活性炭成型技术
活性炭是如何制成的?
活性炭是如何制成的?
活性炭按生产方法可分物理水蒸汽和化学发生产,这里这种说一下物理水蒸汽法的生产,一般生产分为两个过程,第一步:炭化,将原料在170—600度的温度下干燥,其中将其中80%的有机组织炭化。
第二步,是活化,将第一步炭化好的炭化料送如反应炉中,与活化剂和水蒸汽反应,完成其活化过程,制成成品。
在吸热反应过程中,主要产生CO及H2组合气体,再将炭化料加热适当的温度(800—1000度),出去其所有可分解物,产生丰富的空隙结构和巨大的比表面积,使活性炭具有很强的吸附力。
不同原料生产的活性炭具有不用的孔径,其中以椰壳原料生产的活性炭孔径最小,木质活性炭的孔径一般较大,媒质活性炭的孔径介于两者之间。
活性炭在结构上有两大特点:一是内部与表面空隙发达。
由空隙直径大小分为三类:大孔(¢≥50nm),约占总孔容积的10%--30%;微孔(¢≤2nm),约占总孔容积的60%--90%;中孔又称过滤孔(2nm≤¢≤50nm),约占总孔容积的5%--7%。
空隙平均直径为1.5 nm。
二是比表面积大,即1克活性炭粒子的表面积和所有空隙面积的总和,一般活性炭为500㎡/g--1500㎡/g,超级活性炭可达3000㎡/g(约为足球场面积)。
空隙结构越发达,比表面积越大,其吸附功能就越强。
活性炭的生产工艺与区别
活性炭的生产工艺与区别文章由xxxx净水材料有限公司整理烧结活性炭、压缩活性炭、挤压活性炭是以它们的生产工艺特点命名的,CTO、网炭是以它们最终成型的外观形态称乎的词语。
它们外形虽然一样,但内在品质和生产工艺大不相同。
烧结活性炭:是采用活性炭滤料材料和高分子热熔成孔材料混合,灌入特制模具,在200-300℃高温下烧结而成;由于粘结材料本身有成孔性,与活性炭混合后,保持了活性炭粉料比表面积大的特点,成孔性优良,过滤效果更好,与液体接触更充分;因其加工工艺复杂,产能有限。
压缩活性炭:是活性炭粉体材料和无机液体粘结剂混合后,灌入特制模具,用压力机高压压缩成型,出模后烘干;此工艺活性炭含量高,过滤效果好,但无机粘结材料无法成孔,孔径主要靠活性炭的粒度控制,滤芯的成孔性不好。
挤压活性炭:是活性炭和普通热熔树脂混合后,放入螺杆挤出机加热挤出成型的。
此生产工艺中活性炭外表被热熔树脂高温后融化包裹,堵塞了活性炭微孔,失去了吸附效果,生产成本低,产量高。
使用中其实就是个摆设,没有任何作用。
CTO、网炭、挤压活性炭、烧结活性炭、压缩活性炭广义的讲它们是活性炭的棒装形态,可以统称为成型活性炭。
目前,成型活性炭滤芯在水处理行业的使用越来越受重视,其主要原因是:一、成型活性炭集吸附和拦截于一体,不但具有活性炭的吸附性还因它有致密的空隙,可有效拦截大颗粒的杂质,有效降低水质的物理污染;二、孔径可以任意调节,最小可达到0.2微米,比市场上所谓的大通量中空超滤膜要好;三、流出的黑水比颗粒活性炭少,不会象颗粒活性炭那样因为水流的冲刷造成吸附后的脱吸附,形成二次污染;四、低于80目的活性炭粉料加工,比表面积大,使活性炭性能得以充分发挥。
烧结活性炭技术由于其成型的工艺特殊,可以开发以活性炭为主体与多种超细滤料粉体混合使用的复合型滤芯。
其品种有专用脱色脱味、除有机物、软化水质的专用滤芯;除去水中的铝、汞、锰、砷等重金属的专用除金属滤芯,针对高氟水地区的专用除氟滤芯;针对井水、软水添加微量元素、矿物质的专用矿化滤芯;抑制细菌滋生,添加抑菌材料的抑菌滤芯。
活性炭制备技术及其应用研究
活性炭制备技术及其应用研究一、引言活性炭是一种高效的吸附剂,具有广泛的应用前景。
广泛应用于水处理、空气净化、催化剂、药品卫生、食品加工、金属冶炼、化学工业等方面。
因此,活性炭的制备及其应用已成为研究热点。
二、活性炭制备技术研究1. 化学法化学制备的方法可以通过化学物质在适当的条件下转化形成材料。
通过浸渍法、碱法等方法制备出了球形、棒状、花状等不同形状的活性炭,且大部分活性炭的孔径和比表面积均较高。
2. 物理法物理法的制备方法主要是通过碳化、炭化、热解等方式制备活性炭。
利用活性炭的比表面积和吸附作用的属性,可使污染物在短时间内得到有效吸附。
常见的方法有高温活化法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
3. 组合法组合法是指将化学法和物理法相结合,以提高活性炭的比表面积和吸附能力。
例如,先采用物理方法处理原料,然后再使用化学法进行表面活化。
