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活性炭的生产工艺
发布时间:2009/6/10  阅读次数:910  字体大小: 【】 【】【
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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。要生产出高质量的木炭,以适合冶金工业和二硫化碳工业等工业部门使用,炭化原料应选用硬阔叶材,而针叶材常用来生产松木炭,用于制造活性炭。
炭化材最好大小均匀,一般要求直径不大于0厘米,若直径太大,应把它劈开,劈裂线长度要求小于12厘米。炭化材的长度以炭化炉或炭窑的高度决定,若大材不劈开,因木材的导热性差,炭化时产生的气体混合物,由木材内部通向外部,所需通过的路径很长,炭化时间也长。会导致木材机械强度下降。
供炭化的薪材多属萌芽林,故最好在秋冬季采伐,此时,树木处于休眠阶段,树液停止流动,根部贮存物质,不受损害,利于来年萌芽更新;而且秋季天气晴朗,相对湿度小,木材含水量低,伐下的薪材易干燥,可缩短炭化时间,减少燃料消耗,生产的木炭裂缝少,质量高。
此外,腐朽木、病害枯死的木的木材,均不宜作炭化原料,因为腐朽木材炭化时,木炭疏松、易碎和容易自燃,大大降低木炭质量。


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所有评论[8]
  • 评论人:[匿名] 时间: [2009/6/10 9:05:18] IP:[125.107.197.24*]
  • 焖烧法的优缺点和原材料消耗 焖烧法优点: 1. 可使用多种原料,既可采用木屑,也可采用木炭进行生产,而且对材料无严格要求,阔叶树木材、针叶树木材都可应用。 2. 可生产的活性炭品种多,既能生产粉状活性炭,又能生产颗粒活性炭。 3. 焖烧炉炉体结构简单,维修方便,投资少,上马快。在某些地区,建立一个规模不太大的活性炭生产厂,采用此法是比较适合的。 4. 用焖烧法生产的活性炭杂质含量少,化学纯度高,活性炭的质量好。 5. 此法在我国的生产历史较长,积累了丰富的生产实践经验;生产时,可操作自如,产量稳定。 焖烧法缺点: 1. 原材料消耗大,特别是煤的消耗,比多管炉活化法大十多倍,盐酸的消耗量也较大。 2. 劳动强度大,操作条件差,焖烧炉操作属高温作业,体力消耗极大,特别是经常需要用眼睛来观察活化室中活化的情况,活化室的强光,对眼睛有损害。 3. 焖烧炉活化的生产周期长,一般每炉的活化时间少则30—40小时,有的需要60—70小时才能完成活化,生产效率较低。 4. 产品质量不够稳定。 焖烧法生产粉状活性炭,每吨活性炭的主要原材料消耗如下: 木屑炭 3.5吨 工业盐酸 0.5—0.7吨 水 90—100吨 煤 8—10吨 电 900—1000度
  • 评论人:[匿名] 时间: [2009/6/10 9:04:48] IP:[125.107.197.24*]
