3 堆积重（g/l） 450~600 ccl4吸附率（％）灰分（％） ~6 水分（％）

　　900，

　　1000 亚甲蓝（mg/g）

　　180，

　　220 CC4吸附率（％）

　　60，

　　70 堆积重（g/） 410~530 苯吸附率（％）

　　32，

　　38，

　　42 灰分（％） ~8 强度（％）

　　900，

　　1000，

　　1050 亚甲蓝（mg/g）

　　180，

　　200，

　　240 灰分（％） ~5 堆积重（g/） 400~550 强度（％） 90~98 水分（％）

　　80，

　　100，

　　120 粒度（目） 100，200，325 碘值（mg/g）

　　800，

　　900，

　　3 3-1。 表3-1 各种活性炭产品年产量 t/a 序号 产品种类 合 计 1 压块破碎活性炭 000 2 柱状活性炭 1000 3 脱色活性炭 12000 4 粉状活性炭 总 计 0000 3.3 产品方案特点 本项目生产的煤基活性炭产品是以内蒙古乌海市矿区优质原料煤为原料加工的高附加值、高技术含量的煤炭深加工产品，产品主要用于水处理等环保领域。因此，从原料角度考虑，本项目是煤炭深加工项目，符合国家及内蒙古自治区的产业调整政策。从产品应用角度考虑，本项目是环保项目，主要用于饮用水的深度净化、废水和废气的处理，保护人类的生存环境，是目前国家大力提倡和鼓励发展的项目。从产品竞争力角度考虑，由于本项目原料拟采用灰分含量为2～3％第四章 工艺技术方案 4.1 工艺技术方案的选择 4.1.1 原料路线确定的原则和依据 生产活性炭的原料很多，从理论上讲所有含碳材料均可用于活性炭生产。早期活性炭生产主要采用的是木质原料，如木炭、炭化木屑等，随着活性炭制造技术的不断发展，特别是气体活化法技术的工业应用，坚果壳（其中主要是杏壳和椰壳）开始作为活性炭生产原料用于不定形颗粒活性炭的生产。第二次世界大战后，活性炭的应用领域日趋广泛，需求量不断扩大，以煤为原料生产的活性炭产品由于原料来源广泛、品种多、价格相对低廉，因而在活性炭总生产量中所占比重不断增多，进入二十世纪九十年代后，煤基活性炭年生产量已占世界活性炭年总产量的2/3左右。我国的情况与世界大体一样，据统计，2005年中国活性炭年总产量约31万t，居世界第二位，而煤基活性炭的年总产量约22万t，占世界活性炭总产量的2/3强。 生产煤基活性炭的原料煤很多，从生产原理来说，几乎所有类型的煤均能用于活性炭的生产，但不同煤种生产的活性炭产品性能差距很大。考虑到活性炭制造工艺和制造设备的现有水平，以及生产成本和产品性能等多方面因素的限制，目前世界上能用于活性炭生产的煤种主要有无烟煤、长焰煤、弱粘煤、不粘煤、褐煤和泥煤等，且对原料煤灰分要求十分严格，一般要求灰分

