多膛炉制备煤基活性炭的中试研究.pdf

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1、煤炭加工与综合利用No．9，2014COALPR0CESSING＆COMPREHENSIVEU'13LIZATION67多膛炉制备煤基活性炭的中试研究唐楠，解炜，王鹏，梁大明，熊银伍，刘春兰，段超。，郭良元，傅翔。，王宇航，杨裕仁(1．煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院；2．北京市高性能煤基节能环保炭材料重点实验室；3．煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室，北京100013)摘要：采用多膛炉中试装置制备活性炭产品的研究表明，在不提高活化层温度条件下，在一定范围内增加炭化料在炉内的停留时间，可以适当提高活性炭产品

2、的吸附性能；通入水蒸汽增加活化层数可以在一定程度上增加活性炭产品的碘值；活化温度对制备活性炭产品的影响最为明显，将活化层的最高温度提升至948℃可制得碘值约910mg／g的活性炭产品。关键词：活性炭；多膛炉；中试研究；活化温度；碘值中图分类号：TQ424．1文献标识码：A文章编号：1005．8397(2014)09-0067-05活性炭是有着良好吸附性能的含碳多孔材炉J，该炉从前苏联引进，经过国内工程技术人料。由于其具有高度发达的孔隙结构和巨大的比员不断改造，现已成为非常成熟的活化炉。但是表面积⋯，同其他吸附剂

3、相比，活性炭有着许多在美国和欧洲，制备活性炭应用的活化设备主要独特的不可替代的优势，尤其是活性炭的性质稳是多膛炉。多膛炉在设计之初是应用于金属矿物定，可在不同温度、酸碱度中应用，并且可以在的焙烧和冶炼，随着活性炭产业的发展，欧改性炭的表面附上多种官能团增加活性点。美一些活性炭企业将多膛炉应用于煤制活性炭的因此，活性炭广泛应用于气体的净化】、精制生产。多膛炉与斯列普活化炉相比较，其活性炭和分离、溶剂的回收、工业污水处理、水深度净产量最大可达到每炉10kt／a，远超过斯列普活化化等领域，J。随着人们生活质量的不断提

4、高，炉的产量，并且其自动化水平较高，在生产过程对活性炭产品的需求量也在不断增加。活性炭按中工人的劳动强度较低。国内某些活性炭企业已照原材料不同可以分为煤基活性炭、木质活性经采用或正考虑采用多膛炉设备。由于多膛炉设炭、果壳活性炭以及合成树脂基活性炭。我国的备和斯列普活化炉并不相同，其生产工艺并不被煤炭资源丰富，来源稳定可靠，因此，以煤为原国内的工程技术人员所掌握。在大型工业化设备料制备活性炭是目前产量最大的品种。上进行工艺的开发显然会增加成本、延长周期。制备煤基活性炭涉及的热加工工艺包括炭化鉴于此，煤炭科学研究总

5、院装备了1台多膛炉中和活化工艺。其中炭化工艺及设备的研究、应用试设备，用于制备活性炭的工艺研发，以期缩短和生产均已非常成熟，活化工艺和装备还在不断应用多膛炉设备开发活性炭新产品的研发周期，发展中。在我国活化设备一般采用斯列普活化并进行不同煤种、炭化料制备活性炭产品的适应性研究。收稿日期：2014-08-05基金项目：国家国际科技合作计划资助项目1实验部分(2010DFB62870)；煤炭科学技术研究院科技发展基金资助项目1．1实验原材料(2014JC01)作者简介：唐楠(1988一)，男，江苏盐城人，2013年

6、毕用于多膛炉实验的炭化料以国内太西无烟煤业于煤炭科学研究总院化学工艺专业，工学硕士，煤炭科学研究为原材料，经过炭化工艺制备而成。炭化料的直总院工程师。径约6mm。工业分析指标见表1。68煤炭／z,_v．-与综合利用2014年第9期表1炭化料工业分析1．2实验装置实验装置为多膛炉中试装置，进料量50kg／h，层数为0+6层。其中0层为后燃室，用于燃烧活化产生的尾气。多膛炉主体设备如图1所1一燃烧器；2一水蒸汽通人口；3一喷射空气通人口示，炭化料直接由下料器进入1层炉，1～6层为图2炉膛内燃烧器／水蒸汽／喷射空气示

7、意多膛炉对炭化料进行热加工的主要炉膛，每个炉膛通过耐火砖隔开，并且在每个炉膛内配有中轴蒸汽用作炭化料活化剂，通人空气的主要目的是驱动的耙臂和耙齿，用于翻动炭化料。这样既可为了燃烧活化可燃气体，调节炉膛温度。1．3控制条件的确定使炭化料与水蒸汽等活化剂的反应更加均匀，又能将炭化料不断推向炉膛四周或者中间下料口进多膛炉同样也是利用水蒸汽为主要活化剂对炭化料进行活化，反应式为：入到下一个炉膛内进行反应，直至生产出的活性炭由第6层下料器进入冷却滚筒。C(s)+H20(g)一H2(g)+co(g)AH=+131．5MJ／

8、kmol(1)C(s)+2H20(g)一H(g)2+CO2(g)AH=+90．0MJ／kmol(2)由式(1)和式(2)可以看出，水蒸汽和碳发生一种不完全的气化反应，从而将煤或焦炭中的碳元素尽可能转化成一氧化碳，而活化反应是为了利用水蒸汽进行造孔。由于水分子比较小，炭化料和水蒸汽可以在高温下生成大量小于2nm的微孔，微孔数量越多比表面积越大。由式(1)滚筒和式(2)可知，水蒸汽活化反应