活性炭生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介.ppt

1、活性炭專業(yè)生產(chǎn)工藝流程,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。,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。 1

2、914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

3、，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)。,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)

4、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)?；a(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。

5、,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。,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

6、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：,活性炭生產(chǎn)工藝流程圖,活性炭分公司二分區(qū)工藝流程圖,原 料,1、原料煤的要求 2、配煤 3、黏合劑的要求,原料煤的要求,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%。 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。

7、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%。 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%。 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。,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。 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)

8、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

9、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。,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

10、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)。,黏合劑的要求, 含碳量高，熱解時(shí)析焦率高，最后能夠構(gòu)成活性炭

11、本身的一部分，起到骨架作用。 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)。 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。 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

12、要好。水分不易過(guò)高，因?yàn)樗痔嘤绊懱織l強(qiáng)度。,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。,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

13、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。,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

14、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：7090 混捏時(shí)間：15分鐘到20分鐘,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

15、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。 。,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氫和氧因原料的高溫分解首先以氣體形式被排除，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)。,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。,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)

16、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。,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

17、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)。,內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)爐炭化工藝流程,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

18、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。,活化,賦予炭顆粒活性，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?；罨椒ㄍǔＳ腥N，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)

19、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。,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

20、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

21、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：,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。總的認(rèn)為，CO2和水蒸汽作為活化劑活化的效果較好。,（2） 原料煤性質(zhì)的影

22、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。,(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。

23、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?30950，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。,(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

24、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。,(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

25、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。,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=146781059413202，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

26、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。,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。 預(yù)

27、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：裝入足夠的炭化料，以便活化爐的定時(shí)加料操作；預(yù)熱炭化料，使其緩慢升溫。 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。 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。 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

28、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。,336型斯列普活化爐 336型斯列普活化爐外型尺寸為10250957211452（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。,斯列普活化爐示意圖,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，活化道與活化氣體道垂直方向相通，炭與活化氣體直接接觸進(jìn)行活化。在冷卻段，用循環(huán)水對(duì)活化料進(jìn)行冷卻（或采用風(fēng)冷），這樣所得到的活化料溫度可以降到60以下，