煤基活性炭制备PPT课件

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1、煤基活性炭制备简介煤基活性炭制备简介2015.082015.081.活性炭简介活性炭是以各种含碳材料为原料，经过适当的工艺过程生产的碳基吸附材料。由于其巨大的比表面积，优良的吸附性能和稳定的物理化学性质，因此在工业、农业、军事防护和人们日常生活的许多领域被广泛应用于脱色精制、水处理、饮用水深度净化、气体分离精制、空气净化、有毒有害气体脱除、催化剂和催化剂载体等方面，并且随着经济的不断发展和人们生活水平的逐步提高其应用领域和使用量稳步增长。2 22.制备活性炭的原料及产业布局l煤基：山西山西（大同和太原周边地区，大同烟煤为原料，原煤破 碎活性炭、压块破碎活性炭及粉碳，用于水处理和液体 净化）宁夏

2、宁夏（宁夏北部地区，太西无烟煤为原料，柱状活性炭，用于气体净化和水净化）新疆新疆（米东地区，神华集团，压块破碎活性炭等多种）l果壳：河北为主l木质：福建、江西、浙江南部、东北地区3 33.煤基活性炭制备煤基活性炭是以特定的煤种或配煤为原料，经过炭化及活化制成的具有发达孔隙结构、良好的化学稳定性和机械强度的炭质吸附材料。制备工序：分类：按照工艺流程，可分为l原煤破碎活性炭l成型活性碳（柱状活性炭、柱状破碎活性炭、压块破碎活性炭）l粉状活性炭活化方法：气体活化法（物理活化法）、化学药品活化法（ZnCl 等）、化学物理活化法4 4备煤成型炭化活化成品处理应用领域应用领域用用 途途制糖葡萄糖、饴糖、蔗

3、糖脱色、去蛋白胶质制药原料药、中间体的脱色精制，口服炭片食品味精的半成品脱色、酒类的脱色、去杂味，果汁饮料等脱色、去杂质油脂植物油、动物油、甘油、鱼油等脱色，防止油脂变质炼油石油及其它矿物油的精制，石油化工产品精制冶金提取黄金，分离提取稀有元素；湿法镍冶炼去除铜、铅、锌杂质，作浮选剂水处理工业和生活废水净化，饮用水净化、灭菌水的制取，电子工业高纯水的制取有机酸胱氨酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸等脱色无机物无机酸、碱、盐的脱色精制，从海水中提取钠化学分析色层分离，化学试剂废液回收回收贵金属、油脂、有机溶剂溶剂回收凡使用有机溶剂的场合，用活性炭均可有效回收利用空气净化生化、制药、半导体工业净化空气，地下

4、工程及一般室内空气净化脱硫合成气或天然气中脱除H2S或有机硫催化剂氯乙烯、醋酸乙烯合成、氢化、歧化，合成甲醇、光气等空气分离富氧、富氮空气分离烟气脱硫脱除火力电厂、钢铁厂等烟气中的SO2、NOx、Hg等军事防毒面具填充，制防护衣日常生活食品保鲜，家庭净水器，香烟过滤嘴5 53.1备煤工序破碎破碎：l用于压块破碎活性炭和柱状活性炭生产：计量原料煤经破碎、磨粉后，送往成型工序进行成型处理；l用于原煤破碎活性炭生产：原料煤被破碎至合格粒度后送往炭化工序进行炭化。磨粉磨粉：为成型造粒做准备，磨粉工序的要求应该是在工业条件允许的情况下尽可能把原料煤磨得细一些，这样可以使原料均匀，增大煤粉的外表面积，捏合

5、时在水和粘结剂的存在下产生界面化学凝聚，易于成型和提高产品强度。6 63.2成型工序 用于进行压块活性炭生产的原料煤粉要被压成块状后破碎再送往炭化工序进行炭化；用于柱状活性炭生产的原料煤粉与粘结剂、水捏合均匀后被挤压成条状，再经风干后送往炭化工序进行炭化。压块压块：将原料煤粉加入压块成型机的成型模具内，在高压条件下，通过煤中的粘结性组分的粘结力、煤分子之间的吸引力及煤中的粘结性组分在高压条件下发生的热缩聚，将物料压成具有一定强度的块状或片状颗粒。由于压块成型机压出的块状或片状颗粒粒度较大，因此还需要通过破碎筛分（大块返回破碎，筛下物返回压块机）制成符合粒度工艺要求的不定形颗粒。7 7捏合捏合：