  • 焖烧法生产粉状活性炭的工艺流程如下: 木屑由皮带输送机送到振动筛进行筛选,选取合格的木屑再由皮带输送机送到立式多槽炭化炉平台。在炭化炉中,木屑经炭化为木屑炭后装入料桶,倒入球磨机进行粉碎,磨碎到100目左右,然后把磨碎炭粉倒入酸煮池中,加入干料重量15%的工业盐酸,并通入蒸汽蒸煮4小时,然后停汽浸泡一段时间,让炭与盐酸作用生成的可溶性盐类从炭中更好的扩散到液体中,把酸洗池的物料移到酸洗桶,酸洗桶下部接真空管进行抽滤,使炭与废酸水分离。经酸洗后的炭化品,呈很强酸性,并附有残留的部分可溶物,必须用清水进行充分洗涤,洗至炭化品呈中性,并进行脱水。 水洗后的湿炭粉打碎后,装入活化罐内,每10罐一叠,最上面加盖,用小车送入焖烧炉活化室,装满后关好炉门,用耐热水泥密封,打开烟道闸门,点火升温,在12—14小时将温度升高到850摄氏度,在850—900摄氏度下保温20—48小时,进行保温活化。温度要求稳定,不得忽高忽低。在活化后期,要取样化验脱色力,达到要求后,就可出炉。打开炉门,取出活化罐,放置在空地上自行冷却后倒出活性炭,经混合器混合均匀,即可包装出厂。 活化罐和焖烧炉是怎样的?为什么能使炭活化? 活化罐是用耐火粘土50%,燃烧之硬质粘土粉末30%,耐火砖粉20%,调成膏状,用机械法制成内径140毫米,高140毫米,厚8毫米的小罐。成坯小罐阴干后,按品字形叠放于炉内,于700摄氏度左右,经50多小时烧成。烧成的活化罐不仅要求有一定的孔隙度,而且要有较好的强度,能经受骤冷骤热的考验。 焖烧炉内用耐火砖,外用青砖砌成,每炉一个燃烧室,用煤燃烧,燃烧产生的高温烟道气分成两股从前往后通过底部烟道,再由炉后两个火孔进入活化室,然后又由前端两个火孔通向炉底另两条烟道,通过整个炉底后经垂直烟道送烟囱排空,用闸门控制烟气流量,可控制炉内温度。一般4—8台焖烧炉为1组,二组使用1个烟囱。活化室高1500毫米,宽为1200毫米,长1700毫米,四周由耐火砖砌成,可装活化罐700个。活化室炉门上装热电偶,以便进行测量温度。 焖烧法能使炭活化的主要原因,是由于上述配方制成的活化罐罐壁有孔隙,高温烟道气能通过罐壁的孔隙与炭直接接触进行活化。据试验,罐的孔隙率一般以30%较好,所谓孔隙率是指气孔体积占耐火材料体积的百分率。若用钢铁制成活化罐,由于这种材料制成的罐壁没有孔隙,在同样的活化条件下,则活化效果很差。实验还证明,烟道气中含有一定量的氧气对炭的活化起非常重要的作用。总之,对炭进行活化,要生产出高品质和高产量的活性炭,必须首先具有优质活化罐,同时还要在生产过程中,随时注意活化温度、活化时间,以及由烟道气带入的空气总量。
  • 评论人:[匿名] 时间: [2009/6/10 9:04:10] IP:[125.107.197.24*]
  • 多管炉的优点是: 1. 操作比较简单,稳定,易于控制,劳动强度小。 2. 生产周期短。 3. 产品质量比较稳定,所生产的活性炭适合作药用炭。 4. 可以利用活化过程中产生的水煤气燃烧的热量加热活化炉,节约燃料,降低成本。 5. 生产能力大,每台多管炉年生产活性炭可达150—200吨。 多管炉的缺点是: 1. 多管炉活化松木炭时质量好,活化杂木炭时质量较差。 2. 水蒸汽过热的温度较低,只能达到300摄氏度左右,影响活性炭的质量。 3. 由于 原料木炭是通过管壁间接受热的,因此活化管内温度分布不均,使原料木炭的活化程度不一致。 4. 由耐火材料制成的活化管节,若受热不均匀,极易损坏。 焖烧法生产粉状活性炭的工艺流程 将木屑炭或木炭经粉磨、酸洗、水洗、滤干后的湿炭粉,装在活化罐里。将含有一定量氧气的高温烟道气作为活化剂,通过活化罐壁上的孔隙与罐内木炭直接接触进行活化,由于炭在封闭活化罐内,用高温烟道气焖烧,所以习惯上称为焖烧法。
  • 评论人:[匿名] 时间: [2009/6/10 9:03:35] IP:[125.107.197.24*]