常见的方法有特殊预处理活化法、低温加高温两步处理法等。
三、活性炭应用研究1. 污水处理污水处理是活性炭广泛应用的领域之一。
活性炭制备出来的吸附性能强的材料,在处理废水和废气中的吸附作用非常明显。
2. 食品加工活性炭的制备方法主要是通过高温热解,制备出具有良好吸附性能的吸附剂。
在食品加工中,利用活性炭可以去除食品中有害物质,使食品更加健康安全。
3. 汽车尾气处理汽车尾气中含有大量的有害气体,对环境和人体健康产生影响。
利用活性炭进行吸附,能有效降低其对环境的危害。
4. 空气净化活性炭在空气净化领域具有很大的用途。
利用活性炭可以很好的去除空气中的有害气体,使气体中的有害物质达到严格的排放标准。
5. 金属冶炼在金属冶炼中,活性炭具有去除杂质元素,提高熔点和液体稳定性的作用。
活性炭被广泛应用于铜冶炼、铅冶炼等领域。
四、活性炭的未来发展活性炭在环保、节能、健康的领域有着广泛的应用,具有良好的市场前景。
未来,活性炭的研究将注重于合成技术、结构调控、功能化改性、环境治理应用等方面,推进活性炭技术与产业的结构升级,为探索生态环境治理等领域提供更多的技术和产品。
活性炭成型步骤
官网地址:活性炭成型步骤料煤的粉碎(200目,95%通过)磨粉的目的是为了将煤进行预氧化处理,增加其表面积,易于活化。
氧化对煤的炭化及其后生产活性炭的影响是巨大的。
煤的氧化降低了煤受热的流动性,提高了炭化物的微孔容积,煤的预氧化使得制备的炭化料具有极高的微孔,有利于制备优质活性炭。
例如:不进行预氧化而直接活化的太西原料煤,其在930℃活化条件下进行活化试验3小时,I2值在530mg/g左右,而采用预氧化工艺,柱状成型炭化后的颗粒在同等活化条件下进行活化试验反应3小时后,I2值在1000mg/g以上。
物料磨粉过程物料由提升机送至储料斗,再经振动给料机将物料均匀定量连续地送入主机磨室内进行研磨,粉磨后的粉子被风机气流带走,经选粉机进行分级,符合细度的粉子随气流进入大旋风收集器内,进行分离收集,再经出粉管排出即为成品粉子。
气流再由大旋风收集器上端回风管吸入引风机。
本机整个气流系统是密闭循环的,并且是在负压状态下循环流动的。
在磨室内因被磨物料中有一定的含水量,研磨时产生热量导致磨室内气体蒸发膨胀改变了气流量,以及整机各管道接合处密封不严,外界气体被吸入,使循环气流风量增加。
为此通过调整风机和主机间的排气管来达到气流平衡的目的。
并将多余气体导入布袋除尘器内,把余气带入的微粉收集下来,余气被净化后排出。
官网地址: 混捏混捏的目的是使固相的煤粉与液相的煤焦油充分的混合,赋予混合料以塑性和流动性,使煤粉的细小颗粒充分地、均匀地被煤焦油充填和包裹,煤沥青在经过炭化后形成炭骨架。
焦油温度:≥90℃混捏温度:70℃—90℃混捏时间:15分钟到20分钟挤压成型成型的目的是得到具有一定外形及较高密实度的炭条。
目前本公司用于活性炭制造的挤压成型设备为借高压液体介质进入柱塞液压缸推动柱塞对煤膏加压的立式液压机。
成型液压机有单缸式和双缸式两种。
单缸油压机(二分区)的装料与压制是间歇式进行的,料缸装满煤膏后再加压,没有预压装臵,煤膏受压时间短。
活性炭的生产工艺与区别
活性炭的生产工艺与区别活性炭的生产工艺与区别文章由xxxx净水材料有限公司整理烧结活性炭、压缩活性炭、挤压活性炭是以它们的生产工艺特点命名的,CTO、网炭是以它们最终成型的外观形态称乎的词语。
它们外形虽然一样,但内在品质和生产工艺大不相同。
烧结活性炭:是采用活性炭滤料材料和高分子热熔成孔材料混合,灌入特制模具,在200-300℃高温下烧结而成;由于粘结材料本身有成孔性,与活性炭混合后,保持了活性炭粉料比表面积大的特点,成孔性优良,过滤效果更好,与液体接触更充分;因其加工工艺复杂,产能有限。
压缩活性炭:是活性炭粉体材料和无机液体粘结剂混合后,灌入特制模具,用压力机高压压缩成型,出模后烘干;此工艺活性炭含量高,过滤效果好,但无机粘结材料无法成孔,孔径主要靠活性炭的粒度控制,滤芯的成孔性不好。
挤压活性炭:是活性炭和普通热熔树脂混合后,放入螺杆挤出机加热挤出成型的。
此生产工艺中活性炭外表被热熔树脂高温后融化包裹,堵塞了活性炭微孔,失去了吸附效果,生产成本低,产量高。
使用中其实就是个摆设,没有任何作用。
CTO、网炭、挤压活性炭、烧结活性炭、压缩活性炭广义的讲它们是活性炭的棒装形态,可以统称为成型活性炭。
