第十二章煤制活性炭技术.ppt

洁净煤技术洁净煤技术煤制活性炭技术煤制活性炭技术洁净煤技术洁净煤技术煤质活性炭的结构2活性炭的分类1第十二章 煤制活性炭技术原料煤的选择3煤质活性炭生产的基本原理4洁净煤技术洁净煤技术煤质活性炭的生产设备6煤质活性炭的生产工艺5第十一章 燃料电池煤质活性炭的应用7洁净煤技术洁净煤技术第一节 活性炭的分类 洁净煤技术洁净煤技术第二节 煤质活性炭的结构12活性炭的孔隙活性炭的孔隙活性炭的化学组成活性炭的化学组成洁净煤技术洁净煤技术第二节 煤质活性炭的结构 洁净煤技术洁净煤技术一、活性炭的孔隙 洁净煤技术洁净煤技术二、活性炭的化学组成1.1.元素组成元素组成2.2.灰分灰分3.3.有机官能团和表面氧化物有机官能团和表面氧化物洁净煤技术洁净煤技术第三节 原料煤的选择12煤种煤种煤的显微组分煤的显微组分34煤中的杂原子煤中的杂原子、煤中矿物质煤中矿物质洁净煤技术洁净煤技术一、煤种 在各种煤中，泥炭和褐煤中以光学各向同性结构占优势，是生产活性炭的优质原料。黏结性煤炭化一般要软化、熔融，使分子进行重排而生成易石墨化炭，不利于生产优质活性炭。无烟煤是光学各向异性占主体结构的物质，对炭化终温非常敏感，当温度升高时就开始收缩，造成在炭化初始阶段形成的微孔体积大幅度降低。洁净煤技术洁净煤技术二、煤的显微组分 煤的显微组分中，以丝质体为代表的惰性成分总是各向同性的，因此，丝质体含量高的煤，利于活性炭造孔，生产优质活性炭。变质程度相同的煤的不同显微组分中，稳定组的膨胀度最大，镜质组次之，丝质组仅为收缩。变质程度不同的烟煤中，丝质组均表现为炭化时不熔、不膨，即经固相炭化过程且气孔极不明显。洁净煤技术洁净煤技术三、煤中的杂原子O、N、S 对活性炭的吸附性能和其他特性有较大影响的是氧的存在，氧既可来源于原料，也可来自于活化过程，甚至还来自成品炭的后处理。煤中的硫和氮一般较氧少。煤中的有机硫多以硫醇、硫醚和二硫化物等形式存在。氮或是呈杂环或桥状存在，或是以氨基存在。洁净煤技术洁净煤技术四、煤中矿物质 很少的灰分含量对活性炭的性能就有很大的影响，这可能是由于基本结构极性的改变造成的。活性炭中的灰分在气相吸附时是惰性物质，在液相吸附时，根据灰分中氧化物及碱金属盐的含量有不同程度的不利影响。洁净煤技术洁净煤技术第四节 煤质活性炭生产的基本原理12炭化原理炭化原理影响炭化的主要因素影响炭化的主要因素34活化原理活化原理气体活化指标气体活化指标洁净煤技术洁净煤技术一、炭化原理100200区间。200350区间。350450区间。450650区间洁净煤技术洁净煤技术二、影响炭化的主要因素1.1.炭化温度炭化温度2.2.炭化的升温速度炭化的升温速度3.3.炭化气氛的影响炭化气氛的影响洁净煤技术洁净煤技术三、活化原理1.1.原来闭塞的孔被疏通原来闭塞的孔被疏通2.2.疏通后孔隙的扩大疏通后孔隙的扩大3.3.新的孔隙形成新的孔隙形成4.4.最终活性炭的生成最终活性炭的生成洁净煤技术洁净煤技术四、气体活化指标 煤质活性炭的气体活化法主要以水蒸气、烟道气、空气 或它们的混合气体作为活化气体，其中以水蒸气最为常用。我国煤质活性炭生产则全部采用水蒸气法。