活性炭生产工艺简介

1、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丄艺主要丄序为破碎磨粉、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 要分布在宇夏、山西，约占全国煤质活性炭生产企业总数的7 2%。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 U）,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

2、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、NOx、苯并a花(B aP)、苯、非甲烷总炷(NMHC)及孰化氢(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、行业特征污染物序号I行一般污染物特征污染物排放方式1破碎、磨粉工 序颗粒物有组织排放2混捏成型工序颗粒物NMHC、苯无组织排放3炭化工序颗粒物、SO2、NOxB aP、苯、NMHC、HCN有组织排放4活化工序颗粒物、SO2、NOxBaP、苯、NMHC、HCN有组织排放5成品处理颗粒物、PH、SS、 COD有组织排放(3 )无组织排放煤质活性

3、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、CH, H八CO、N2、CO?、O2及沥 青烟等，大部分为可燃

4、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CO?、H2。等高温气体,高温气体的热 能乂用于余热锅炉产生蒸汽。蒸汽用于活化工序。（3）活化尾气处理尾气成分中含有可燃气体，部分用作活化炉回用，另一部分用于余热锅炉作 燃料使用。（4）无组织废气U前部分新建及改造的活性炭生产设备采用物料不落地的连续生产工艺设 备，操作过程为密闭式操作，物料、煤焦油、混捏成型料等从生产设备到储存区 均为密闭的管道输送，可以防止挥发性气体的无组织排放。对于小型活性炭生产线，混捏成型工段、炭化工段车间门窗处，成型料晾晒 场采用集气装置收集废气后通过活性炭吸附处理。活性炭饱和后

5、可以在本厂再生 利用。活性炭企业废气污染物排放限值一览表类別污染物排放环节污染物排放限值特别排放限值污染控制措施煤备煤工序、颗粒物5030布袋除尘质成品处理工序活炭化、颗粒物5030焚烧+余热利用性炭活化工序湿式脱硫除尘so230020 0焚烧+余热利用湿式脱硫除尘双碱湿式处理NOX2 00200焚烧+余热利用低氮燃烧或SCR还原苯并a花0. lxio-3O.lxlO-3焚烧+余热利用苯22焚烧+余热利用非甲烷总炷202 0焚烧+余热利用11焚烧+余热利用煤质活性炭废水来源于三个节点。一是余热锅炉排污水，二是生活污水，三是成品处理工序 酸洗或碱洗产生的废水。大部分废水可以回用或者经过处理后回用

6、，少部分酸洗 废水经石灰乳或烧碱中和后与其它废水混合后在总排口排放。2.主要工艺简介21炭化工艺炭化是煤基活性炭造孔的预烧阶段，炭化过程实际上就是把原料隔绝空气加 热，使非碳元素减少，氧元素以h2o. CO、CO2等气体析出，同时，形成芳香 族化合物和交联的高强度碳分子结构固体，形成了微晶之间的空隙，这些空隙便 是炭化料的初始孔隙。影响炭化工艺的主要条件是升温速率和炭化终温，炭化终 温一般在 50 0 -600°Co（550-650C）;中何温度4505«!图2内热式回转炭化炉(1)物料流程:成型颗粒经运输机提升直接加入回转炉的加料室内，借助重力 作用落入滚筒内，沿着滚筒内

7、螺旋运动被带到抄板上，靠筒体的坡度和转动物料 曲炉尾向炉头方向移动。物料首先经过温度为200°C的预热干燥阶段，进入350-5 5 0 °C的炭化阶段,在这个过程中，炭粒与热气流接触而进行炭化,排出水分及挥 发分,最后经卸料口卸出。(2)气体流程：炉尾尾气在燃烧室中燃烧后，一部分尾气返回到炉头，进入 滚筒与逆流而来的炭粒直接接触进行炭化；另外一部分进入余热锅炉进行换热, 换热后的烟道气从烟筒排出。余热锅炉产生的蒸汽部分送到活化匸序和换热站。 炭化尾气的组成主要为两部分:一部分为炭化时外加燃料热源燃烧产生的高温加 热气体，主要成分为CO2、H2O、N2及少量的SO2和CO；另

8、一部分为成型 物料炭化热分解时所产生的挥发物组份，诸如CO、H2、CH4、烷炷、烯炷、 煤焦油等。2.2.活化工艺15 =1-mr入口】1朴珈化阳】1!乞A I洽却帝在炭化料的基础上扩大孔体积，丰富孔的数量。将氧化性气体作为催化剂， 在6001 2 0O°C的温度范围内对炭化料进行活化。活化剂一般采用：水蒸汽、 二氧化碳或空气。水藜气活化：C十H30- 129JkI二氧化發活化：C + CO： CO - 173. 2kJ氧（或空气）活化:C t 0. C03 t 386.6 kJ一般水蒸气活化法的活化温度控制在800950°C,烟道气的活化温度控制在 9O095O°

