活性炭工艺精选 课件

柱状活性炭生产工艺流程详解图活性炭生产工艺流程就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，活性炭生产工艺又可分为柱状活性炭生产工艺、压块活性炭生产工艺（生产不定形破碎炭）和球状活性炭生产工艺。

柱状活性炭生产工艺流程该工艺流程如下：首先将原料煤磨粉到一定细度（一般为95%以上通过180目），加入一定数量的粘结剂（常用的粘结剂为煤沥青焦油，也可以用亚硫酸盐纸浆废液、糖蜜、淀粉溶液、羧甲基纤维素等）和水（采用催化活化法时则同时添加一定数量的催化剂）在一定温度下捏合一定时间；待加入的粘结剂和水与煤粉充分的浸润、渗透和分散均匀后，通过成型机在一定压力下用一定直径的挤条模具挤压成炭条；炭条经风干后炭化，炭化好的炭化料经筛分成合格的炭化料，加入活化炉进行活化；活化好的活化料经过筛分、包装即为柱状活性炭成品；活化料筛分时的筛下物用于生产副产品加以回收，筛下物颗粒部分用于生产破碎状颗粒活性炭成品，筛下物粉末部分通过磨粉生产粉状活性炭成品。

柱状活性炭成有时需要按照市场需求进行酸洗、浸渍等处理。

柱状活性炭生产工艺流程框图本工艺是煤基活性炭生产中较为复杂的一种生产工艺，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，应用比较广泛。

本工艺在中国国内的发展始于20世纪50年代后期，当时由太原新华化工厂从前苏联引进斯列普活化炉生产线生产煤基柱状活性炭，经过国内几代活性炭技术人员的努力，该工艺得到了长足的提高和完善，尤其是20世纪80年代中期以后，该工艺在国内取得了飞速发展。

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。

本工艺活化采用的活化气体（活化剂）为水蒸汽和烟道气，其中烟道气是水蒸汽活化过程中产生的煤气的燃烧产物。

活化过程是水蒸汽和烟道气的交替活化或混合活化。

本工艺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，因此本工艺生产的产品应用范围比较广泛，市场适应性好，推荐本工艺作为项目主要生产工艺。

活性炭的生产工艺木质材料炭化过程发生什么变化？木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料的炭化，是把它放在炭化设备内加热，进行热分解。

在热解过程，发生一系列复杂化学反应，产生很多新生产物，木质材料发生了变化。

根据热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，炭化过程大体上可分为如下四个阶段。

1. 干燥阶段这个阶段的温度在120—150摄氏度，热解速度非常缓慢，主要是木材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，木质材料的化学组成几乎没有变化。

2. 预炭化阶段这个阶段的温度为150—275摄氏度，木质材料热分解反应比较明显，木质材料化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。

以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。

3. 炭化阶段这个阶段的温度为275—400摄氏度，在这个阶段中，木质材料急剧地进行热分解，生成大量分解产物。

生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。

这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。

4. 煅烧阶段温度上升到450—500摄氏度，这个阶段依靠外部供给热量进行木炭的煅烧，排出残留在木炭中的挥发性物质，提高木炭的固定碳含量。

这时生成液体产物已经很少。

应当指出，实际上这四个阶段的界限难以明确划分，由于炭化设备各个部位受热量不同，木质材料的导热系数又较小，因此，设备内木质材料所处的位置不同，甚至大块木材的内部和外部，也可能处于不同热解阶段。

炭化对原料的要求炭化的原料很多，薪材、森林采伐剩余物、森林抚育时消除的杂木、木材加工厂的剩余物，如木屑等都可以进行炭化。

除木屑为粒状，需采用特殊炭化炉炭化外，其他原料多以木段为主，都适合大多数炭化炉或炭窑炭化原料的要求。

炭化原料树种可分为三类：第一类为硬阔叶材，如水青冈、麻栎、苦槠、榆等；第二类为软阔叶材，如杨、柳、椴等；第三类为针叶材，如马尾松、南亚松、湿地松等。

活性炭的生产工艺木质材料炭化过程发生什么变化？木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料的炭化，是把它放在炭化设备内加热，进行热分解。