洁净煤技术洁净煤技术第五节 煤质活性炭的生产工艺12无定形炭生产工艺无定形炭生产工艺颗粒活性炭生产工艺颗粒活性炭生产工艺3对原料或成品的一些处理工艺对原料或成品的一些处理工艺洁净煤技术洁净煤技术一、无定形炭生产工艺1.1.用无烟煤、天然焦或不黏、弱黏结烟煤为原料的生产用无烟煤、天然焦或不黏、弱黏结烟煤为原料的生产工艺工艺洁净煤技术洁净煤技术一、无定形炭生产工艺2.2.用低阶煤为原料的生产工艺用低阶煤为原料的生产工艺洁净煤技术洁净煤技术二、颗粒活性炭生产工艺1.1.柱状活性炭生产工艺柱状活性炭生产工艺洁净煤技术洁净煤技术二、颗粒活性炭生产工艺2.2.球形活性炭生产工艺球形活性炭生产工艺洁净煤技术洁净煤技术三、对原料或成品的一些处理工艺1.1.脱灰脱灰2.2.除铁除铁3.3.浸渍浸渍4.4.涂层涂层洁净煤技术洁净煤技术第六节 煤质活性炭的生产设备 12雷蒙磨雷蒙磨混捏设备混捏设备3炭化炉炭化炉4活化炉活化炉5后处理后处理洁净煤技术洁净煤技术一、雷蒙磨 雷蒙磨又称悬辊磨粉机，它利用圆形磨室内立式主轴上固定的四根磨辊旋转时产生的撞击力及与磨室壁的辗磨力粉碎原料。粉碎后的物料经气流提升后由旋风除尘器收集。其制粉过程密闭，无粉尘飞扬，生产效率高。但结构复杂，能耗高，且生产过程仍有铁质对原料的污染。洁净煤技术洁净煤技术二、混捏设备 对煤质成型炭，混捏成型过程对炭化、活化时炭的孔隙生成和强度形成有较大影响。混捏即是将合格煤粉与定量黏合剂在一定温度下搅拌均匀。混捏好的煤膏经造粒机旋转造球，则制造球形炭。洁净煤技术洁净煤技术三、炭化炉 炭化过程不仅基本形成了成品活性炭的孔隙结构，而且决定了成品炭的强度，因此它是活性炭制造过程中的关键工序。目前应用最广泛的炭化设备有回转炉和耙式炉，但以回转炉用得最多。我国的煤质活性炭生产几乎全部采用回转炉作为炭化设备，仅少数采用耙式炉。洁净煤技术洁净煤技术三、炭化炉洁净煤技术洁净煤技术四、活化炉1.1.斯列普活化炉斯列普活化炉洁净煤技术洁净煤技术四、活化炉接上图接上图洁净煤技术洁净煤技术四、活化炉洁净煤技术洁净煤技术四、活化炉2.2.回转式活化炉回转式活化炉3.3.多层耙式炉多层耙式炉洁净煤技术洁净煤技术五、后处理 后处理最重要的工序是脱灰、浸渍与涂层。脱灰目前多用酸洗工艺，其主要设备有反应釜、罐或桶，因为需耐酸，故材料一般为搪瓷、耐酸橡胶及木材等。洁净煤技术洁净煤技术第七节 煤质活性炭的应用1.1.气相吸附气相吸附气相精制。气相回收与分离。环境保护。防毒面具填充。洁净煤技术洁净煤技术第七节 煤质活性炭的应用2.2.液相吸附液相吸附食品、医药或化学工业中对最终产品的脱色、脱臭。水处理。复杂大分子烃类的吸附法分离。冶金、制碘及煤气工业中用于富集回收废液中金、银、铀、钯等贵金属和碘、酚等。电镀工业中用于除去镀液中金属杂质以简化工艺，提高产品纯度。洁净煤技术洁净煤技术第七节 煤质活性炭的应用3.3.催化作用催化作用在烃类卤化加成、卤化置换、氧化及醇脱水、酯化、聚合等有机或高分子反应中直接用作催化剂。在氯乙烯制造中，用于催化剂升汞的载体；在焦油加氢裂解中，用作钼钨氧化物催化剂的载体；在烯烃的异构化中，用作催化剂 的载体；在烯烃还原时，作镍、钴催化剂的载体等。洁净煤技术洁净煤技术Thank youThank you