　　6％，且越低越好。因此，虽然我国煤炭资源十分丰富，但能用于目前煤基活性炭生产的原料煤种并不多，在我国现有煤炭资源中，无烟煤和某些烟煤质量较好，甚至有些品牌是世界少有的优质煤种，所以我国生产活性炭最常用的原料煤是无烟煤、不粘煤和长焰煤。 活性炭的成孔机理研究表明，不同的煤种采用合适的生产工艺，能生产出不同性能的活性炭产品，因此原料煤的选择一方面要考虑其品质优良、来源稳定、价格低廉等因素，同时也应考虑其生产工艺、产品性能及产品在国内外市场的竞争力。 考虑到本项目所在地位于地区，拥有丰富的煤炭资源，在厂址附近即有附近、松树头等大型煤田，其煤种主要为烟煤，各项指标均符合活性炭生产对原料煤的要求，并且储量丰富，实验室研究和工业生产均证明，以内蒙古乌海市矿区所产原料煤生产的煤基活性炭产品，品质优良，性能独特，因此本项目推荐采用附近煤进行活性炭生产。 4.1.2 工艺技术方案确定的原则 一般来说，建设项目工艺技术方案的选择应遵循以下主要原则： （1）技术上成熟、先进、可靠，并尽量立足于国内现有设备；能满足的产品方案中各类活性炭产品包括高档活性炭产品的生产要求；化学物理活化法 图-1 原煤破碎活性炭生产工艺流程框图 图-2 柱状活性炭生产工艺流程框图 图-3 压块活性炭生产工艺流程框图 图-4 球状活性炭生产工艺流程框图 图4-5 煤基粉状活性炭生产工艺流程框图 煤基粉状活性炭主要用于上、下水处理、垃圾焚烧烟气净化处理及土壤改良等，由于售价较低，因此单独生产煤基粉状活性炭，经济上常常不可行，所以国内基本没有单独生产煤基粉状活性炭的生产厂商。目前，煤基粉状活性炭产品基本来源于煤基颗粒活性炭生产厂商在生产颗粒活性炭的同时产生的筛下物，这些筛下物被磨成粉制成粉状活性炭作为副产品销售。 据了解，国外煤基粉状活性炭生产企业仅有nort公司，该公司用泥炭生产煤基粉状活性炭用于垃圾焚烧烟气的净化处理，因此本工艺只对价格非常低廉的原料煤诸如泥炭较为适用，本项目不推荐采用此种工艺。 4.1.4.4 本项目活性炭生产工艺流程的确定 本项目拟定的原料煤附近煤和松树头煤均为弱粘结性烟煤，难以满足球状活性炭生产工艺对原料煤的要求，但能够满足柱状活性炭和原煤破碎活性炭生产工艺对原料煤的要求，同时这些低变质程度的烟煤可以通过配煤方案满足压块活性炭生产工艺对原料煤粘结性的要求。因此，根据本项目拟定的原料煤特性和产品方案，综合上述国内外煤基活性炭生产工艺流程的比选，推荐本项目生产工艺方案采用压块活性炭、柱状活性炭和原煤破碎活性炭3种生产工艺，主要生产高、中、低档各种规格的煤基压块破碎颗粒活性炭、柱状活性炭和原煤破碎颗粒活性炭，同时副产一定数量的粉状活性炭。国内外煤基活性炭生产工艺比较见表4-2，本项目拟定的活性炭生产工艺流程框图见图4-6、4-7。 表-2 国内外煤基活性炭生产工艺流程比选小结  图-6 项目活性炭生产工艺流程框图 图-7 项目活性炭生产工艺流程框图4.1.5 项目工艺技术来源 按照选定的活性炭生产工艺流程，同时借鉴国内外先进的活性炭生产工艺技术，本项目工艺技术首先立足国内现有成熟的生产设备和最新开发的技术成果，同时在关键工艺技术和生产设备方面考虑引进世界活性炭行业新的先进生产技术和生产设备。经综合比较后，选择起点高、工艺先进、产品质量优良、生产成本低及经济效益好的生产技术和生产设备，使项目建成后成为技术先进、经济效益好、竞争力强的大型煤基活性炭企业。 根据项目确定的活性炭生产工艺流程，本项目活性炭生产过程主要包括备煤工序、成型工序、炭化工序、活化工序、成品处理工序，下面分别加以说明。 4.1.5.1 备煤工序 备煤工序主要是对活性炭生产所用的原料煤进行处理以保证后续工序的正常运行。在备煤工序，用于压块破碎活性炭和柱状活性炭生产的计量原料煤经破碎、磨粉后，送往成型工序进行成型处理；用于原煤破碎活性炭生产的原料煤被破碎至合格粒度后送往炭化工序进行炭化。 原料煤的破碎 依据本项目选用的生产工艺方案，生产原煤破碎活性炭的原料煤需先经过破碎至合格粒度后再送至炭化工序进行炭化生产，生产压块破碎活性炭和柱状活性炭的原料煤需先经过破碎达到合格粒度再送至磨粉工序，即原煤破碎是本项目生产的第一道工序。 原料煤的磨粉 磨粉是为成型造粒做准备，磨粉工序的要求应该是在工业条件允许的情况下尽可能把原料煤磨得细一些，这样可以使原料均匀，增大煤粉的外表面积，捏合时在水和粘结剂的存在下产生界面化学凝聚，易于成型和提高产品强度。对于本项目，一般要求煤粉的细度为95%以上通过180目即可完全达到生产工艺要求。 4.1.5.2 成型工序 成型工序就是在专用的成型造粒设备中对煤粉进行加工，使之具备工艺要求的性能和形状。在成型工序，用于进行压块活性炭生产的原料煤粉要被压成块状后破碎再送往炭化工序进行炭化，用于柱状活性炭生产的原料煤粉与粘结剂、水捏合均匀后被挤压成条状，再经风干后送往炭化工序进行炭化。 压块 压块成型工序就是将原料煤粉加入压块成型机的成型模具内，在高压条件下，通过煤中的粘结性组分的粘结力、煤分子之间的吸引力及煤中的粘结性组分在高压条件下发生的热缩聚，将物料压成具有一定强度的块状或片状颗粒。