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煤基活性炭生产原理之碳化原理
作者: 发布日期:2018-05-05
在煤基活性炭生产工艺中的碳化是将煤隔绝空气加热到550~650℃的低温干馏过程,在此干馏过程中,原料煤将随温度的升高发生一系列的物理、化学变化。在碳化过程中,煤首先释放出煤表面吸附的气体和水蒸气,大部分非结合态的水在低于105℃逸出,然后,随着温度升高,煤发生分解反应生成热解水,因煤种不同,煤热解开始析出气体的温度不同;泥炭为200~250℃,褐煤为250~350℃,泥煤为300~400℃,无烟煤约为300~450℃,这与煤的含氧量和化学结构有关。在干馏过程中析出的气体是以甲烷为主的低级烷烃,粘结性烟煤在干馏过程中发生软化、熔融,形成气、固、液三相胶质体,随着温度的升高,发生热解、缩聚、黏结固化等过程,而非黏结性煤则形成粉状半焦或块状半焦。
  煤进行碳化的主要目的是使煤分子结构单元中的侧链和一些含氧官能团断裂,桥键、自由基芳环进行分解聚合,使碳含量增加,培育能在活化过程中形成孔隙的碳结构。
  因此碳化温度、碳化升温速度是影响活性炭吸附性能及强度的主要因素之一。目前,大量试验表明600℃是碳化的***佳终温,在碳化过程中,要防止氧化,否则影响能形成孔隙的碳结构生成。
  从对直接破碎炭***终质量得影响程度的角度来说,碳化工序的作用几乎可以说是决定性的,本工序不仅可决定***终产品的机械强度等级,还能决定***终产品的孔结构特性以至常规吸附性能指标等级。
  通常采用的碳化***终温度一般不超过800℃,出料口附近的温度为500~650℃,物料在炉内的有效停留时间为60~200min,即:物料的升温速度应控制在10.7~23.5℃/min范围内。
  对转化炉碳化方式来讲,***终温度的控制是靠炉头燃烧室温度的调控来实现的,炉尾温度及沿炉体轴向的温度梯度分布则由炉体的长度、转速及烟道的抽力来调控的,当炉体的长度和转速均固定时,调整抽力可部分地实现温度分布调控功能。
  碳化料的质量评价。
  碳化工序操作质量的评价是依靠对碳化料得综合评价来实现的。首先应进行感官评价,碳化料如果出现过多的裂纹(可用手挤碎)、或断裂面呈现明显的两种色泽(夹生料)时,说明炉内温度分布不合理,需适当调整烟道抽力;如果断裂面靠近外表面出现一层致密的“亮圈”结构,说明***终温度过高,需适当调低燃烧室温度。其次应进行工序质检化验分析,分析项目应包括:挥发分、焦砟特性指数、水容量、强度、灰分、粒度分布等。其中***重要的指标为前四项,一般来说,碳化料的挥发分7%~18%,焦砟特性指数1~3,水容量15%~25%,强度(球磨法)≥90%时说明碳化工艺是适当的。
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