【文章內(nèi)容簡介】 則會促使炭化產(chǎn)物中的石墨微晶有序變化，減少微晶之間的空隙，影響活化造孔過程。 ? 將無煙煤加熱，其炭化產(chǎn)物中易石墨化成分占主導地位，無煙煤對炭化終溫非常敏感，當溫度升高時就開始收縮，結果造成在炭化初始階段形成的微孔容積大幅度降低。如炭化爐內(nèi)尾部著火造成的炭化料形成光圈現(xiàn)象，堅硬炭化料，形成易石墨化物質，難以活化。 ? 炭化溫度對炭化料初始孔隙的形成影響很大，按照炭化過程中溫度的影響，太西煤質的炭化料炭化的升溫速度應控制在 1520℃/min 范圍內(nèi)。高升溫速率能使物料析出更多的焦油和煤氣，降低炭化料產(chǎn)率。降低升溫速率時，物料在低溫區(qū)受熱時間長，熱解反應的選擇性較強，初期熱解使物料分子中較弱的鍵斷開，發(fā)生了平行的和順序的熱縮聚反應，形成具有較高熱穩(wěn)定性的結構，從而減少高溫熱解析出物的揮發(fā)分產(chǎn)率，獲得更高的固體炭化產(chǎn)物（即炭化料）產(chǎn)率。（我們平時說的炭化溫度是指轉爐的中部溫度，但中部溫度并不是炭化最終溫度。炭化最終溫度實際是出料口的溫度，這個溫度最終影響炭化料的質量。） ? 炭化不僅決定最終產(chǎn)品的機械強度等級，還決定最終產(chǎn)品的孔結構特性以及常規(guī)吸附性能指標等級。 內(nèi)熱式回轉爐炭化工藝流程 炭化工藝流程 ? （ 1）物料流程：成型顆粒經(jīng)運輸機提升直接加入回轉爐的加料室內(nèi)，借助重力作用落入滾筒內(nèi)，沿著滾筒內(nèi)螺旋運動被帶到抄板上，靠筒體的坡度和轉動物料由爐尾向爐頭方向移動。物料首先經(jīng)過溫度為 200℃ 的預熱干燥階段，進入 350550℃的炭化階段，在這個過程中，炭粒與熱氣流接觸而進行炭化，排出水分及揮發(fā)分，最后經(jīng)卸料口卸出。 ? （ 2）氣體流程：爐尾尾氣在燃燒室中燃燒后，一部分尾氣返回到爐頭，進入滾筒與逆流而來的炭粒直接接觸進行炭化；另外一部分進入余熱鍋爐進行換熱，換熱后的煙道氣從煙筒排出。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽部分送到活化工序和換熱站，部分返回爐頭與尾氣混合后進入炭化爐。 活化 ? 賦予炭顆粒活性，使炭形成多孔的微晶結構，具有發(fā)達的表面積的過程稱為活化過程?；罨椒ㄍǔＳ腥N，即化學藥品活化法、物理化學聯(lián)合活化法和物理活化法 ? （ 1）化學藥品活化法 ? 即將含碳原料與化學藥品活化劑混捏，然后炭化、活化制取活性炭。藥品有 ZnCl2,H3PO4,K2SO4及 K2S等。 ? （ 2）物理化學聯(lián)合活化法 ? 一般先進行化學藥品活化，然后進行物理活化。由物理活化法特別是用水蒸氣活化制成的產(chǎn)品，微孔發(fā)達，對氣相物質有很好的吸附力，當然也可以通過控制炭的活化程度而用于液相吸附；由化學藥品活化法制得的活性炭次微孔發(fā)達，多用于液相吸附。 ? （ 3）物理活化法（氣體活化法） ? 在活化過程中通入氣體活化劑如二氧化碳，水蒸氣，空氣等。 ? 活化反應通過以下三個階段最終達到活化造孔的目的： ? 第一階段：開放原來的閉塞孔。即高溫下，活化氣體首先與無序碳原子及雜原子發(fā)生反應，將炭化時已經(jīng)形成但卻被無序的碳原子及雜原子所堵塞的孔隙打開，將基本微晶表面暴露出來。 ? 第二階段：擴大原有孔隙。在此階段暴露出來的基本微晶表面上的碳原子與活化氣體發(fā)生氧化反應被燒失，使得打開的孔隙不斷擴大、貫通及向縱深發(fā)展 。 ? 第三階段 :形成新的孔隙。微晶表面上的碳原子的燒失是不均勻的，同炭層平行方向的燒失速率高于垂直方向，微晶邊角和缺陷位置的碳原子即活性位更易與活化氣體反應。同時，隨著活化反應的不斷進行，新的活性位暴露于微晶表面，于是這些新的活性點又能同活化氣體進行反應。微晶表面的這種不均勻的燃燒不斷地導致新孔隙的形成。 ? 隨著活化反應的進行，孔隙不斷擴大，相鄰微孔之間的孔壁被完全燒失而形成較大孔隙，導致中孔和大孔孔容的增加，從而形成了活性炭大孔、中孔和微孔相連接的孔隙結構，具有發(fā)達的比表面積。 ? 氣體活化的基本反應式如下： 影響氣體活化的主要因素 ? (1)活化劑種類對活化過程的影響 炭的氣化燃燒反應的相對速度 (800℃,) ? 在相同的溫度下，不同的活化劑化學性質不同，它與炭的反應速度也不同。從上表中可以看出空氣、水蒸氣和二氧化碳活化的相對速度對比。如炭和氧的反應速度較快，活化溫度只需600℃ 左右即可；而用水蒸氣則需 800950℃ 。由于水蒸氣能充分地擴散到炭的微孔內(nèi)，使活化反應能在整個炭顆粒內(nèi)均勻進行，所以得到比表面積大、吸附能力強的活性炭?？偟恼J為，CO2和水蒸汽作為活化劑活化的效果較好。 ? （ 2） 原料煤性質的影響 ? 不同的煤種，含碳量、含氧量、含氫量不同，灰分、揮發(fā)分不同，煤化學結構不同，炭化后得到的半焦特性也不同。在一定溫度下，對活化劑反應的速率也不盡相同。因此，原料煤不同，選用的活化生產(chǎn)工藝略有不同。無煙煤為原料的活化溫度可比煙煤的活化溫度高 2030℃ 。 ? (3) 炭化溫度的影響 ? 煤的炭化溫度直接影響炭化料的孔隙結構和強度，即影響半焦的性質，尤其是最終溫度。炭化終溫過高，會造成炭化料表面收縮形成易石墨化炭層，造成活化難度增加。 ? (4) 活化溫度的影響 ? 活化是炭和活化劑在高溫下進行的反應。隨著溫度的升高，反應速度加快，活化速率加大，但是太高易造成不均勻活化。在不同的活化溫度下，生產(chǎn)的活性炭孔結構不同?；罨瘻囟冗^高，微孔減少，吸附力下降。一般水蒸氣活化法的活化溫度控制在 800950℃ ，煙道氣的活化溫度控制在 900950℃ ，空氣的活化溫度控制在 600℃ 左右。以太西煤為原料，適當?shù)貙⒒罨瘻囟瓤刂圃?930－ 950℃ ，對提高產(chǎn)量是有益的，通過表 3可以看出，較高的活化溫度對水蒸汽用量的需求是下降的，活化速率是提高的，且幅度較大。 ? (5) 活化劑流速及濃度的影響