6、将一种或两种煤粉与一定数量的粘结剂和水（采用催化活化法时则同时添加一定数量的催化剂）在一定温度下进行充分混合并搅拌一定时间，使加入的粘结剂和水与煤粉经过充分的浸润、渗透和分散均匀，煤粉在粘结剂和水的存在下产生界面化学凝聚成膏状物料，具有挤压变形的可塑性，易于成型和提高产品强度。挤条：挤条：将捏合好的煤膏送入成型机，使物料在高压下通过一定规格的模具，煤膏在高压下发生复杂的弹性与塑性变形，最终成条状被挤出。8 8风干风干：刚成型好的炭条由于温度较高，并含有一定的水份，质地柔软，强度较差，所以必须通过一定时间的自然风干使存在于物料内部的水份扩散到物料表面并被蒸发除去，同时物料被冷却至常温。物料在风干

7、过程中由于水份的除去、物料的冷缩及物料内部的界面化学凝聚，使得物料内部结构致密化，从而达到炭条硬化并提高强度的目的，使物料在运输储存及炭化时不发生碎裂和粉化现象，保证后续生产和最终产品的质量。风干采用自然堆放法将物料水平铺放于光洁的水泥地面之上，铺放厚度为35cm。风干时间一般为48个小时。9 93.3炭化工序 炭化工序包含成型物料的炭化和碳化尾气的处理两部分，炭化过程实质就是煤的低温干馏过程。炭化要求：炭化料外观要达到一定的规格和形状要求，内部结构上要具有一定的初孔结构，同时要具有较高的机械强度。炭化目的：使物料形成容易活化的二次空隙结构并赋予能经受活化所需要的机械强度，炭化工艺控制的主要操

8、作条件包括炭化温度、炭化终温、物料的升温速度、加料速度及炭化时间。1010炭化尾气处理（焚烧法）：l碳化尾气包含物料炭化分解的挥发性组份（CO、H2、CH4、烷烃、烯烃、煤焦油等）和外加燃料热源燃烧产生的高温加热气体（CO2、H2O、N2及少量的SO2和CO）1111燃料炭化尾气空气焚烧炉余热锅炉蒸汽除盐水烟囱3.4活化工序 1212生产方法生产方法活活 化化 机机 理理适适 用用 原原 料料气体活化法通过气化反应使炭化料原来闭塞的孔开放、原有孔隙的扩大及孔壁烧失、某些结构经选择性活化而产生新孔的过程所有含碳原料化学活化法通过化学药品对原料的润胀作用、脱水作用、芳香缩合作用和骨架作用最终形成孔

9、隙发达的活性炭产品含碳原料其氧含量不低于25%，氢含量不低于5%，诸如木屑、木片、各种木素、果壳、泥炭等化学物理活化法将化学药品活化法和气体活化法相结合的两段活化法含碳原料其氧含量不低于25%，氢含量不低于5%，诸如木屑、木片、各种木素、果壳、泥炭等气体活化法原理：利用活化气体（水蒸气、烟道气、空气或其混合气体）和碳发生氧化还原反应，侵蚀炭化物的表面，同时除去焦油类物质及未炭化物，使炭化料的微细孔隙结构发达的工序。通过碳的气化反应（“烧失”）达到在碳粒中造孔的目的。活化反应方程：活化工艺控制的主要操作条件包括活化温度、活化时间、活化剂的流量及温度、加料速度、活化炉内的氧含量等。1313KJ/m