由于压块成型机压出的块状或片状颗粒粒度较大，因此还需要通过破碎筛分（大块返回破碎，筛下物返回压块机）制成符合粒度工艺要求的不定形颗粒。 捏合（柱状活性炭） 捏合工序对最终产品的强度、外观及产品的得率都有很大影响，其过程是将一种或两种煤粉与一定数量的粘结剂和水（采用催化活化法时则同时添加一定数量的催化剂）在一定温度下进行充分混合并搅拌一定时间，使加入的粘结剂和水与煤粉经过充分的浸润、渗透和分散均匀，煤粉在粘结剂和水的存在下产生界面化学凝聚成膏状物料，具有挤压变形的可塑性，易于成型和提高产品强度。 挤条（柱状活性炭） 挤条过程是将捏合好的煤膏送入成型机，使物料在高压下通过一定规格的模具，煤膏在高压下发生复杂的弹性与塑性变形，最终成条状被挤出。 风干（柱状活性炭） 刚成型好的炭条由于温度较高，并含有一定的水份，质地柔软，强度较差，所以必须通过一定时间的自然风干使存在于物料内部的水份扩散到物料表面并被蒸发除去，同时物料被冷却至常温。物料在风干过程中由于水份的除去、物料的冷缩及物料内部的界面化学凝聚，使得物料内部结构致密化，从而达到炭条硬化并提高强度的目的，使物料在运输储存及炭化时不发生碎裂和粉化现象，保证后续生产和最终产品的质量。 风干采用自然堆放法将物料水平铺放于光洁的水泥地面之上，铺放厚度为3~5cm。风干时间一般为4~8个小时。 4.1.5.3 炭化工序 炭化工序是气体活化法生产活性炭过程中的重要工序之一，该过程是把原料隔绝空气加热，使非碳元素减少，ku体育以生产出适合活化工序所需要的碳质材料的工序，是活化前的主要准备与基础。炭化工序包括成型物料的炭化和炭化尾气处理两部分。 （1）成型物料的炭化 炭化工序实际上就是物料在低温条件下的干馏，在该过程中，物料在一定的低温范围内和隔绝空气的条件下逐步升温加热，物料中的低分子物质首先挥发，然后煤及煤焦油沥青分解和固化。整个炭化过程中物料会发生一系列复杂的物理变化和化学变化，其中物理变化主要是脱水、脱气和干燥过程；化学变化主要是热分解和热缩聚两类反应。物料在热分解和热缩聚反应过程中析出煤气和煤焦油，物料中的有机化合物的氧键结合基被破坏，氧元素以h2o、co、co2等气体析出，同时形成芳香族化合物和交联的高强度碳分子结构固体；在炭化过程中，由于物料在高温分解时将氧和氢等非碳物质排出，失去氧氢后的碳原子则进行重新组合，形成具有基本石墨微晶结构的有序物，这种结晶物由六角形排列的碳原子平面组成，它们的排列是不规则的，因此形成了微晶之间的空隙，这些空隙便是炭化料的初始孔隙。因此，炭化的目的就是使物料形成容易活化的二次孔隙结构并赋予能经受活化所需要的机械强度。对物料炭化的要求就是通过炭化所得的炭化料外观要达到一定的规格和ku体育形状要求，内部结构上要具有一定的初孔结构，同时要具有较高的机械强度。 炭化工艺控制的主要操作条件包括炭化温度、炭化终温、物料的升温速度、加料速度及炭化时间。 （2）炭化尾气处理 成型物料的炭化过程产生炭化尾气，炭化尾气的组成主要为两部分：一部分为炭化时外加燃料热源燃烧产生的高温加热气体，主要成分为co2、h2o、n2及少量的so2和co；另一部分为成型物料炭化热分解时所产生的挥发物组份，诸如co、h2、ch4、烷烃、烯烃、煤焦油等。炭化尾气中含有少量有毒有害物质，这些气体直接排入大气将给周围环境造成污染，因此炭化尾气需要经过处理才能直接排入大气。 目前，炭化尾气处理采用的方法主要有两类，一类是焚烧法，一类是电捕集器法。 焚烧法是使炭化尾气进入焚烧炉，在800~950℃的高温条件下并有过量空气的气氛中充分燃烧，将可燃气体及有害物质全部燃烧成co2后排入大气。焚烧炉可用煤气加热也可用煤加热，燃烧产生的热量通过废热锅炉进行回收产生蒸汽。这种方法投资少，操作简单，可以将对环境有害的物质彻底脱除，不留环境隐患，同时可以产生项目生产所需要的蒸汽。焚烧法主要流程如图4-8所示。 图4-8 焚烧法处理炭化尾气流程示意图 电捕集器法是采用成套工艺设备通过捕集、回收、燃烧、净化等过程将炭化尾气净化排入大气。这种处理方式借鉴于焦化厂的焦炉气处理方法，从炭化炉排出的炭化尾气首先通入直冷塔，用水直接喷淋将温度从500~600℃降80~85℃；再通入间冷塔进一步冷却至25~40℃，在此处煤气与焦油、水、焦油渣等分离。分离下来的焦油、水及焦油渣一起进入焦油氨水澄清池，经澄清分离后上层的水可用泵打回直冷塔喷淋，中层的焦油可通过液面调节器流出用来进一步精制，下层的焦油渣可用刮板运输机运出。其余煤气经鼓风机后进入电捕焦油器，在此处将煤气中悬浮的焦油雾滴捕集，煤气再经焚烧回收热量后排空或用作燃料气燃烧利用（如用作燃料气需进一步净化处理）。电捕集法处理炭化尾气主要流程如图4-9所示。 在焦化行业处理荒煤气的流程中使用的是氨水进行喷淋冷却，处理过程更为复杂，可得到多种副产品，但投资庞大，一般在生产规模较大规模的焦化厂中才会

　　GB T 32610-2016_日常防护型口罩技术规范_高清版_可检索.pdf