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      脫硫脫硝活性炭成型的化工工藝條件

      2020-09-10 07:22:44楊曉卿
      關(guān)鍵詞:脫硝脫硫活性炭

      楊曉卿

      摘 要:脫硫脫硝活性炭具備良好的市場(chǎng)前景,生產(chǎn)合格的活性炭是企業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)。筆者以煤質(zhì)脫硫脫硝活性炭為研究對(duì)象,在了解其吸附原理的同時(shí),探討影響脫硫脫硝活性炭成型的工藝因素,主要集中在與原料強(qiáng)度(下文未提到)、原料及配比、粘結(jié)劑、溫度等產(chǎn)生的影響。

      關(guān)鍵詞:活性炭;脫硫;脫硝;工藝條件

      煤質(zhì)顆?;钚蕴康姆N類較多,其中脫硫脫硝活性炭是吸附性能較好的一種??梢愿咝针姀S、鋼鐵廠、鍋爐房等生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的尾氣,雖然名為脫硫脫硝,實(shí)際上,除了有效去除硫化物與硝化物之外,還可以用來(lái)吸收汞、砷、脫二惡英等有害物質(zhì),大大降低空氣中的污染。脫硫脫硝活性炭相比于破碎壓塊炭,雖然吸附原理相同,但脫硫脫硝活性炭中孔的比例更多,吸附性更強(qiáng),而且耐壓性、耐磨性更強(qiáng)。

      1 脫硫脫硝活性炭的工藝流程

      1.1 備煤與磨粉

      備煤負(fù)責(zé)原煤的輸送。脫硫脫硝活性炭的原料是焦煤與焦粉的混合物,焦煤與焦粉經(jīng)過(guò)干燥處理之后,按照一定的配比之后,由皮帶輸送機(jī)、提升機(jī)將原煤運(yùn)輸?shù)脚涿簜}(cāng)儲(chǔ)存。通過(guò)定量給料機(jī)、提升機(jī)將其送至磨機(jī),根據(jù)生產(chǎn)要求,需要實(shí)現(xiàn)200目的煤粉,之后經(jīng)風(fēng)選后,送入煤粉高位倉(cāng)。

      1.2 成型工序

      成型需要在焦煤、焦粉的基礎(chǔ)之上增加焦油與水,這樣可以增強(qiáng)活性炭的粘結(jié)性。將煤粉、焦油同時(shí)送入攪拌機(jī),進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。攪拌均勻之后進(jìn)行捏合,成為膏狀。接著通過(guò)造粒機(jī)進(jìn)行碾壓成型,成型后的活性炭經(jīng)過(guò)干燥后,皮帶運(yùn)輸至炭化區(qū)域。

      1.3 炭化工序

      炭化是為了加強(qiáng)活性炭的孔隙結(jié)構(gòu),還有助于活性炭強(qiáng)度的增加。外熱式炭化爐是主要的加工設(shè)備,整個(gè)炭化過(guò)程分為三個(gè)階段,分別是干燥階段、預(yù)炭化階段、炭化階段。活性炭炭化可以大量的將揮發(fā)份揮發(fā)出去,經(jīng)由管道引出,至焚燒爐內(nèi)燃燒。焚燒爐除了進(jìn)行尾氣處理,還可以為保持炭化爐使用溫度。

      1.4 活化工序

      活化是活性炭制備過(guò)程中的最后環(huán)節(jié),為的是可以將炭化過(guò)程中空隙內(nèi)的殘留物清除出去,以增大活性炭的孔隙,甚至產(chǎn)生新的孔隙,進(jìn)而優(yōu)化活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)。以水蒸氣進(jìn)行活化為例,涉及到的化學(xué)反應(yīng)式為:

      C+H2O=CO+H2

      C+O2=CO2+Q

      C+CO2=2CO

      經(jīng)過(guò)炭化后合格的活性炭經(jīng)由皮帶輸送機(jī)、斗提機(jī),進(jìn)入活化爐內(nèi),在這個(gè)過(guò)程中活性炭需要先進(jìn)行預(yù)熱、補(bǔ)充炭化、活化,再經(jīng)冷卻。從化學(xué)反應(yīng)式可以看出,炭化料可以被氧氣、水蒸氣以及二氧化碳活化,

      1.5 冷卻包裝工序

      經(jīng)活化合格的產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)滾筒冷卻器進(jìn)行降溫,之后再由皮帶輸送機(jī)與斗提機(jī)將其送至包裝車間,進(jìn)行篩分包裝。

      2 影響脫硫脫硝活性炭成型的工藝條件因素

      2.1 原料及配比對(duì)產(chǎn)品成型的影響

      脫硫脫硝活性炭的性能與原材料有著最直接的關(guān)系。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是原料煤的品種,二是原料煤的配比。實(shí)踐證明,只有一種原料生產(chǎn)的活性炭,在成品性能方面與要求相差較多。本次采用小實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行,原料煤的種類分別為:A:陽(yáng)泉區(qū)域無(wú)煙煤;B:大同區(qū)域弱粘煤;C:山西區(qū)域焦煤;D:神府區(qū)域長(zhǎng)焰煤。粘合劑均選用煤焦油[1]。具體脫硫脫硝的效果如表1所示:

      從表1可以看出,脫硫效果較為顯著的是以B:D=3:7、C:D=1:4的比例配比,脫硝效果較好的是B:D=3:7、B:C=5:1的比例,綜合兩個(gè)結(jié)果,選擇B:D=3:7的比例,即大同區(qū)域弱粘煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(30±5%),神府區(qū)域長(zhǎng)焰煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(70±5%)。在實(shí)際脫硫脫硝活性炭的生產(chǎn)中,應(yīng)該結(jié)合顧客的不同需求與企業(yè)自身實(shí)際情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。

      2.2 粘結(jié)指數(shù)造成的影響

      實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),有些品種的原料煤在炭化期間會(huì)形成大量的膠質(zhì),盡管所形成的的膠質(zhì)也會(huì)起到一定的粘結(jié)作用,但是僅考慮生產(chǎn)成本,不使用焦油混合時(shí),活性炭在無(wú)法成型,即造粒機(jī)無(wú)法有效的進(jìn)行碾壓。通常而言,在生產(chǎn)中不能選擇焦渣特性太大的主焦煤做原料,而應(yīng)選擇黏結(jié)指數(shù)較低的焦煤,雖然焦油用量增大,但是成型率更高,而且增大焦油比例后炭化過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。所以為了保證焦油使用較少的情況下,仍然具有高效的成型率,需要把握彼此的用量:表2為焦油用量對(duì)比表:

      其中,a表示焦煤,b表示焦粉,本公司焦油用量的現(xiàn)場(chǎng)比例約為25%。

      2.3 捏合溫度對(duì)成型產(chǎn)生的影響

      捏合過(guò)程需要在適宜的溫度下,物料的混合才能均勻,壓條效果最佳。以實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)煤粉加熱至60℃時(shí) ,在攪拌的過(guò)程中加入焦油,混合均勻之后,進(jìn)行出料壓條。如果過(guò)高就會(huì)引起原料內(nèi)水分蒸發(fā)加快,物料變干,降低與焦油的融合性;反之,則會(huì)對(duì)焦油產(chǎn)生影響,在沒(méi)達(dá)到與煤粉充分融合時(shí)就已經(jīng)凝固,影響后續(xù)的壓條成型。所以捏合過(guò)程的溫度達(dá)到60°

      2.4 造粒機(jī)溫度對(duì)成型的影響

      捏合過(guò)程需要進(jìn)行溫度控制,而造粒成型的過(guò)程也需要進(jìn)行溫度的控制。這是由于在捏合后,物料會(huì)發(fā)生冷卻的現(xiàn)象,導(dǎo)致壓條的后續(xù)過(guò)程壓力下降。所以相關(guān)的設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行蒸汽保溫,再結(jié)合對(duì)造粒機(jī)等磨具的提前預(yù)熱工作,會(huì)更容易成型,產(chǎn)品更加光滑、強(qiáng)度增強(qiáng)且不易裂開(kāi)。

      2.5 后氧化對(duì)產(chǎn)品性能的影響

      脫硫脫硝活性炭成型過(guò)程中,不能忽視性能的因素。活性炭的氧化工序?qū)γ摿蛎撓醯男阅苡兴绊?,如?數(shù)據(jù)顯示,后氧化后,活性炭的脫硝性能有所提高,但是脫硫效果略有下降[2]。所以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,需要結(jié)合客戶對(duì)產(chǎn)品性能的需求。

      煤粉的含水量對(duì)于壓條成型有一定的影響,通常而言,經(jīng)過(guò)加水后,煤粉的含水量保持在(30±5%)較為合適。這樣得到的壓條水分保持在10%~11%。

      3 結(jié)束語(yǔ)

      在分析了脫硫脫硝活性炭的原理之后,通過(guò)分析各種影響因素,得到長(zhǎng)焰煤與焦煤的以7:3的比例混合,加之1/3焦油,炭化爐溫度650℃,活化爐溫度850℃,制備過(guò)程后增加后氧化工序,可以均衡活性炭的脫硫脫硝性能,在保持耐磨度高的情況下,提高了脫硫脫硝的效率?;钚蕴吭谖磥?lái)的發(fā)展中,有廣闊的市場(chǎng),而中國(guó)活性炭市場(chǎng)的發(fā)展,還需要大型活性炭企業(yè)得到帶領(lǐng),進(jìn)而促進(jìn)活性炭企業(yè)的良性發(fā)展。

      參考文獻(xiàn):

      [1]李同川,牛和三.脫硫脫硝活性炭的研究[J].新型炭材料,2014(2):24.

      [2]陳春林.脫硫脫硝活性炭成型工藝條件研究[J].山西化工,2018(2):99-100.

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