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煤质活性炭的工业制造及应用知识培训教程(17)  

2017-11-21 06:46:01|  分类: 活性炭产业 |  标签: |举报 |字号 订阅

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编写:吉建斌(2004年)

第六讲:煤质活性炭制造原料种类、预处理及成型技术

在前面的第二讲中已详细介绍过我国煤炭资源的品种、分布和各种原煤制成的活性炭的一般性性能规律,以及采用多种原料配煤法制造专用型炭产品的一般性指导原则。在第三讲中原则性地介绍了我国常见煤质活性炭品种的原煤选择、预先处理及成型技术方法。本讲将对上述内容进行进一步详细讲解,并尽量给出详尽的工艺参数,同时对以往工作者的研究成果做一次尽可能全面的总结。

一、煤质活性炭的常用原料种类、性能及预先处理方法

1、原煤

(1)我国部分矿区无烟煤、半无烟煤性能及其用作活性炭原料的可能性(数据收集范围:从1995年1月至2003年12月,国内公开发表的科技论文及本文作者采集煤样的检测结果)。见表1。

表1  我国部分矿区无烟煤、半无烟煤的性能

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(2)部分矿区烟煤性能及用于活性炭制造的可能性,见表2。

表2  我国部分矿区烟煤种类及性能

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(3)我国部分矿区褐煤性能,见表3。

表3

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(4)我国部分矿点泥煤性能,见表4。

表4

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上述所有原煤煤种,当用作活性炭的制造原料时,一般都需经过拣选(去矸石)、破碎、磨粉(一般均要求细度为97%以上可通过180目或200目标准分样筛)等工序,对某些高灰分(外在灰分)的原煤还需进行重液洗煤或泡沫浮选以降低灰分,当采用褐煤和泥炭做原料时,还需进行酸碱浸提腐殖酸、预先烘干甚至低温焦化后才能使用。

若采用适宜的煤种制造直接破碎活性炭,原煤仅经过拣选和破碎、筛选即可进入后继工序,这种制造技术目前的研究热点是预先氧化技术(将在后文中详细叙述)和最佳的粒度等级研究,对于后者,目前的研究结果是粒度过小或过大均不利于炭化尤其是活化过程的顺利进行;当采用斯特克一体化炭活化炉生产时研究者倾向于以25?40㎜做为最佳粒度控制范围;当采用斯列普活化炉时倾向于以4?10㎜为最佳范围。

2、常用的成型粘合剂原料

(1)煤焦油

煤焦油是柱状成型活性炭生产的常用粘合剂,因其与煤炭的同源性,可对煤粉进行充分浸润,使成型料质地均匀,在后继的加工过程(如氧化、炭化、活化)中机械性能优良,可加工性能优越,被用作大多数柱状活性炭生产企业的必备原料。

煤焦油是煤炭干馏产品之一,根据干馏温度的不同,煤焦油可分为低温、中温和高温煤焦油三类,活性炭行业常选用高温煤焦油做粘合剂。高温煤焦油是煤炭在900?1050干馏(焦化)过程中,因挥发分逸出和裂解反应产生的焦炉煤气(荒煤气)经冷凝冷却后得到的液态产物,含数千种化合物,可经分馏得到轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油等馏份与沥青,从馏份中可提取酚、萘、蒽、菲等重要化工原料。焦油中的沥青质是活性炭制造的有效粘合成分。

高温煤焦油应符合“GB3701-83高温煤焦油质量标准”规定:

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煤质活性炭制造企业常采用蒸馏法判定煤焦油的质量是否符合制造要求,分别测定<176、176?216、216?266和266?356各馏程的馏份(分别对应于水分、轻油、重油和蒽油),356时的蒸馏残余物为沥青质。活性炭制造要求有效成分沥青质含量应不少于55%,蒽油含量应不高于10%。

若焦油沥青质含量>60%时,应选用防腐油、重油或绿油做稀释剂予以稀释,且稀释剂应符合相应的标准规定:

A、稀释用工业防腐油质量标准(YB296-64)

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B、稀释用工业重油质量标准(YB1091-60)

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C、稀释用工业绿油质量规定

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若煤焦油沥青含量<50%时,应选择固体沥青粉做调整剂,加入适量沥青粉后加热搅拌使溶解均匀,然后使用。

一般地,运至活性炭厂的煤焦油应贮存到焦油贮槽中,并用蒸汽盘管间接加热,使其在40?80条件下陈化4?6天以排出过量水分并促使部分成分发生交联、聚合反应,调整其粘度和流动性。然后用泵输送至生产现场的调质槽中,加稀释剂或沥青粉,搅拌、加热至符合沥青含量要求和温度要求(80)后,才允许进入混合成型工序使用。

(2)煤沥青

煤沥青分为中温、高温和改质高温煤沥青三种,其软化点依次递增。活性炭制造行业多采用改质煤沥青,因其软化点高,硬度和可磨性适宜,可与原煤混合制粉,一般用来生产压块、压片、压丸等干粉辊压成型活性炭产品。在柱状或球形活性炭生产过程中,有时需使用少量中温或高温煤沥青做沥青含量调节剂,来调整煤焦油的性能。

煤焦油经加热静置初步脱水、加碳酸钠脱铵盐预处理后进入管式炉的对流段和一段蒸发器深度脱水,然后于连续式焦油蒸馏装置中依次蒸馏出轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油等馏分,塔釜中的残液为沥青,凝固后即为中温煤沥青(软化点70?90);中温煤沥青经空气吹制、高温氧化后可获得高温煤沥青(软化点130以上);采用适当配比的中温沥青、脱晶蒽油和焦油轻油调制成软沥青,将软沥青预热到135,换热后升温至310,进入管式炉的对流段进一步预热,然后转入辐射段,同时注入压力为30 kgf/cm2的直接水蒸汽,使温度达到490并保持良好的流动性,将得到的高温混相流体导入焦化塔底部,于460,3 kgf/cm2操作条件下进行延迟焦化,排出焦化轻油、焦化重油及煤气后,于塔釜中得到改质高温煤沥青(又称延迟焦,其软化点可达150?180以上)【1】

 

多膛炉设备系统设计、建造、安装工程以及废水深度处理回用相关业务,请联系:

关光(先生):北京北宇机械设备有限公司,18001368585

吉建斌(先生):18603463183,jzhx928@163.com

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