  • 活化料的后处理 活化好的炭称为活化料。多管炉生产的活化料要进行以下处理,方可成为产品出售。 1. 除杂与粉碎 活化料冷却后用皮带输送机送往粉碎机,一般采用球磨机或万能粉碎机进行粉碎。利用排风机的吸力将输送带上的活化料吸入粉碎机中,重量较大的砂、石和金属碎片等杂质留在输送带上被除去。粉碎后的炭粒度要求大于120目的不超过5%—8%,这样得到的粉炭再进行下一步处理,或根据用户要求直接作为成品炭出售。 2. 酸洗、水洗和脱水 炭中含有灰分和铁盐等杂质,可用盐酸洗涤除去。酸洗和水洗在酸洗池中进行。酸洗池为长方形,长1.65米,宽1.15米,深约3米,用耐酸水泥制成,再涂环氧树脂。酸洗时,先在池内放入少量热水,倒入磨碎炭,再加热水使炭全部润湿后,加20%左右的盐酸,用直接蒸汽加热并搅拌,使混和均匀,然后利用真空系统将炭料吸入高位槽贮存,待冷却到60摄氏度以下,放入另一酸洗池,用装有微孔塑料管吸滤器吸滤,废酸液通过微孔塑料管吸出,而炭被吸附在吸滤管壁上。再将吸滤器连炭一起转入净水池中继续吸滤。这时,净水通过炭层,洗去酸液和杂质,一直洗至pH值为5—6,得到的湿炭含水分约50%,可作为成品销售。 3. 干燥、混合与包装 生产含水率10%以下的干炭时,可用洞道式干燥室干燥。湿炭装入铝盘中,放到小车上,推入洞道式干燥室,用70摄氏度热空气作为干燥介质进行干燥。炭干燥后从另一端出口拉出,每隔两小时拉出和推入一辆载炭小车。一定批量的干炭混合均匀后进行包装。 多管炉生产粉状活性炭的原材料消耗怎样?多管炉有什么优缺点? 多管炉生产粉状活性炭,每吨活性炭产品的原材料消耗如下: 松木炭 4吨 煤 0.61吨 活化用水蒸汽 6—8吨 盐酸 0.1吨
  • 评论人:[匿名] 时间: [2009/6/10 9:03:06] IP:[125.107.197.24*]
  • 管炉怎样进行炭的活化? 多管炉炉体内部用耐火砖,外面用红砖砌成,长3.48米,宽3.38米,高7.05米。炉体四周用角钢加固,炉膛截面:长1.95米,宽1.22米。炉膛内装有8条立式活化管,分成两排,每条活化管由23个管节堆叠砌成,除顶端和底部各有一节钢制管子外,其余各节均用耐火材料制成。每节管子内径15厘米,高25厘米,壁厚2厘米,活化管总高5.2米。活化管顶部有料仓,活化管下部钢管连接冷却套管,煤气分离器、出炭罐等。煤气分离器的外侧设有连接管,将煤气送入炉膛燃烧,炉体一侧的下方设有一燃烧室,燃烧室由炉膛与烟道相连,供烘炉、开炉之用。为了产生过热蒸汽,在炉膛两侧壁设有蒸汽预热室,炉体上有测温孔、视火孔、清灰孔、二次空气进口孔等。 进行活化时,对新开的炉,要进行烘炉操作。烘炉是保持活化炉正常运行,延长使用寿命的重要措施。新炉烘炉要严格按操作规程进行,要保持炉温缓慢均匀上升,防止忽高忽低上下波动。烘炉时间大约30天,当炉温达800摄氏度后,可开始投料,并通入蒸汽进行活化。始炉炭常常活化不完全,可反复返回再活化,待活化合格后,转入正常生产,加热炉停用,封闭炉门。转入正常生产后,炉内热量已达到平衡,不需要外加热源。 一般每隔30—40分钟卸料一次,加料一次,过热水蒸汽在过热室过热到300—400摄氏度左右,由活化管上部进汽管导入作为活化剂,与炭一起由上而下流动,不断与炭接触,并发生一系列反应,生成的水煤气与活化炭一起进入冷却段,在煤气分离器中被分离出来,送进活化管外的炉膛中燃烧产生热量,维持炉温,保证活化反应必须的热量。 高温活化段的炉膛温度控制在950—1050摄氏度,通入活化管的蒸汽表压为0.15—0.20兆帕,估计蒸汽用量为炭量的6—8倍。操作时可调节烟囱闸板以控制炉温。
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