煤基活性炭生产技术探讨

煤基活性炭生产技术探讨

杜闰萍 于丹

北京航天石化技术装备工程有限公司 北京 100000

摘要：社会经济发展活力不断提升，生产生活对于煤炭资源的需求量也有了大幅度的提升。现阶段，煤基活性炭成为煤炭加工行业中常用的产品，属于一种高附加值产品，煤基活性炭与传统活性炭相比，吸附能力更加显著，加速了煤基活性炭在市场中的应用推广。因此，本文将对煤基活性炭生产技术进行深入探讨，以供借鉴。

关键词：煤基活性炭；生产技术；原理

引言：我国拥有丰富的煤炭资源，与其它化石资源相比，煤炭资源的价格更加低廉，也可生产出许多额外附加值的产品。煤基活性炭作为当今市场中使用广泛的一种产品，生产技术一直是研究的重点，如何进一步提升煤基活性炭的性能，使其孔隙结构变得更加丰富以及最大限度地提高煤基活性炭的吸附能力，成为相关技术人员科研攻关的重点。

一、煤基活性炭生产技术工艺

1、煤基活性炭的生产原理

煤基活性炭生产包括诸多生产工序，例如，备煤、成型、碳化以及活化等。活化方式进一步分为物理活化、化学活化以及物理与化学相结合的活化方式。物理活化是在高温环境下，二氧化碳以及氢气等气体会与原料进行氧化还原反应，从而原料表面出现孔隙，实现造孔效果。化学活化是将原料浸泡在化学试剂中，一段时间过后，对原料进行碳化与活化工艺，完成化学药品的回收。与物理活化方法相比，化学活化法所制备的活性炭表面积较大，由于使用化学试剂，对设备造成一定腐蚀，化学试剂也会在活性炭产品中残留一部分，需要额外的对产品进行清洗作业，增加工艺流程的同时，也会增加生产成本，还会伴随污染问题，所以化学活化已经被绝大部分生产企业所抛弃。当前，物理活化是煤基活性炭生产环节中常用的活化方式。

2、煤基活性炭生产工艺

在生产煤基活性炭时，生产工艺分为三种，即：原煤破碎活性炭生产工艺、成型活性炭生产工艺与粉状活性炭生产工艺。

2.1‍原煤破碎活性炭生产工艺

原煤破碎活性炭生产工艺是将原煤进行破碎处理，通过一系列流程（见下图）完成煤基活性炭的生产。原煤破碎活性炭生产工艺在应用过程中，不仅操作便捷、工艺简单，而且生产成本可以得到有效控制，有助于提升生产企业的经济效益。如果原煤存在较强的反应性以及较高的物理强度，则此生产工艺更具适用性。

图‍1 原煤破碎活性炭生产工艺流程

2.2‍成型活性炭生产工艺

根据生产工艺的不同，成型活性炭生产工艺可以分为三种类型。

2.2.1‍压块活性炭生产

在西方发达国家中，压块活性炭生产工艺的应用十分广泛。与国外国家相比，我国对于此工艺的研究开展得比较晚，在实际运用压块活性炭生产工艺时，往往要对原煤的粘接性有所要求，具体工艺流程如下图所示。

图‍2 压块活性炭生产流程

2.2.2‍柱状活性炭生产工艺

柱状活性炭生产流程比较复杂，但我国生产企业对此工艺研究深入，产品制备质量较高，此工艺是煤基活性炭生产使用范围最广泛的工艺。柱状活性炭生产工艺可使孔隙分布更加均匀，提升产品的吸附能力，机械强度也会得到明显提升，具体生产工艺流程详见下图。

图‍3 柱状活性炭生产工艺流程

2.2.3‍球形活性炭生产工艺

与同柱状活性炭生产工艺流程相比，球形活性炭生产工艺与其有诸多相似的地方，具体生产工艺流程如下所示。

图‍4 球形活性炭生产工艺流程

2.3‍粉状活性炭生产工艺

同其它生产工艺相比，粉状活性炭生产工艺更加简单，将原煤磨成粉末状后，对粒度进行查验，实施碳化、活性工艺，从而得到活性炭产品。粉状活性炭施工工艺的应用，活性炭主要是相关工艺流程的副产品，生产成本较低。通常来说，此工艺制成的煤基活性炭，多用于改良土壤以及处理水资源等领域，同时也可适用于处理垃圾焚烧过程中产生的烟气，确保烟气的排放质量满足国家要求。

1.3 煤基活性炭生产设备

在生产煤基活性炭过程中，设备性能影响生产效率与质量，特别是碳化以及活化设备是重要的生产设备。

1.3.1 碳化设备

碳化过程是通过把原料煤与空气进行隔离，对其实施低温干馏作业，将原料煤中的非碳元素过滤出去，从而制备出符合活化工序要求的炭化料。随我国煤基活性炭生产工艺水平不断进步，设备的现代化水平也在不断提高，在碳化过程中，回转碳化炉是常见的碳化设备。按照加热方式的不同，回转碳化炉可分为外热式与内热式。在煤基活性炭碳化过程中，内热式回转碳化炉的应用最为普遍，其缺点是需要在碳化过程中需要消耗部分原料，碳化率存在一定不足，产能不高。外热式回转碳化炉可借助挥发物质提供碳化过程中所需要的能源，节能效果十分明显，在实际生产过程中，形成的尾气量较少，可以更好的实现回收与利用。在外热式回转碳化炉中，存在有多仓式结构，可进一步提升设备本身的处理能力。

1.3.2 活化设备

活化设备主要是使用活化气体，例如，水蒸气、二氧化碳等，与碳结合并发生氧化还原反应，使原料煤中原油的孔隙进一步扩大，从而完成煤基活性炭的生产。当前，斯列普炉和多膛炉是最常见的活化设备。

二、煤基活性炭生产技术的发展趋势

1、逐步扩大生产规模

作为煤基活性炭的出口与生产国，我国每年需要生产出大量的煤基活性炭。我国煤基活性炭的产量十分可观，但是生产技术相比国外发达国家仍有一段距离，我国生产企业的生产规模十分有效，无法发挥资源优势，市场竞争力薄弱。随着我国加大对煤炭行业的治理力度，煤炭行业逐渐转型升级，在提升煤炭资源集中化程度的同时，也为煤基活性炭生产企业创造更健康的发展环境，对进一步扩大生产规模起到重要的支撑作用。

2、生产设备更加现代化

为了满足我国对于煤基活性炭的需求，综合实力突出的生产企业开始加大生产设备更新的速度，引进技术程度高、更加现代化的生产设备来用于煤基活性炭的生产，不仅可提升生产效率，也可提升生产质量，对促进企业发展有着重要的推动作用。

3、产品多样化程度高

煤基活性炭多用于化工以及医药等领域，随着生产技术不断成熟与完善，加快煤基活性炭的产品研发速度，使之可以在更多的领域获得应用，有助于进一步推动我国活性炭工业的发展速度。

4、注重节能化

在生产煤基活性炭过程中，传统技术存在耗能严重的问题。但是，随着我国社会环境保护理念的逐步加强，作为煤基活性炭生产企业来说，其也要在生产工艺中注重节能减排，采取措施提升资源的利用效率，降低煤基活性炭生产过程中的能量消耗。

三、结语

总之，为了进一步加快煤基活性炭产业的发展步伐，相关企业以及技术人员需要利用现代化手段提升煤基活性炭生产技术的应用水平，增加煤基活性炭生产效率与质量的同时，控制生产能耗，对促进煤基活性炭生产企业更快、更好地发展有着重要的意义。

参考文献

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