目前,成型活性炭滤芯在水处理行业的使用越来越受重视,其主要原因是:一、成型活性炭集吸附和拦截于一体,不但具有活性炭的吸附性还因它有致密的空隙,可有效拦截大颗粒的杂质,有效降低水质的物理污染;二、孔径可以任意调节,最小可达到0.2微米,比市场上所谓的大通量中空超滤膜要好;三、流出的黑水比颗粒活性炭少,不会象颗粒活性炭那样因为水流的冲刷造成吸附后的脱吸附,形成二次污染;四、低于80目的活性炭粉料加工,比表面积大,使活性炭性能得以充分发挥。
烧结活性炭技术由于其成型的工艺特殊,可以开发以活性炭为主体与多种超细滤料粉体混合使用的复合型滤芯。
其品种有专用脱色脱味、除有机物、软化水质的专用滤芯;除去水中的铝、汞、锰、砷等重金属的专用除金属滤芯,针对高氟水地区的专用除氟滤芯;针对井水、软水添加微量元素、矿物质的专用矿化滤芯;抑制细菌滋生,添加抑菌材料的抑菌滤芯。
活性炭专业生产工艺流程(PPT39张)
混捏
混捏的目的是使固相的煤粉与液相的煤焦油充 分的混合,赋予混合料以塑性和流动性,使煤 粉的细小颗粒充分地、均匀地被煤焦油充填和 包裹,煤沥青在经过炭化后形成炭骨架。 焦油温度:≥90℃ 混捏温度:70℃—90℃ 混捏时间:15分钟到20分钟
挤压成型
成型的目的是得到具有一定外形及较高密实度的炭条。目 前本公司用于活性炭制造的挤压成型设备为借高压液体介 质进入柱塞液压缸推动柱塞对煤膏加压的立式液压机 。 成型液压机有单缸式和双缸式两种。 单缸油压机(二分区)的装料与压制是间歇式进行的,料 缸装满煤膏后再加压,没有预压装置,煤膏受压时间短。 煤膏的工作压力为180-220kgf/cm2(17.6-21.6MPa)。 双缸液压成型机(一分区)的装料和压制可以分别在两个 缸内同时进行,某一个缸在装料预压时,另一个缸则对煤 膏加压,煤膏受压时间长,压出条密度大,操作易实现自 动化。
生产工艺流程
以太西无烟煤为主原料的合格原料煤入厂后,被粉碎到 一定细度(一般为200目),然后配入适量黏结剂(一 般为煤焦油)在混捏设备中混合均匀,然后在一定压力 下用一定直径模具挤压成炭条,炭条经炭化、活化后, 经筛分、包装制成成品活性炭。 其工艺框图如下所示:
活性炭生产工艺流程图
活性炭分公司二分区工艺流程图
生产煤质活性炭的原料种类
褐煤、烟煤和无烟煤均可作为活性炭的原料。国 内的煤质活性炭原料主要采用山西大同地区的弱粘结 性烟煤和宁夏的太西无烟煤。 (1)弱粘结性烟煤:山西大同地区的弱粘结性烟煤由 于化学活性好、灰分低(特别是其八层煤和十一层 煤),而广泛被山西的活性炭企业用于加工制造原煤 破碎活性炭。 (2)无烟煤:宁夏太西煤低灰、低硫、含碳量高,化 学活性好,是生产高档活性炭的优质原料。宁夏的活 性炭企业主要采用太西无烟煤作为主原料生产柱状活 性炭。
活性炭工艺简介
活性炭项目分析一、活性炭定义活性炭是一种多孔性的含炭物质, 它具有高度发达的孔隙构造, 是一种极优良的吸附剂,其吸附作用是藉由物理性吸附力与化学性吸附力达成。
其組成物质除了炭元素外,尚含有少量的氢、氮、氧及灰份。
活性炭的原料非常丰富,如煤、果壳、稻壳、木材、石油焦、树脂、沥青、废旧轮胎等。
其中,果壳类原材料来源广泛、成本低廉,并且具有优质的天然结构,利于形成发达微孔结构,己经得到越来越多的关注。
活性炭制备方法主要分为两大类:化学活化法和物理活化法。
化学活化是通过化学试剂如KOH、Zncl2等与碳材料发生一系列的交联或缩聚反应,进而创造出丰富微孔;物理活化是利用空气、二氧化碳、水蒸气等氧化性气体在高温下与碳材料内碳原子反应。
化学活化优点是活化时间短、活化温度低。
但是,大量化学试剂的使用提高了制备成本,高温下对设备有较强腐蚀作用,在洗涤过程中需要大量水,这些废水经过复杂处理工艺后才能达到环保排放要求。
正是这一原因,在工业上大多采用水蒸气活化来制备活性炭。
二、活性炭工艺过程(一)碳化:活性炭的制备首先要对原料进行碳化碳化也称热解,是在隔绝空气的条件下对原材料加热,一般温度在600℃以下。
有时原材料先经无机盐溶解处理后再碳化。
活性炭原材料经碳化后,会分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢气等气体,一氧化碳、氢气可收集用作燃料。
原料分解成碎片,并重新结合成稳定的结构,这些碎片可能是由一些微晶体组成。
微晶体是由两片以上的、有碳原子以六角晶格排列的片状结构堆积而成。
但堆积无固定的晶型。