10、ol4.162Hg2COgCOsCKJ/mol0.90HgCOgH2gOH2sCKJ/mol5.131HgCOgHgOHsC222222），（）（）（），（）（）（）（），（）（）（）（上述活化反应均为吸热反应，炉内活化反应区域温度逐渐下降，当低于800时活化反应不能进行，因此通过喷射空气（二次风）与反应生成的可燃气体燃烧放热，维持炉温，较少煤气消耗。1414KJ/mol6.285HgCO2gOg2COKJ/mol8.241HgOH2gOg2H22222），（）（）（），（）（）（3.5成品处理工序根据市场的需要，调整活性炭产品的粒度分布范围、灰份、pH值等，或通过浸渍或加载化学药品改善其化学

11、物理性能，以及颗粒产品筛分所得筛下物的回收等工艺过程。包含：成品酸洗成品酸洗：包括酸洗、水洗、脱水和烘干等过程，可以去除活性炭 产品的部分灰分或将产品的pH值调整为中性，以满足市场对低灰或低pH值产品的需要。成品破碎成品破碎成品筛分成品筛分成品磨粉成品磨粉15154.活化设备多膛炉金属、非金属的焙烧；垃圾焚烧、污泥焚烧（已被流化床炉取代）；活性炭活化与再生；16161717产品类型及其特点比较产品类型产品类型特特 点点适用原料煤种适用原料煤种原煤破碎活性炭工艺简单，生产成本较低，设备投资较少，操作简便；活性炭产品质量较好，主要为中、低档产品具有较高物理强度的弱粘结性块状烟煤柱状活性炭工艺较为复

12、杂；原料适应比较广泛，可生产或同时生产多品种活性炭；本工艺可生产高、中、低档各类活性炭，产品的强度高，产品质量指标可调范围广，产品孔径可调范围宽，产品既可用于气相处理，也可用于液相处理，因此本工艺生产的产品应用范围比较广泛，市场适应性好所有煤种压块活性炭可生产高、中、低档各类活性炭，产品的强度较高，产品质量指标可调范围广。本工艺由于使用的原料煤为烟煤，生产出的煤基颗粒活性炭产品中孔较为发达，因此活性炭成品非常适合用于液相处理，诸如上水处理，糖浆脱色等具有一定粘结性的烟煤或低变质程度的烟煤球状活性炭可生产高、中、低档各类活性炭，产品的强度较高，产品的质量指标可调范围广；活性炭成品不仅适合液相处理

13、，而且也适合气相处理；同挤压成型法、压块法相比，本工艺是最适合大规模批量生产，但对原料要求苛刻，原料来源范围窄具有较强粘结性的烟煤煤基粉状活性炭工艺简单，设备投资较少，操作简便；产品主要应用于低档场合，售价低。只对价格低廉的原料煤诸如泥炭较为适用1818活化设备对比设备类型设备类型优优 点点缺缺 点点耙式炉机械化、自动化程度高，劳动强度低，生产环境好；单台设备生产能力大（最大为12500t/a/台，以生产碘值1000mg/g、CTC60%活性炭为准）；炉内的温度等工艺条件能够精确地控制，物料与活化气体的接触状况比较好，产品质量均匀稳定；物料在炉内停留时间短，产品得率高；更换原料及调整工艺过程快

14、，开炉及停炉时间短设备投资大，主轴等部件对材料的耐热性能要求高；正常生产时需要不断地供给热量，消耗一定的能源；物料在炉内存在一定的磨损和粉化，并存在死角，尤其是生产粒度小或粉状活性炭时尤为突出斯列普炉不需要外加热源，电耗低；能同时生产多个品种或多个原料品种的活性炭，对国内外活性炭多品种的市场需求适应性非常好；产品质量均匀，产品得率较高；设备使用寿命长（生产煤质活性炭一般可使用69年）结构复杂，建设周期较长，开、停炉困难，更换原料及调整工艺过程慢，难于实现机械化生产，并且对原料粒度及堆积重有一定的要求回转活化炉投资小，建设周期短；机械化程度高，劳动强度较小；更换原料及调整工艺过程快，开、停炉方便需要不断外加热源，燃料消耗大；单台设备生产能力小（最大为1000t/a/台，以生产碘值1000mg/g、CTC60%活性炭为准），工艺控制调节比较困难，产品质量易出现较大波动；设备材料耐热性能要求高1919