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吉建斌

 
 
 

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煤质活性炭的工业制造及应用知识培训教程(24)  

2017-11-22 07:28:37|  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)

(7)炭-酸反应的其它操作问题

A.排液方法。与废碱液的排液程序相同,应先排上层液,再排底层液,这样可以减少水洗次数,最大限度地避免灰质的反应产物被二次吸附回活性炭产品中。

B.水洗次数。一般3?4次即可,最后一次或倒数第二次水洗时,可加适量废碱液调整pH值至7?8,以加快活性炭排酸速率。

C.关于烘干设备问题。我们曾在生产中尝试使用回转炉烘干法,立式移动床热烟气/热空气直接/间接交替烘干法,沸腾床热空气直接烘干法和固定槽箱式热风烘干法等,对比实践表明,沸腾床热风直接烘干法生产效率最高,生产成本最低,当采用0.5MPa饱和蒸汽换热器使热风温度达100?110时,沸腾床烘干器每小时的脱水能力可达到75?90公斤,单程烘干时间为0.75?1小时。

二、粉状活性炭的二次成型技术

活性炭二次成型(成型为蜂窝状、疏松的炭板等)是为了解决传统气相应用技术的缺陷问题。在传统的溶剂回收炭装置中一般均使用粒状活性炭,采用固定床层装填法来进行,实际运行过程中,床层阻力较大,因吸附热的积聚而导致活性炭自燃、装置报废的情况时有发生。

为了降低床层阻力,同时提高活性炭吸附/脱附有机溶剂蒸气的速率,活性炭工作者借鉴蜂窝陶瓷或泡沫陶瓷的技术结构,提出将粉状活性炭添加适当粘合剂制成薄壁蜂窝状整体式结构,或制成具迷宫式宏观孔隙结构的活性炭板形式,前者可用于大风量低浓有机蒸气的回收或净化,后者多用于小风量低浓有机蒸气的净化过程。

马兰等人【4】将粉状活性炭制成蜂窝状整体块,用于从粘胶纤维纺丝工序气相环境中回收CS2溶剂,使用效果良好,装置运行一年多未发生任何意外情况。

李同川【5】以细粒状活性炭作基炭,分别采用羧甲基纤维素和聚乙烯粉为粘合剂,制成了具迷宫孔道结构的整体炭板,用于化学气相毒剂(气溶胶)防护。向70克炭中添加55克浓度为3%的羧甲基纤维素的水溶液,于175至180,0.3 kgf/cm2压力下成型,成型炭板对苯蒸气的动活性保持率为80%;当以聚乙烯粉为粘合剂,配加少量3%浓度的羧甲基纤维素的水溶液作辅助性分散剂时(70克炭中,加10.5克细度小于60目的聚乙烯粉,并加45毫升3%浓度的羧甲基纤维素水溶液),热压成型制成的炭板阻力为3.2 mmH2O柱,对苯的动活性保持率为85%。

活性炭的二次成型技术存在的难题是,不论采用何种粘合剂,与基炭相比,成型物的吸附性能都必然会降低,原因是粘合剂会使基炭中部分孔隙被封闭而形成无效孔。如何最大限度地限制这种劣化趋势,成为一个重要的研究课题。以往的工作中,曾采用粉状炭化料或粉状浅度活化的活性炭做原料,制成成型块后再活化制成最终产品,但都未能获得期待中的效果。现在研究者的注意力被重新集中于使用粉状活性炭进行成型,工作重点转向适合的粘结剂品类及用量的筛选,努力实现理想的活性炭颗粒“单点粘合”模型(当实现“单点粘合”时,活性炭的吸附性能得以最大限度地被保持)。

参考文献

煤质活性炭的工业制造及应用知识培训教程(24) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

第十讲:煤质活性炭的质量检验

质量检验和质量控制是所有工业产品至关重要的工序环节之一,对于活性炭的生产制造来说更是如此。质量检验结果不仅是活性炭生产工艺调整和工序质量控制效果判定的重要依据之一,还是应用效果和应用方向的首要判定依据。科学、准确、严谨是对质检从业人员的基本要求。

由于煤质活性炭的最终质量会受到生产原料的多样性、生产工艺环节的诸多不确定因素的影响,质量检验工作显得尤为重要,准确的检测结果既可充分满足用户的需求,又能避免因“质量过剩”而引起企业不必要的产品价值损失,同时为企业的进一步发展提供科学的数据参考,为新产品、新技术、新工艺的开发指明正确的途径。所以国内的煤质活性炭制造企业已越来越重视质检人员的培养和培训。