9、;C,空气的活化温度控制在600°C左右。物料流程：物料进入加料槽后，借重力作用沿着产品道缓慢下行，依次经过预 热带、补充炭化带、活化带、冷却带，完成全部活化过程，最后曲下部卸料器卸 出。炭化预热段利用炉内热量预热除去水分。在补充炭化段，炭化料被高温活化 气体间接加热使炭的温度不断提高进行补充炭化。在活化段，活化道与活化气体 道垂直方向相通,炭与活化气体直接接触进行活化。在冷却段，用循环水对活化 料进行冷却（或釆用风冷）,这样所得到的活化料温度可以降到60°C以下，便于物料 运输和直接进行筛分包装。气体流程：是左半炉烟道闸阀关闭，右半炉烟道闸阀开启，水蒸汽从左半炉蓄热室底部

10、进入，经格子砖加热到变成高温蒸汽，从上连烟道进入,蒸汽与物料反 应后产生的水煤气与残余蒸汽依次经过左半炉上、中下烟道进入右半炉。在右半 炉内混合气体经过下、中部及上烟道及上连烟道进入右半炉蓄热室顶部，然后通 过格子砖往下流动，同时加热格子砖，尾气冷却，进入烟道排出完成循环。第二次 循环与上述循环相反。第一、二次循环每半小时切换一次，从而使活化过程连续 不断地进行。3.活性炭炭化与焦炭焦化的区别活性炭炭化与焦炭焦化过程均是以煤为主要原材料，即对煤的干憎加工过程, 但生产工艺、设备、产品的用途及产能规模有着巨大的差异。炭化过程焦化过程第一干燥阶段干燥脱气阶段阶段温度在12（rc以下，原料 煤释放出

11、外在水分和内在水 分。室温3 5 040 0 °C,煤的原始分子结构仅发 生有限的热作用（主要是缩合作用）。120以前主 要脱水，约2 0 0°C完成脱气（CH：、CO?、N2）。第二开始热解阶段结焦阶段阶段原料煤开始发生分解反应释放出热解水，形成气态产物（如C 0、CO2等）。3504 0 0°C至55 0 °C,这一阶段的特征是活 泼分解，以解聚和分解反应为主。生成和排出大虽 挥发物（煤气和焦油），约450°C排出的焦油量最大， 在45 0 550°C气体析岀量最多。烟煤约3 5 0 °C 开始软化，随后是熔融、黏结，到

12、5 50°C时结成半 焦。第三炭化阶段二次脱气阶段阶段温度在300 -600 °C,以缩聚和分解反应为主，原料煤5 5 0-100 0 °C,在这一阶段,半焦变成焦炭，以 缩聚反应为主。析出的焦汕量极少,挥发份主要是 煤气。煤气成分主要是H2、少量CH_i和C的氧大虽析出挥发份。化物。31原料不同炭化料生产与焦炭生产使用的都是原煤，但所选煤种不同。活性炭:适宜生产活性炭炭化料的是不黏煤、弱黏煤和1/2中黏煤等，这3 种低变质程度的烟煤是制备活性炭的优质煤种，尤其以大同地区的弱黏煤最为合 适，具有低灰、高反应性、易加工的特点。焦炭:炼焦煤一般有气煤、1/3焦煤、焦煤

13、、瘦煤、肥煤等儿种煤，均是中高黏 结性煤，通过一定的比例配煤后生产焦炭。生产炭化料用的弱黏结煤，在加热过程中不易结焦，将氧和氢等非碳物质排 出从而形成孔隙，达到造孔的LI的。而主产焦炭用的高黏结性煤，在加热过程中 排出焦油，然后进行熔融、黏结形成焦炭。3.2.生产工艺原理不同活性炭生产：炭化过程实际上就是把原料隔绝空气加热，使非碳元素减少， 氧元素以H2O、CO、CO2等气体析出,同时，形成芳香族化合物和交联的高强 度碳分子结构固体，形成了微晶之间的空隙，这些空隙便是炭化料的初始孔隙。 影响炭化工艺的主要条件是升温速率和炭化终温，炭化终温一般在550± 5 0°Co焦炭生产:把炼焦配煤在常温下装入炭化室后，煤在隔绝空气的条件下受到 来自炉墙和炉底（10001100°C）的热流加热。即沿着炭化室墙到炭化室中心方 向的煤料，一层一层地经过干燥、预热、分解、产生胶质体、胶质体固化、半焦 收缩、转变为焦炭的过程，同时，获得煤气、煤焦油并回收其他化工产品。山此可见,生产炭化料和焦炭的工艺过程中，每个阶段的温度不同，需要的最 高温度不同，且在原料不同的前提下，发生的物理化学反应也不同，从而析出和排 放的物质也