在热解过程，发生一系列复杂化学反应，产生很多新生产物，木质材料发生了变化。

根据热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，炭化过程大体上可分为如下四个阶段。

1. 干燥阶段这个阶段的温度在20—150摄氏度，热解速度非常缓慢，主要是木材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，木质材料的化学组成几乎没有变化。

2. 预炭化阶段这个阶段的温度为50—275摄氏度，木质材料热分解反应比较明显，木质材料化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。

以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。

3. 炭化阶段这个阶段的温度为75—400摄氏度，在这个阶段中，木质材料急剧地进行热分解，生成大量分解产物。

生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。

这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。

4. 煅烧阶段温度上升450—500摄氏度，这个阶段依靠外部供给热量进行木炭的煅烧，排出残留在木炭中的挥发性物质，提高木炭的固定碳含量。

这时生成液体产物已经很少。

应当指出，实际上这四个阶段的界限难以明确划分，由于炭化设备各个部位受热量不同，木质材料的导热系数又较小，因此，设备内木质材料所处的位置不同，甚至大块木材的内部和外部，也可能处于不同热解阶段。

炭化对原料的要求炭化的原料很多，薪材、森林采伐剩余物、森林抚育时消除的杂木、木材加工厂的剩余物，如木屑等都可以进行炭化。

除木屑为粒状，需采用特殊炭化炉炭化外，其他原料多以木段为主，都适合大多数炭化炉或炭窑炭化原料的要求。

炭化原料树种可分为三类：第一类为硬阔叶材，如水青冈、麻栎、苦槠、榆等；第二类为软阔叶材，如杨、柳、椴等；第三类为针叶材，如马尾松、南亚松、湿地松等。

脱硫脱硝活性炭工艺及其应用脱硫脱硝活性炭与传统活性炭相比，吸附性能更强，尤其对于烟气的处理，已经取得了良好的市场反馈。

脱硫脱硝活性炭的功效已经得到市场的认可，被广泛的应用在各个领域内。

而且随着“青山绿水”的意识越来越强，脱硫脱硝活性炭有着良好的发展前景。

1脱硫脱硝活性炭的生产工艺图1 活性炭生产工艺（1）备煤与磨粉备煤负责原煤的输送。

脱硫脱硝活性炭的原料是焦煤与焦粉的混合物，焦煤与焦粉经过干燥处理之后，按照一定的配比之后，由皮带输送机、提升机将原煤运输到配煤仓储存。

经备煤车间准备好的原煤，通过立式提升机将其送至磨机，根据生产要求，需要实现200目的原煤，之后经风选后，送入煤粉高位仓。

（2）成型工序成型需要在焦煤、焦粉的基础之上增加焦油与水，这样可以增强活性炭的粘结性。

通过定量供料器将适量的混合料送入搅拌机，进行充分搅拌。

均匀搅拌之后进行捏合，成为膏状。

接着通过造粒机在模具上进行碾压成型，成型后的活性炭需要经过干燥，在经皮带运输至炭化区域。

（3）炭化工序炭化是为了加强活性炭的孔隙结构，还有助于活性炭强度的增加。

外热式炭化炉是主要的制作设备，整个炭化过程分为三个阶段，分别是干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段。

活性炭炭化可以大量的将灰分挥发出去，经由管道向外引出，直至焚烧炉内燃烧。

焚烧炉除了进行尾气处理，还可以为提高炭化温度。

这是由于在挥发分在燃烧的过程中，是在高温环境下，会放出热量，将热量引至炭化炉内，高温废弃在物料通道外部，通过热辐射的形式为炭化料升温。

活性炭在炭化的过程中需要控制器温度与升温的速度，这些都是影响活性炭孔隙结构、硬度的重要因素。

（4）活化工序活化是活性炭制备过程中的最后环节，为的是可以将炭火或、过程中空隙内的残留物清除出去，以增大活性炭的孔隙，甚至产生新的孔隙，进而优化活性炭的孔隙结构。

以水蒸气进行活化为例，涉及到的化学反应式为：经过炭化后合格的活性炭经由皮带输送机、斗提机，进入活化炉内，在这个过程中活性炭需要先进行预热、补充炭化、活化，再经冷却。

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。