微晶体的大小和原材料的成份和结构有关,并受碳化温度的影响,大致是随碳化温度的升高而增大的。
碳化后微晶体边界原子上还附有一些残余的碳氢化合物。
(二)活化:活性炭半成品进行活化活化是在有氧化剂的作用下,对碳化后的材料加热,以生产活性炭产品。
当氧化过程的温度在800-900℃时,一般用蒸汽或二氧化碳为氧化剂;当氧化温度在600℃以下时,一般用空气做氧化剂。
球形成型活性炭的制备及性能研究
甲基蓝初始溶液于容量瓶中 , 称取等质量 0. 2 g的 不同炭土比试样 ,分别置入各个容量瓶中 ,振荡 1 h, 然后室温静置吸附 20 h。取上层清液测定光度值 , 并计算去除率 ,见图 2。
去除率 = [ ( C0 - C t ) / C0 ] × 100% ( 1 )
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
1. 3 球形成型活性炭性能测定方法 1. 3. 1 强度测定 在同一配方和处理工艺的球形
颗粒中取相同粒径的试样 5 个 , 用万能材料试验机 测试颗粒最大载荷 , 实验时加载速率 0. 3 mm /m in。 去掉最大值和最小值 , 用剩余数值计算出颗粒平均 压力值 。将试样置入盛有自来水的烧杯中浸泡 6 h 后取出 ,按上述步骤测得最大载荷为湿强度 。
。与压块柱状形态活性炭
[6]
相比 ,球形成型活性炭具有外表为近球形 , 表面光 滑 ,成型颗粒之间均匀的空隙有利于流体匀速通过 , 流动阻力小等系列优点 , 有望得到更广泛的应用 。 本文探索了用木质粉末活性炭 , 添加凹凸棒土和一 定量的硅溶胶制备球形成型活性炭的工艺 , 并对成 型后球形活性炭的性能进行了初步研究 。
江苏 南京 211189; 2. 河海大学 材料科学与工程学院 ,江苏 南京 210098)
摘 要 : 以木质粉末活性炭为原料 ,凹凸棒土为添加剂 , 硅溶胶为粘结剂 , 制备了球形成型活性炭 。考察了活性炭 与凹凸棒土质量比 、 硅溶胶加入量 、 焙烧温度和焙烧时间等因素对球形成型活性炭的干强度 、 湿强度和亚甲基蓝去 除率的影响 。结果表明 ,活性炭与凹凸棒土质量比为 7 ∶ 3, 25%硅溶胶溶液加入量为 35% , 在 380等 : 球形成型活性炭的制备及性能研究
活性炭专业生产工艺流程课件
混合机
混合机是将磨细后的原材料粉末与其他添加剂或催化剂混合均匀的设备。混合机的设计应考虑混合效率、均匀性和批次处理 量等因素。
混合机的类型较多,如槽式混合机、双螺旋混合机、三维混合机等。选择合适的混合机要考虑原材料的物理性质、添加剂的 种类和数量以及生产规模的要求。
03
选择合适的炭化炉和活化炉要考虑原材料的性质、产品性能要求、能耗和环保 等方面的因素。同时,设备的维护和操作也需专业人员进行定期检查和操作。
05
活性炭生产质量控制
原料质量控制
原料选择
选用优质、低灰分的原料,如煤、木材等,确保活性 炭的品质。
原料检测
对原料进行质量检测,包括水分、灰分、挥发分等指 标,确保符合生产要求。
破碎机
破碎机是活性炭生产流程中的重要设备之一,用于将原材料破碎成适当大小的颗粒,以便后续的磨粉 和混合操作。破碎机通常由破碎室、转子、筛网等组成,破碎方式有冲击破碎和剪切破碎等。
破碎机的选择应根据原材料的硬度、颗粒大小和产量等因素进行考虑,以确保破碎效果和生产效率。
磨粉机
磨粉机是将破碎后的原材料进一步磨 细成粉末的设备,是活性炭生产中的 重要环节。磨粉机的主要作用是减小 原材料的粒径,增加其比表面积,提 高活性炭的吸附性能。
漂洗和干燥
漂洗
用清水漂洗活性炭,去除其表面的杂质和残留的活化剂。
干燥
将漂洗后的活性炭进行干燥处理,以去除其表面的水分。
成品包装
包装材料
选用防潮、防尘的包装材料,如纸袋、塑料袋等对活性炭进行包装。
标识和标签
全套活性炭制作工艺
活性炭由于生产工艺不同可分为柱状炭、压块炭、破碎炭、粉状炭、浸渍炭以及低灰分柱状炭、低灰分压块炭、低灰分破碎炭等系列品种。
下面分别介绍各系列品种的具体制作工艺:1、柱状活性炭生产工艺:原料煤由于原生植物、生成年代、煤化过程的不同,其灰分量,含碳量、粘结性也不同。
2、压块活性炭生产工艺:按确定的煤种配比磨粉成粒径约50微米的细粉;在压块机数百吨的压力下,将煤粉高压成煤块;将煤块破碎成要求的颗粒大小;将颗粒物置于特定的气氛中烘烤,炭化;置于特定气氛中进行物理法活化。
