煤基活性炭制备

炭
球状活性炭
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煤基粉状活性炭
活化设备对比
设备类型 优 点 缺 点 机械化、自动化程度高，劳动强度低，生 设备投资大，主轴等部件对材 产环境好；单台设备生产能力大（最大为 料的耐热性能要求高；正常生 12500t/a/ 台 ， 以 生 产 碘 值 1000mg/g 、 产时需要不断地供给热量，消 CTC60%活性炭为准）；炉内的温度等工艺 耗一定的能源；物料在炉内存 条件能够精确地控制，物料与活化气体的 在一定的磨损和粉化，并存在 接触状况比较好，产品质量均匀稳定；物 死角，尤其是生产粒度小或粉 料在炉内停留时间短，产品得率高；更换 状活性炭时尤为突出 原料及调整工艺过程快，开炉及停炉时间 短 不需要外加热源，电耗低；能同时生产多 结构复杂，建设周期较长，开、 个品种或多个原料品种的活性炭，对国内 停炉困难，更换原料及调整工 外活性炭多品种的市场需求适应性非常好；艺过程慢，难于实现机械化生 产品质量均匀，产品得率较高；设备使用 产，并且对原料粒度及堆积重 寿命长（生产煤质活性炭一般可使用 6~9 有一定的要求 年） 投资小，建设周期短；机械化程度高，劳 需要不断外加热源，燃料消耗 动强度较小；更换原料及调整工艺过程快，大；单台设备生产能力小（最 开、停炉方便 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

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。
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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。

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。
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炭化尾气处理（焚烧法）： 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
气体活化法
化学活化法
将化学药品活化法和气体活化法 含碳原料其氧含量不低于 25%， 氢含量不低于 5% ，诸如木屑、 化学物理活化法 相结合的两段活化法 木片、各种木素、果壳、泥炭等
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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。
匀，增大煤粉的外表面积，捏合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。
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3.2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：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
石油及其它矿物油的精制，石油化工产品精制 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 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 胱氨酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸等脱色
无机物
化学分析 废液回收 溶剂回收 空气净化 脱硫 催化剂 空气分离 烟气脱硫 军事 日常生活
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3.1备煤工序

破碎： 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；

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：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
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2.制备活性炭的原料及产业布局

煤基：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（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（米东地区，神华集团，压块破碎活性炭等多种）

果壳：河北为主 木质：福建、江西、浙江南部、东北地区

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3~5cm。风干时间一般为4~8个小时。
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3.3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。

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
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应用领域
制糖 制药 食品 葡萄糖、饴糖、蔗糖脱色、去蛋白胶质 原料药、中间体的脱色精制，口服炭片
用 途
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
炼油 冶金 水处理 有机酸
植物油、动物油、甘油、鱼油等脱色，防止油脂变质

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。
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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。
2H （ O （ 2H 2O（g），H 241.8KJ/mol 2 g） 2 g） 2CO（g） O （ 2CO（ .6KJ/mol 2 g） 2 g），H 285
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，
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筛下物返回压块机）制成符合粒度工艺要求的不定形颗粒。

捏合：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。

活化反应方程：
C（s） H 2O（g） H（ CO（g），H 131.5KJ/mol 2 g） C（s） 2H 2O（g） 2H（ CO（ 2 g） 2 g），H 90.0KJ/mol C（s） CO（ 2CO（g），H 162.4KJ/mol 2 g）
耙式炉
斯列普炉
回转活化炉
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煤基活性炭制备简介
2015.08
1.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。
无机酸、碱、盐的脱色精制，从海水中提取钠
色层分离，化学试剂 回收贵金属、油脂、有机溶剂 凡使用有机溶剂的场合，用活性炭均可有效回收利用 生化、制药、半导体工业净化空气，地下工程及一般室内空气净化 合成气或天然气中脱除H2S或有机硫 氯乙烯、醋酸乙烯合成、氢化、歧化，合成甲醇、光气等 富氧、富氮空气分离 脱除火力电厂、钢铁厂等烟气中的SO2、NOx、Hg等 防毒面具填充，制防护衣 食品保鲜，家庭净水器，香烟过滤嘴
气体（CO2、H2O、N2及少量的SO2和CO）
燃料
炭化尾气 空气 焚烧炉
蒸汽
余热锅炉 除盐水 烟囱
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3.4活化工序
生产方法 活化机理 适用原料 通过气化反应使炭化料原来闭塞 所有含碳原料 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 含碳原料其氧含量不低于 25%， 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 氢含量不低于 5% ，诸如木屑、 作用最终形成孔隙发达的活性炭 木片、各种木素、果壳、泥炭等 产品
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3.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。
成品 处理

制备工序：
备煤
成型
炭化
活化
分类：按照工艺流程，可分为


原煤破碎活性炭
成型活性碳（柱状活性炭、柱状破碎活性炭、压块破碎活性炭） 粉状活性炭
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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：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
成品筛分 成品磨粉
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4.活化设备—多膛炉