我国煤基活性炭生产现状与发展趋势

我国煤基活性炭生产现状与发展趋势

孙 仲 超

(煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院,北京 100013)

摘 要:总结了目前我国煤基活性炭生产的现状,介绍了我国煤基活性炭的发展简史、产量、主要产地和产品品种,论述了我国煤基活性炭生产企业常用的3种主要生产工艺及其特点和应用情况,分析了我国煤基活性炭行业今后的发展趋势,并指出了该行业的发展方向。

关键词:煤基活性炭;现状;趋势

中图分类号:TQ536 文献标识码:A文章编号:1007 7677(2010)04 0049 04 The present status and development trend of coal based activated carbon industry

SUN Zhong chao

(Be ij ing Resear ch I nstitu te of Coal Chemistr y,China Coal Re search I nstitute,B eij in g100013,China)

Abstract:The present status of the coal based activated carbon industry was summed up.The development,produc tion,main produc ing plac es and produc t varieties were introduced.The three main production processes and the application situation were discussed.The development trend of the coal based activated carbon industry was ana lyzed,and the development direction was pointed out.

Key words:c oa l based activated carbon;status;trend

活性炭是具有巨大的比表面积、优良的吸附性能和稳定的物理化学性质的碳基吸附材料,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也将稳步增长。

理论上,大部分含碳材料采用适当的生产工艺均可以生产活性炭,但由于煤炭资源相对丰富,来源稳定可靠,价格低廉,因此以煤作为原料的活性炭生产技术受到人们越来越普遍的重视,煤制活性炭技术取得了很大发展,从而促使煤基活性炭产品性能不断提高,应用领域不断扩大,产量也不断增加,成为目前世界上生产量和消费量最大的活性炭产品,约占世界活性炭总产量的70%。

煤基活性炭是以煤为原料加工制成的高技术含量、高附加值的煤炭深加工产品。由于煤基活性炭具有独特的孔隙结构和优良的吸附性能,因此同样被广泛应用于国防、航天、医药卫生、环境保护及人们日常生活等各个领域,特别是近年来随着工业生产的发展,煤基活性炭在环境保护领域发挥着越来越重要的作用,国内外需求量越来越大,成为人类改善自身生存环境不可缺少的吸附材料。1 我国煤基活性炭生产概况

我国煤基活性炭工业生产起步于20世纪50年代,但初期发展较为缓慢,到20世纪80年代初全国年产量约4000t。改革开放以来,随着经济的不断发展和人民生活水平的逐步提高,使得活性炭的应用越来越受到人们的重视,特别是随着近年来环保力度的不断加大,国内活性炭需求量不断增长,出口量也逐年上升,煤基活性炭行业发展势头十分迅猛。至20世纪80年代末期,我国煤基活性炭年产量超过2万t,2000年达到10万t以上, 2008年产能已超过30万t,实际产量约26万t,已基本形成了独立、完整、初具规模的工业体系,并成为了世界最大的煤基活性炭生产国。同时,由于得天独厚的煤炭资源优势和产品价格优势,我国煤基活性炭产品在国际市场上的竞争力很强,目前国内80%左右的煤基活性炭产品出口,近3年活性炭年出口量都在20万t以上,是世界最大的煤基活性炭出口国,并且随着我国加入WTO后产品出口贸易障碍的逐步取消,活性炭产品出口量预计还要大幅度增加。因此,在我国煤基活性炭生产原料资源丰富地区,生产煤基活性炭产品前景广阔,并可取得良好的经济效益。

可以用于生产煤基活性炭的原料煤很多,但不

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同的原料煤生产的活性炭产品性能差距很大。目前世界上能用于活性炭生产的煤种主要有无烟煤、长焰煤、弱黏煤、不黏煤、褐煤等,且对原料煤灰分要求十分严格,一般要求灰分小于6%,且越低越好。目前我国生产活性炭最常用的原料煤是无烟煤、不黏煤和长焰煤,主要分布在山西和宁夏,因此在山西和宁夏形成了我国两个最大的煤基活性炭生产基地。