3、破碎活性炭生产工艺:与柱状炭工艺不同之处在于省去了将煤粉和粘结剂的混合物挤压成型的处理步骤,而是配煤后直接将原煤进行破碎、筛分,炭化和活化处理。
这种工艺叫直接活化法破碎炭,另外还有柱破型破碎炭,其工艺过程是在柱状炭工艺后期即活化后的柱状炭进行破碎筛分。
4、粉状活性炭生产工艺:关键工艺是制粉,它的前工艺过程根据产品要求,或采用柱状炭生产工艺,或采用压块炭生产工艺,或采用破碎炭生产工艺。
5、浸渍活性炭生产工艺:其原料可精选柱状活性炭,或精选压块活性炭,或精选破碎活性炭。
浸渍活性炭是以优质活性炭为载体,浸以不同的化学制剂,使其具有化学吸着或催化吸收的特点。
活性炭经添加浸渍剂后,在活性炭具有单一的物理吸附的基础上,使之又可与被吸附物发生化学吸着或催化吸收,从而大大提高了吸附的效率。
6、低灰分活性炭生产工艺:采用酸洗、碱洗、洗去金属或非金属氧化物,降低灰分,再水洗调节PH值烘干、质检后,筛包成为低灰分活性炭成品。
7、椰壳活性炭生产工艺:以椰壳、杏核等硬质果壳为原料生产的不定形颗粒炭,主要用于气相吸附、催化剂和催化剂载体,其工艺为椰壳、果壳先炭化,经破碎筛选至一定粒度后进入活化炉。
活化后,经振动筛、除砂机分离砂石,铁钉等杂质,再经机械破碎筛选成所需粒度的成品椰壳活性炭。
用户这时如需购买,可联系河南豫佳环保材料有限公司。
企业通过多年不断的努力,在研究、开发和制造过程中,积累了丰富的经验,拥有一批工程技术人员,产品标准能与国际接轨,并能进行各种标准换算,值得被大家所信赖。
稻草活性炭的成型及其对h2s的吸附性能
稻草活性炭的成型及其对h2s的吸附性能稻草活性炭的研制和利用一直是国内外研究人员致力于解决的一个重要问题。
稻草活性炭具有较大的表面积、特殊的孔隙结构、分布均匀的微孔以及耐高温、耐碱性和耐腐蚀性。
因此,它具有很高的吸附性能和良好的多功能性,可以有效地吸附挥发性有机物(VOCs)、氨氮、二氧化硫等,它还可以用于处理水中挥发性有机物,如污水处理中的去除氨氮等。
一、稻草活性炭的成型1、材料选择:稻草活性炭可以通过植物节肢动物等多种表面活性材料,含有大量的流体或离子有机复合成活性炭,如稻草、米糠、纤维素等,他们都可以作为制备活性炭的原料。
2、预处理:材料要经过剥离、磨碎、抽滤等方式,将原料处理成米粒状,改善其物理特性,增强表面积,提高活性炭的吸附性能。
3、催化剂选择:活性炭催化剂可以使原料中的碳链发生改变,提升其吸附性能,比如硫酸、硝酸等化学催化剂可以分解原料中的碳链,促进活性炭的制备。
4、合成完成:将合适的原料、催化剂和调节剂混合在一起,在恰当的温度和压力下经过一段时间加热,活性炭可以发生变质、失效等反应,从而完成活性炭的合成。
二、稻草活性炭对H2S的吸附性能1、原理:稻草活性炭具有较大表面积和特别的孔隙结构,能够吸附和修复H2S气体,使活性炭上的H2S气体构型发生变化,最终稳定H2S,这种机制被称为“吸附-修复-稳定”。
2、功能:H2S气体具有强臭、毒性、腐蚀性等特点,H2S气体可以通过稻草活性炭的吸附作用,有效的去除气体中的H2S,减少对环境和人体的污染,在水污染治理中有重要的应用价值。
3、优势:稻草活性炭具有耐高温、耐碱性和耐腐蚀性,对H2S气体构型发生变化,具有良好的稳定性,并且具有很强的亲水性,能够有效吸附挥发性有机物,是一种有效的吸附剂,有优越的吸附效果。
总之,稻草活性炭具有较大的表面积、特殊的孔隙结构、分布均匀的微孔以及耐高温、耐碱性和耐腐蚀性,使它有很高的吸附性能,因此可以用于处理H2S和其他污染物。
活性炭生产工艺简介
1.煤质活性炭主流生产工艺及产污分析(1)生产工艺流程煤质活性炭生产工艺主要工序为破碎磨粉、成型、炭化、活化、成品处理等。
回转炉炭化、斯列普炉活化工艺流程是国内煤质活性炭生产的主流工艺,主要分布在宁夏、山西,约占全国煤质活性炭生产企业总数的72%。
图1 活性炭生产工艺流程图合格的原料煤入厂后,被粉碎到一定细度(一般为200目),然后配入适量黏结剂(一般为煤焦油)在混捏设备中混合均匀,然后在一定压力下用一定直径模具挤压成炭条,炭条经炭化、活化后,经筛分、包装制成成品活性炭。
(2)生产过程中的排污节点、污染物排放种类、排放方式破碎磨粉工序排放颗粒物(煤尘),排放方式主要是有组织排放。
成型工序排放颗粒物(煤尘)、挥发性有机物,多以无组织形式逸散。
炭化、活化工序排放的主要污染物为颗粒物、SO2、NO X、苯并[a]芘(BaP)、苯、非甲烷总烃(NMHC)及氰化氢(HCN),排放方式为有组织排放。
具体详见下表。