一般地,大家对质检从业人员的印象是机械、被动地严格按照试验方法来进行刻板的工作,这一印象是正确的,也是客观要求之一,但是,现代企业的发展规律亦越来越重视质检人员的主观能动性和创新意识,能在实际工作中不断学习、积累专业知识,创造性地实施一些前人未曾实施的质检项目,或寻求更简捷的产品质量监控方法,为企业的质量工作不断注入新的活力。对活性炭的制造和应用这一门目前还是以经验为主、理论指导性不强的边缘学科来讲,质检人员深厚的知识积累、不断的学习、创造性地开展工作尤为重要,一味被动、机械地重复性劳动将不能满足制造业和应用业飞速发展的要求。

煤质活性炭的质量检验范围有以下三个:一是按照已形成标准的检验或试验方法(如国家标准、行业标准等)进行活性炭一般性性能指标项目的质量检验,并根据检验结果初步判定产品是否符合某种用途活性炭的基本性能要求;二是通过现代仪器手段对活性炭的微观结构进行检验或试验,准确判定活性炭的专业用途,或对活性炭的应用效果寻求科学合理的理论解释,为新产品的开发提供理论指导。迄今为止在这一方面尚未形成一个统一的、可被世界大多数从业企业认可的试验和检验标准;三是对活性炭的应用效果进行实验室模拟评价和质量检验,包括应用工艺条件的试验、使用寿命的实验检验、再生技术的试验评价等,以往这一方面的工作多由工艺实验人员来进行,近年来随着一些国家相继制订相关的标准试验方法或应用性能指标体系,质检人员的参与及主持已成为一种发展趋势。

下面将按照上述三个工作范畴进行逐一介绍,以期从业人员对煤质活性炭的质检工作有一个全面的认识。

一、煤质活性炭的一般性质检

煤质活性炭的一般性质检项目包括三类——物理性能检验项目、吸附性能检验项目和化学性质检验项目,已形成相对固定的、能被世界上大多数活性炭制造、应用和研究人员认可的标准试验或检验方法。

1、煤质活性炭的物理性能检验项目和检验标准方法

(1)物理性能检验项目

一般将活性炭的水分含量、灰分含量、强度(有时指机械耐磨强度,有时指抗碎裂强度)、粒度分布、表观密度(或称装填密度)、漂浮率、着火点、挥发物含量等项目归于物理性能检验范畴,当将活性炭的“化学性质”认为是“化学纯度”时(这种倾向多存在于活性炭的应用行业中),有时将其中的灰分含量和挥发物含量归属于活性炭的化学性质检验范畴。

活性炭的应用目的不同,对物理性能的要求会有所不同(这种不同不仅指性能指标,还包括项目的数量),例如用于水处理的颗粒活性炭一般要求测试漂浮率、水分、强度、灰分、装填密度、粒度分布等项目,当用户指定采用粉状活性炭时,一般不测试强度和漂浮率;当活性炭用于溶剂回收用途时,一般需检测着火点、水分、强度、装填密度和粒度分布【1】

(2)标准检验方法

煤质活性炭物理性能的检验方法,世界各国的执行标准均大同小异,检验结果的可比性较好。虽然如此,由于各国标准的细节性方法不同,检验结果会发生系统性差异,这一点亦应引起质检人员的充分关注。

A、关于灰分产率(多称为灰分含量,这是一种不确切的称谓)。活性炭结构中的灰质主要由金属及非金属元素的氧化物、氢氧化物及盐类的形态存在,检测结果的“灰分”是指活性炭在空气中被彻底灰化之后的“灰分产率”,此时得到的灰质已不是活性炭中的原始灰质成分,而是经由氢氧化物脱水、盐类分解、充分氧化等反应过程之后残留的反应产物,从这一点来讲,日本标准【2】中用“灼烧残分”来替代“灰分”的说法更为准确。

各国标准中,灰分试验所采用的最高温度是不同的。美国标准[3]规定值为625?675;日本标准规定为800?900;中国标准[4]为775?825(由于国内煤质活性炭企业对此温度范围有异议,目前大多数仍沿用旧国标方法进行检测,采用820?860)考虑到温度越高,原始灰质的热分解反应越彻底这一现实情况,采用上述三个国家的标准进行检测时,日本方法检测值一般最低,其次是中国方法,美国方法的检测值一般最高。所以,当活性炭的出口量对象国家采用美国标准对产品进行验收时,应注意将灰分的实际控制值低于订单灰分最高限值1%左右才能满足订单要求,除非供货企业采纳美国方法来检验总灰分产率。

旧国标及日本标准检测活性炭的灰分时耗时最短,新国标和美国标准耗时较长,建议质检人员对不同炭样分别采用新、旧国标和美国标准进行对比测试得到灰分产率的对照结果和统计差值、统计曲线、回归方程式,之后当采取同一地区原煤制造活性炭时,采用旧国标方法快速测定灰分,再经换算结果判断灰分产率是否符合用户的订单要求。

 

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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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