在山西,煤基活性炭生产主要集中在大同和太原周边地区,主要以大同弱黏煤为原料,采用物理活化法,生产破碎活性炭、压块破碎活性炭和粉状活性炭等,产品主要用于水处理和各种液体净化等,目前已有活性炭生产企业50多家,其中合资厂3家,形成超过10万t /a 的煤基活性炭生产能力,2008年实际生产各种活性炭约12万t 。宁夏回族自治区煤基活性炭的生产主要集中在宁夏北部,主要以太西无烟煤为原料,采用物理活化法,生产柱状活性炭,产品主要用于气体净化和水净化,目前已建成活性炭厂超过50家,其中合资厂2家,形成近10万t /a 的生产能力,2008年实际生产活性炭约14万t 。此外,河南有约10家煤基活性炭生产企业,主要生产用于煤气中H 2S 脱除

的活性炭,生产能力约0 7万t /a 。

2 我国煤基活性炭生产企业的主要工艺

我国煤基活性炭行业的生产工艺技术已较为成熟,与世界煤基活性炭先进生产工艺技术水平的差距也在不断缩小。目前国内以不同煤种为原料生产活性炭的企业基本都采用物理活化法,采用的活化剂主要为水蒸气,主要生产工艺流程有原煤破碎、柱状成型、压块(或压片)成型等3种。

在破碎活性炭生产工艺中,首先将原料煤破碎、筛分成合格粒度的原料,再通过炭化、活化过程,最终得到破碎状颗粒活性炭。产品主要用于工业废水处理,部分大颗粒产品可用于焦糖脱色、味精提纯;副产品粉状活性炭可用于水处理,也可用于垃圾焚烧的废气净化处理。

此工艺是煤基活性炭生产中较为简单的一种生产工艺,生产成本较低,设备投资较少,较适合具有较高物理强度和反应活性的原料煤,但对于无烟煤及其它化学活性相对较低的煤种则不太适合。由于山西大同煤主要为弱黏煤,化学活性好,因此大同的大多数活性炭生产企业采用此工艺,其流程如图1

所示。

图1 破碎活性炭生产工艺流程图

成型活性炭生产工艺是将原料煤通过磨粉、造粒、炭化和活化生产颗粒活性炭的过程。根据造粒的形状,应用较多的有柱状和压块(或压片)2种。

柱状活性炭生产工艺是一种常见的成型生产工艺。首先要将原料煤磨粉到一定细度(一般为95%以上通过0 08mm),加入适量的黏结剂(常用煤焦油)和水在一定温度下捏合、挤压成炭条;炭条干燥后,再经炭化、活化即为柱状活性炭成品;成品有时需要按照市场需求进行酸洗、浸渍等处理。此工艺在国内外规模化工业生产已有几十年的历史,工艺技术比较成熟,对原料适应比较广泛,可生产高、中、低档各类活性炭品种,产品强度高,质量指标可调范围广,既可用于气相处理,也可用于液相处理。目前该工艺在国内应用比较普遍,尤其是宁夏地区的煤基活性炭生产厂商基本都是采用此工艺,其流程如图2

所示。图2 柱状活性炭生产工艺流程图

压块(或压片)活性炭生产工艺中,首先向原料煤中加入一定数量的添加剂或催化剂(有时加入少量固态黏结剂),磨成煤粉(一般要求80%以上通过0 043mm)后,利用干法高压成型设备对混合均匀的粉料进行压块(或压片),破碎、筛分后再经炭化、活化,即得到压块(或压片)活性炭成品。由于磨粉干法造粒一般要求原料煤具有一定的黏结性,因而此工艺只对具有一定黏结性的烟煤或低变质程度的烟煤适用,而对高变质程度的无烟煤

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