表1 煤质活性炭污染物排放方式、排放种类、行业特征污染物(3)无组织排放煤质活性炭工业生产过程无组织排放节点有混捏成型工序、煤焦油储罐区、炭化工序车间门窗处、成型料晾晒场等。
排放的污染物为挥发性有机物和一氧化碳。
污染末端治理(1)磨粉、混捏、成品筛分包装工序粉尘治理活性炭行业磨粉、混捏、成品筛分包装工序产生粉尘污染,磨粉工序生产设备内产生的粉尘经旋风除尘器及布袋除尘器收集,并作为原料回用,除尘效率98%以上。
新建和大型企业成品筛分包装工序有回收设施回收,规模较小企业存在无组织排放现象。
混捏工序无组织废气无处理措施,通过标准制定,引导企业治理后排放。
(2)炭化炉尾气治理炭化炉尾气主要化学组成是焦油蒸汽、CH4、H2、CO、N2、CO2、O2及沥青烟等,大部分为可燃或助燃气体,可回收利用。
焚烧法是把炭化尾气引入焚烧炉内在高强转化燃烧的情况下,使之转化为CO2、H2O等高温气体,高温气体的热能又用于余热锅炉产生蒸汽。
蜂窝炭成型工艺
蜂窝炭成型工艺
蜂窝炭成型工艺如下:
1.制备活性炭浆料:将活性炭粉末与适量的粘结剂、发泡剂、助剂等混合,在加入适量的水的同时搅拌均匀,制成浆料。
2.浆液过滤:将浆料经过滤后,转移到制备成膜的容器中。
3.成型:将过滤后的膜液,通过成型器具于构成蜂窝形的支架上,成形。
4.烘干:将成形后的蜂窝活性炭置于烘箱中,利用热风对其进行干燥。
5.烧结:将烘干后的蜂窝活性炭置于烧结炉中,通过热量作用,使其内部分子间发生化学反应,以稳定活性炭结构,提高孔容率和表面积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
煤炭的压块成型工艺技术及装备系统1、关于煤炭压块成型的基本知识1.1 煤炭压块成型技术的发展历史将细小粒度的固体物料压制成具有相同外形的、较大的颗粒,这个过程称之为“压块成型技术”。
William Easby于1848年申请了一项关于技术设想方面的专利,题目是“一种将细煤粉转化成固体块状煤的方法”,在他提交的专利申请保护条款中只提了一项请求:“将任何品种的煤炭细粉压制成固体块状物”。
在同样简短的工艺过程描述中他提出:“这一发明的功用及优势在于,经过这种加工工艺,可以将低价值甚至几乎无用的物料转化成为有用的燃料而应用于轮船、锻造、烹饪以及其他应用领域,使目前的废弃物得以重新利用”。
但在这个专利中,William Easby对煤炭的压块成型完整工艺和压块成型原理几乎没有提及。
这是迄今为止在世界范围内能找到的、最早的关于煤炭压块成型技术的文字性资料。
在大约50年之后,由于科学技术的进步,加压工艺具有了实用性和经济性,才使得Easby 的技术设想得以实现。
美国是最先将这一设想开发成为完整工艺流程的国家,该工艺过程包括:先烘干原煤,然后进行破碎筛分,之后将干煤粉与6%比例的可熔融沥青粘结剂混合,再采用辊式压块机将混合物压块成型,最后在装车运输或进入贮仓之前,于输送机中冷却成型煤块。
在二次世界大战后、廉价石油和燃气大量使用之前,美国每年的压块煤产量高达6百万吨。
这种工艺制成的型煤最先被用于家庭采暖,但由于在燃烧时沥青会产生令人讨厌的烟气,故接着进行了许多技术方面的尝试,目标是取消沥青粘结剂的加入。
近年来,煤压块技术又重新引起了人们的关注,且这种关注度远超其起始应用历史阶段。
其原因是:煤的压块成型可以做为活性炭产品制造的第一步骤;煤炭压块技术能够使大量堆存的煤炭筛余料得以重新利用;用于管道输送目的、或者用于脱除煤中硫分和灰分从而使原煤“纯净化”目的而被初步破碎的原煤,除非被重新聚结为较大的尺寸,否则运输存在极大的困难;对于一些工业过程,尺寸小于1/4英寸的原煤如果不经过压块再成型就不能用作合成燃料;压块技术对型焦的生产,以及对冶金级焦炭的制造也有好处;低阶煤(或称低煤化度煤、低热值煤、年轻煤)提质技术流程中,压块成型是关键性技术环节之一。
做为20世纪上半叶推出的一个重要的压块工业,煤的压块成型技术必将在21世纪重新焕发青春。
1.2 煤炭压块技术的种类(1)使用粘结剂的压块工艺有两类粘结剂可用于煤炭的压块成型过程。
一类是“基质型粘结剂”,指少量加入的、辅助性的强粘结性(结焦性)煤种,适用于当采用不具有粘结性、或仅有弱粘结性的煤炭(原煤或生产过程中产生的废煤粉等)或煤炭制品(如煤半焦、焦炭粉等)的压块成型,目的是获得高强度、高抗碎裂、高抗磨损的成型煤炭制品。
基质型粘结剂的颗粒被牢牢嵌入固体物料的实体中,故压块料的性能很大程度上取决于粘结剂的性能。
