煤基(煤质)活性炭生产工艺单元的作用

发布时间:2021/5/31 11:30:00 浏览次数:160
文章来源:www.590.com网络部 作者:www.590.com小编

在煤基活性炭不同的生产工艺中,一般都包括备煤、成型、炭化、活化、成品处理5个过程单元。其中,备煤单元主要是通过破碎、筛分、磨粉等过程将原料煤处理到一定的粒度,成品处理单元主要是将活化料破碎、筛分、包装等处理过程,均是比较常见的辅助工艺单元,而成型、炭化、活化3个单元则是对活性炭产品质量有重大影响的主要工艺单元。

1.成型

成型单元是压块炭、柱状炭等成型活性炭所特有的工艺单元,其所起的作用:①形成zui终产品的初始外观形状和基本宏观强度;②在应用越来越多的配煤进行活性炭生产的工艺过程中,促使多种原料煤形成宏观性质较为均匀的整体结构。

压块炭的成型是将原料煤粉(可能是一种或几种)加入成型机的模具内,在高压条件下,通过煤中的黏结性组分的黏结力、煤分子之间的吸引力及煤中的黏结性组分在高压条件下发生热缩聚,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。

柱状活性炭的成型单元包括捏合、挤条及风干等步骤。捏合对柱状活性炭zui终产品的强度、外观及产品的得率都有很大影响,其过程是将一种或几种煤粉与一定数量的黏结剂(zui常见的是煤焦油)和水在一定温度下进行充分混合、搅拌,煤粉在黏结剂和水的存在下产生界面化学凝聚形成膏状物料,具有挤压变形的可塑性,易于成型和提高产品强度。挤条过程则是将捏合好的煤膏在高压下通过一定规格的模具,煤膏发生复杂的弹性与塑性变形,zui终成条状被挤出。成型好的炭条必参过一定时间的风干使存在于物料内部的水分扩散到物料表而被蒸发出去,使得物料内部结构致密化,从而达到炭条硬化条提高强度的目的,以保证后续生产和zui终产品的质量。

2.炭化

炭化单元实际上就是原料的低温干馏过程。在该过程中。物料在一定的低温范围内和隔绝空气的条件下逐步升温加热,物料中的低分子物质首先挥发,然后煤及煤焦油沥青分解和固化。整个炭化过程中物料会发生一系列复杂的物理和化学变化,其中物理变化主要是脱水、脱气和干燥过程;化学变化主要是热分解和热缩聚两类反应。物料在热分解和热缩聚反应过程中析出煤气和煤焦油,形成具有基本石墨微晶的结构,这种结晶物呈不规则排列,微晶之间的空隙便是活性炭的初始孔隙。因此,炭化的目的就是使物料形成容易活化的二次孔隙结构并赋予其能经受活化所需要的机械强度。炭化终温和升温速率是炭化单元需要控制的主要工艺条件。

3.活化

物料在炭化单元中已经具备了基本的孔隙结构,活化单元就是在保持物料一定强度的前提下,通过工艺措施使炭化料具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积,从而达到活性炭所要求的技术性能。活化单元是煤基活性炭生产过程中zui关键的工序,它直接影响到成品的性能、成本和质量,活化也是活性炭生产过程中操作复杂、投资较大的核心工序。按照活化方式分类,活性炭的生产方法目前分为三种,即气体活化法、化学药品活化法及化学物理活化法,我国煤基活性炭生产中zui常见的是气体活化法。

活化过程属于气、固相系统的多相反应,包括物理扩散和化学反应两个过程。气体活化的过程就是用活化气体与碳(C)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过程。通过气化反应,使炭化料原来闭塞的孔开放、原有孔隙扩大及孔壁烧失、某些结构经选择性活化而产生新孔的过程。孔隙的形成与C的氧化程度密切相关,在一定的活化烧失率范围内,活化气体与炭化料的气化反应程度越深,生产出的活性炭比表面积就越大、孔隙就越发达、活性炭的吸附性能就越好。

目前的研究表明,活化反应通过三个阶段zui终达到活化造孔的目的:开放原来的闭塞孔,扩大原有孔隙,形成新的孔隙。随着活化反应的进行,孔隙不断扩大,相邻微孔之间的孔壁被完全烧失而形成较大孔隙,导致中孔和大孔孔容的增加,从而形成了活性炭大孔、中孔和微孔相连接的孔隙结构,具有发达的比表面积。

气体活化法的基本原理是采用水蒸气、烟道气(主要成分为CO2)或其混合气体等含氧气体作为活化剂,在高温下与C接触发生氧化还原反应进行活化,生成CO、CO2、H2和其他碳氢化合物气体,通过C的气化反应(烧失)达到在碳粒中造孔的目的。其主要化学反应式为:

 

www.590.com

活化单元需要控制的主要工艺条件包括活化温度、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。

 

字体大小[ ]

  www.590.com   版权所有  地址:河南省巩义市东周路
电话:0371-66550288  传真:0371-66550299    手机:13643866137
网址:/  手机版   管理入口
备案号:豫ICP备18027134号-1     技术支持:巩义企业网

豫公网安备 41910102000108号      网站地图
   
XML 地图 | Sitemap 地图