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多段炉,多段炉又称为多膛炉,因其内部有耙齿用于动层,我在活性炭行业内又称其为耙式炉。这是欧美、日本等地的主流活化炉模式。于1950年开始应用于活性炭的生产,设备几乎都是由美国Nichols公司说计生产的。通常这是一种外热式的移动床反应装置,外壁为钢制圆简形。内壁由耐火砖砌成,中央为由耐火砖砌成的数段炉床(多为4~12段)。#中心有可旋转的耐高温钢轴,在轴两侧有耙臂,臂下有若干耙齿起到搅排作用。通常层床板上耙齿使物料往中心移动,从中心部的开口落人票二层床板,而第二层的耙齿方向与层相反,因此物料将被推向外招落入第三层床板上,依此类推直至底层炉板,由卸料装置卸出从而得到终产品,
多段炉是目前的活化设备,活化温度、活化时间、气体通入等参数可以较为方便地控制,燃料单耗成本相对较低,运行成本低

物理法的基本工艺过程
物理法制造活性炭的基本工艺流程是粉状活性发生产流程,图3-2(b)是无定形活性炭和成型活性炭生产流程(。
由此可看出,物理法活性炭生产工艺大致包括以下主要工段,原料处理工段、活化工段、后处理工段和成品工段。
二、物理法工艺过程及相应生产装置
1.原料预处理工段
由于制备活性炭的原料种类很多,有木质原料、煤质原料、人造材料和工业废料等,不同原料有不同的物理化学性质,包括不同的粒径、粒径分布和灰分、挥发分含量等,因此针对不同原料也需要进行不同的预处理。
预处理的目的有三个,是可以使得原料的外观和粒度较适合炭化、活化设备,并满足使用者对产品的要求;第二是可以除去大部分对活化反应和产品性能不利的杂质;第三是可以尽可能减小原料发生石墨化的趋势,从而有利于得到吸附性能优良的活性炭产品。
为得到合适粒度的原料并除去杂质,可采用破碎、筛分、扬析和除铁等工艺过程,并根据不同原料的特性选用相应的矿石、粮食或者饲料加工设备。以爆作为原料时宜选择特定煤层的原煤或经过洗煤处理的煤。特别需要指出的是

混合气体活化法
在活性炭的实际生产过程中常使用的活化气体是以CO2、HO和O,为主要成分的烟道气。H:O与碳的吸热反应可有效防止碳与O:反应时温度急膜升高而产生局部过热的现象,反过来碳与0:的反应又可以维持活化温度,因此只要混合气体里各成分比例合适,便可以有效地稳定活化温度,使活化反应均匀进行。此外也有观点认为原料中含有不同的活化位点,这些活化位点对于不同的活化气体的反应活性也不一样,有的更易与水蒸气反应,有的更易与 CO:反应,因此采用混合气体更有利于制备活性炭。但值得注意的是有研究表明原料中若钾含量较高则会在含氧的混合气体中发生剧烈的燃烧反应而不是活化,这是因为包括钾在内的一些金属化合物对于气体活化有催化加速作用。
超临界活化法
超临界水是指气压和温度达到一定值时,因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时液态水和气态水没有区别,完全交融在一起,成为一种新的呈现高压高温状态的液体。超临界水具有很强的反应活性和广泛的融合能力。西班牙学者Salvador等用超临界状态水(T。374℃,p.=22.1MPa)取代水蒸气对木炭、煤、果壳等原料进行了活化处理,发现超临界水的活化效果优于水蒸气,例如反应速率提升,活化更均匀[4)。然而超临界水与碳反应的动力学、反应选择性及造孔机理等到目前为止均未有深入的研究,蔡琼等以酚醛树脂为原料,对比了超临界水和水蒸气活化效果,实验结果表明超临界水活化利于中孔的大量形成,而水蒸气则利于微