另一类是“薄膜型粘结剂”,可用于煤炭压块过程的这种类型的粘结剂有煤焦油和煤沥青,以后者更为常用。
象胶水那样的薄膜型粘结剂则通常是依赖水或其它溶剂的扩散和蒸发作用而使其获得粘结强度的。
对于某些煤炭品种,虽然单独采取高压工艺也可使其成型为压块料,但有时也要使用一些薄膜型粘结剂,这样做的目的是降低操作压力以使压块料拥有更多的孔隙结构。
可做为煤炭压块成型粘结剂的煤沥青:以煤基压块活性炭制造为例煤沥青分为中温、高温和改质高温煤沥青三种,其软化点依次递增。
活性炭制造行业多采用改质煤沥青,因其软化点高,硬度和可磨性适宜,可与原煤混合制粉,一般用来生产压块、压片、压丸等干粉辊压成型活性炭产品。
煤沥青产品的制造过程:煤焦油经加热静置初步脱水、加碳酸钠脱铵盐预处理后进入管式炉的对流段和一段蒸发器深度脱水,然后于连续式焦油蒸馏装置中依次蒸馏出轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油等馏分,塔釜中的残液为沥青,凝固后即为中温煤沥青(软化点70∽90℃);中温煤沥青经空气吹制、高温氧化后可获得高温煤沥青(软化点130℃以上);采用适当配比的中温沥青、脱晶蒽油和焦油轻油调制成软沥青,将软沥青预热到135℃,换热后升温至310℃,进入管式炉的对流段进一步预热,然后转入辐射段,同时注入压力为30kgf/cm2的直接水蒸汽,使温度达到490℃并保持良好的流动性,将得到的高温混相流体导入焦化塔底部,于460℃,3kgf/cm2操作条件下进行延迟焦化,排出焦化轻油、焦化重油及煤气后,于塔釜中得到改质高温煤沥青(又称延迟焦,其软化点可达150∽180℃以上)。
改质煤沥青质量应符合YB/T5194-93规定:质量指标一级品二级品软化点(环球法),℃100~115 100~120甲苯不溶物(抽提法),% 28~34 >26喹啉不溶物,% 8~14 6~15β-树脂含量,% ≥18 ≥16结焦值,% ≥54 ≥50灰分,% ≤0.3 ≤0.3水分,% ≤5 ≤5(2)不使用粘结剂的压块工艺添加粘结剂的压块过程通常可在低压下进行,当不使用粘结剂时,压块工艺能否成功则取决于物料颗粒的可压制性或塑性重构性能,若颗粒能被紧密地重构到一起则压块即可成功。
不管是否添加粘结剂,对煤炭的压块成型过程来说,操作温度适当高一些是有利的,这就是所谓的“热压块技术”。
对热压块技术的通常理解,意谓着物料被加热到高于环境温度之后再进行压块,此时物料的塑性化过程已开始或临近于开始,物料在这样的温度范围能形成质量更好的压块料,但是若将压块温度控制到适当低于塑性化温度也许更有利。
温度对分散型固体物料的许多性能都有影响,是压块过程的一个重要变量。
参考资料:压块活性炭的代表性制造工艺流程目前国际上通用的压块活性炭制造方法总结如下。
①原料准备工序——原煤的选择及质量控制:从理论上讲,所有的煤种都可用来制造压块活性炭产品,但很少采用单一煤种为制造原料,从可查阅到的资料来看,目前世界上仅有美国卡尔冈和日本三菱化学两家公司采用单一煤种(不加别的含碳原料)制造压块活性炭,前者采用美国产粘煤(相当于中国的1/3焦煤和主焦煤之间的过渡煤种),后者采用新西兰粘煤或越南低灰烟煤为原料。
国内的相关研究表明,虽然用烟煤系列中的某些单一煤种可制成压块炭,但试样的综合性能一般都不是太好,所以国内的压块活性炭生产线多采取配煤法来制造有商业应用价值的活性炭产品,所使用的煤种数量,少则两种,多则三种甚至四种。
当采用无烟煤、褐煤或泥煤用作干法压型活性炭的制造原料之一时,一般均需分析其水分、灰分和挥发分三项指标,做为后继工序的指导;当采用烟煤为制造原料时,除需分析上述三项指标之外,还需分析其CSN、GR。
I。
甚至胶质层特性指数Y和X(只有当CSN和GR。
I。
都不为零时,才进行测定),以初步确定该煤种的配入量及配入比例。
——固体含碳粘合剂的选择及质量控制:为了提高压块活性炭的机械性能,一般均需在原煤中配入一定比例的固体含碳粘合剂,目前多采用石油系沥青或煤系沥青,大量研究表明,石油沥青不是一种优选的粘合剂,而煤沥青是适用的,与煤粉间的互溶性良好。
煤沥青有三种:中温煤沥青、高温煤沥青和改质煤沥青,其中只有软化点在120℃以上的品种才适合于干粉压型炭的生产。
一般地,煤沥青与混合煤粉的混合比例以(8~25):(75~92)为宜(重量百分比例)。
