶

化帶冷卻帶2146810012111111燃燒室右蓄熱室活1416蒸汽入口配風(fēng)煙囪煙道斯列普活化爐示意圖第35頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)51分，星期五運(yùn)行流程

物料流程：物料進(jìn)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(guò)預(yù)熱帶、補(bǔ)充炭化帶、活化帶、冷卻帶，完成全部活化過(guò)程，最后由下部卸料器卸出。炭化預(yù)熱段利用爐內(nèi)熱量預(yù)熱除去水分。在補(bǔ)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(jìn)行補(bǔ)充炭化。在活化段，活化