为提高产品得率、降低生产过程中的能源消耗并同时产品质量,中国林业科学研究院林产化学工业研究所活性炭研究室开发出了原料热解自活化的新工艺,该工艺的基本原理是在密闭反应容器中,原料在高温下热解产生出大量气体、这些气体即可作为活化反应的气体、同时由于体系的压力增高,椰壳触织细胞内的气体强制逸出时、会对椰壳组织结构产生一定冲击,这种冲击作用可以改善椰壳组织结构,从而促进高温自活化时活性炭微孔的形成与发展。
该工艺与传统工艺制备的活性炭性能比较如表3-1所示。
表31新工艺与通常的活化工艺比较
新鼎方法 工艺过程 活化时间h 能耗 活化剂消耗 气、液相污染
化工艺 热馨自话 活性炭 椰夹一热解一 工艺简便 4 低 无活化剂 无气、液污染
物理法工艺活化一活性炭椰壳一炭化一工艺复杂8消耗大量水蒸气、烟道气等气体活化剂粉尘污染
曝壳一炭化一 消耗数信的
化学法工艺粉种一与活化剂混合一活化一工艺复杂6低锌、氢氧化钾磷酸、氯化气、液橙污染大
洗涤一活性炭
刘雪梅等以椰壳为原料、采用热解活化法于900℃下密闭处理4h后制备了活性炭,实验结果表明所制的活性炭比表面积为994m²/g,微孔容积为
0.43cm’/g、微孔率达到85%、平均孔径为2nm,该活性炭碘吸附值为1295mg/g、亚甲基蓝吸附值为135mg/g、亦说明其孔径分布以微孔为主之后刘雪梅等又进一步延长活化时间至8h、虽然得率降为9.4%,但活性炭比表面积达到1723m/g、微孔容积为0.68cm/g、碘吸附值与亚甲基蓝吸附值分别达到了1628mg/g和375mg/g、均优于市售净水用活性炭,作者认为反应机理是在密闭空间中、物料发生热解反应生成大量的CO、H.O.H、

活性炭活化温度的影响
活化温度是指活性炭活化时活化料的高温度,是活性炭孔性能的重要影响因素之一。采用氯化锌法活化橡子壳制备活性炭发现,在活化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃时,得到活性炭的比表面积分别为98㎡801m²/g、988m²/g和1289m²/g。Sayg山等[34]采用葡萄工业加工剩余物为原料,以氯化锌活化法制备了活性炭,研究表明活化温度由400℃升到600元比表面积SBET、总孔隙体积Vr、中间层次的孔隙体积Vmes、平均孔径D,别由819.40m²/g增加至1455m/g,0.556cm3/g增加至2.318cm/g.74.645增加至94.61%,2.71nm增加至6.81nm,但微孔容积Vme由25.36%降低至
5.39%。由以上分析可知,氯化锌法活性炭制备的较佳温度为600℃,过高的话化温度会导致已经生成的孔塌陷,且氯化锌的挥发量也会增加,不仅造成活就剂的浪费,生成成本提高,还导致严重的环境污染问题。
活化时间的影响
活化时间是指一定的活化温度下的保温时间,是活性炭质量的重要影响素之一。Saygh等[35]采用番茄工业加工剩余物为原料,以氯化锌活化法制备了活性炭,研究表明活化时间由0.5h升到1h,SBET、VT、V、D,分融522m²/g增加至1093m²/g,0.662cm/g增加至1.569cm/g.71%增加至92%,5.02nm 增加至5.92nm,但随着活化时间的延长,由于已生成孔
1活性炭原料的影响
(1)木屑树种的影响 实验证明,活性炭的吸附性能与木屑树种有密切的关系,多数情况下,认为杉木屑较松木屑好,松木屑较硬杂木屑好,软杂木屑较硬杂木屑好,材质硬的木屑会影响氯化锌溶液的渗透速度。但通过选择适当的生产条件,采用混合木屑作原料,也可以克服由原料所引起的不利影响,生产出合格的活性炭。
(2)木屑含水率的影响木屑含水率对炭活化过程没有直接影响,但会影响氯化锌溶液的渗透速度,因而影响氯化锌溶液浸渍的时间。对连续浸渍或混合过程尤为重要。含水率高(在纤维饱和点以上)的木屑不仅会降低氯化锌溶液的渗透速度,而且要降低氯化锌溶液浓度,从而影响炭活化效果。因此,当木屑含水率超过30%时,浸渍时间要求在8h以上,当木屑含水率在纤维饱和点以下时,氯化锌溶液的渗透速度要快一些。木屑含水率在15%以下时,混合时间短(15min)。木屑含水率还影响其对氯化锌溶液的吸收量。例如,生产颗粒活性炭,吸收一定数量的浓度较低的氯化锌溶液,因此要求木屑含水率不超过 5%。当生产糖用活性炭时,吸收足够数量的高浓度的氯化锌溶液,如果木屑含水率过高,就会降低氯化锌溶液的浓度,从而影响锌屑比,终影响活性炭的孔径分布。
活性炭氯化锌方法工艺复杂吗?
答“不复杂”

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