——制粉:将所有选出的原煤按既定比例混合后破碎至粒度小于2mm,将既定比例的煤沥青掺入混合煤中,磨制成细度小于180目的混合粉体,备用。
②辊压成型及粗破碎、筛选工序:上述制好的混合粉体均匀加入对辊式压型机的进料系统中,于150kgf/cm2以上的辊压下成型为块状、片状、棒状或丸状型料,调整进料(包括筛选工序来的返回料)速度和辊压、辊速,使压型料均匀、致密地制造出来。
型料的机械抗碎裂强度用来表征成型工序的工艺是否适当,具体检测方法是:从距地面2米高度处使型料自由跌落,收集碎裂后的型料,用2.0mm分样筛筛选,当<2mm的碎料量不超过供测试用型料块总重的20%时,可认为工艺是适当的;这种检测方法称为“掉落试验法”。
型料用适当式破碎机粗破碎、筛选。
细小的破碎型料返回工序再次磨粉,返回料的比例应不少于总物料量的40%,可根据返回料比例判定破碎装置的工艺参数是否适当。
当辊压成型机的模具为压丸状,且粒径为4~15mm时,压丸型料可不经破碎,筛去粉料和“毛边料”后直接进入后继工序进行处理。
成型料的质量控制。
成型料应检测以下指标项目并应将其控制到下列范围内:水分≤5%;挥发分25~35%;CSN为0~3;GRI为45~65;胶质层最大厚度Y为0~7mm;胶质层最大收缩值X为0~10mm。
除上述指标项目外,还应检测其在富N2空气(N2占85%以上,O2含量少于14%)或纯N2气中的热失重特征曲线,以准确预定炭化温度范围。
③炭化工序和活化工序④其它相关问题——强制性预氧化或预炭化处理对压块活性炭最终性能的影响。
当采用烟煤,尤其是具膨胀性和强结焦性的烟煤为主要原料时,一般均需在炭化工序之前加入强制预氧化或预炭化工序对压块料进行处理,以降低其膨胀性和结焦性。
大量研究结果表明,即使采用的烟煤原料不具强膨胀性和结焦性时,预氧化或预炭化处理亦是有利的,不仅可使最终活性炭的吸附性能提高5~15%,还可使活化速率提高,单位时间的产品得率可提高8~12%。
也就是说,预氧化或预炭化技术可在短时间内低成本、高得率地制得更高性能的烟煤基压块活性炭产品。
但是,预氧化处理对以无烟煤、褐煤、泥煤基压块活性炭是无效的、有时是有害的,可使最终制品的机械强度大幅降低。
此时采取氧含量受控的预炭化处理技术则是适当的。
——各工序副产的粉状物料的再利用问题。
在干粉压型炭制造过程的中间环节如氧化工序和炭化工序会不可避免地产生大量的粉状物料,由于这些粉料已经经受了一定的热处理过程,与原煤性能产生了很大的差距,故这些粉状物料的处理一直是令活性炭行业头疼的难题。
经过大量实验证明,预氧化或预炭化工序产生的粉料可回用于压块成型工序,对最终产品性能的不利影响较为有限;而炭化工序产生的粉料则只能做为其它用途的原料来使用。
1.3 煤炭压块成型的目的及相应的质量控制措施概述煤炭压块成型的目的不同,则应当采取的工艺流程、技术细节、成型料的质量控制指标体系等也有所不同。
当压块的目的是生产煤基活性炭产品时,压块工序的主要目标是制造出抗磨损强度尽可能高、质量尽可能均匀的成型料,为后继的预氧化或预炭化、炭化和活化加工工序创造出具备良好抗碎裂性能及平均粒径、粒度分布可得以完整保持的工序产物,以及符合预定质量目标的高强度、高抗磨损、品质均匀、吸附性能优越的活性炭产品。
为实现这一目标,在压块的前工序中:①在原材料的磨粉工序,对原料粉体的制备及粉体细度、平均粒径、分散度等指标要求进行严格控制,且通过在粉体气力输送系统中使用温度范围受控的介质气体来去除原料中的大部分水分(使水分含量被控制到预设的最佳范围内,一般为4%至7%,依煤种的不同而有差异,具体数值根据实际生产实践来确定);②在粉体的收集系统中,尽可能使粉体的输送介质气体与粉体分离,即尽可能使气固相物料的分离率提高;③在中间料仓及各类原料的混合分配工序,通过采用经特殊设计的螺旋分配器将新制粉体、来自筛选机和细破机的压块料细粒料得以均匀地分配到各个中间料仓中,且不会在料仓中形成不同粒度物料的“分层”;④在压块机组附设的“预压料仓”(内部设置有预压实螺旋、排气机构、颊板束料机构等)中,使粉体密度达到预设参数控制范围,且尽可能排尽物料中裹挟的气体(以避免成型过程中因气体被压缩后迅速减压而产生连续的“爆破”音,并损坏压辊传动轴及减速机构);⑤在压块成型过程中,尤其是在试车过程中,应通过调整压块机组的粉体给入速率、压辊转速、辊间最大压力、辊间距、压辊线速度及模孔剪切力、粉体水分含量、返回料比例等工艺参数,使操作工艺被调试到最佳状态,并确定标准生产工艺控制体系。