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活性炭活化原理|鶴壁市恒科儀器儀表有限公司
活性炭活化原理
活性炭活化原理
一、工作原理
采用水蒸汽、煙道氣(主要成分為CO2)或其混合氣體等含氧氣體作為活化劑,在高溫下與炭接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)行活化,生成一氧化碳、二氧化碳、氫氣和其它碳?xì)浠衔餁怏w,通過碳的氣化反應(yīng)(“燒失”)達(dá)到在碳粒中造孔的目的。其主要化學(xué)反應(yīng)式如下
C+2H2O 2H2+CO2—18kcal ①
C+H2O H2+CO—31kcal ②
CO2+C 2CO—41kcal ③
上訴三個化學(xué)反應(yīng)均是吸熱反應(yīng),即隨著活化反應(yīng)的進(jìn)行,活化爐的活化反應(yīng)區(qū)域溫度將逐步下降,如果活化區(qū)域的溫度低于800℃,上訴活化反應(yīng)就不能正常進(jìn)行,所以在活化爐的活化反應(yīng)區(qū)域需要同時通入部分空氣與活化產(chǎn)生的煤氣燃燒補充熱量,或通過補充外加熱源,以保證活化爐活化反應(yīng)區(qū)域的活化溫度
活化反應(yīng)屬于氣固相系統(tǒng)的多項反應(yīng),活化過程中包括物理和化學(xué)兩個過程,整個過程包括氣相中的活化劑向炭化料外表面的擴散、活化劑向炭化內(nèi)表面的擴散、活化劑被炭化料內(nèi)外表面所吸附、炭化料表面發(fā)生汽化反應(yīng)生成中間產(chǎn)物(表面絡(luò)合物)、中間產(chǎn)物分解成反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)產(chǎn)物脫附、脫附下來的反應(yīng)產(chǎn)物由炭化料內(nèi)表面向外表面擴散等。
活化反應(yīng)通過以下三個階段*終達(dá)到活化造孔的目的。
1、炭化時形成的但卻被無序的碳原子及雜原子所堵塞的孔隙的打開,即高溫下,活化氣體首先與無序碳原子及雜原子發(fā)生反應(yīng)。
2、打開的孔隙不斷擴大、貫通及向縱深發(fā)展,孔隙邊緣的碳原子由于具有不飽和結(jié)構(gòu),易于與活化氣體發(fā)生反應(yīng),從而造成孔隙的不斷擴大和向縱深發(fā)展。
3、新孔隙的形成,隨著活化反應(yīng)的不斷進(jìn)行,新的不飽和碳原子或活性點則暴露于微晶表面,于是這些新的活性點又能同活性氣體的其他分子進(jìn)行反應(yīng),微晶表面的這種不均勻的燃燒就不斷地導(dǎo)致新孔隙的形成。
活化工藝控制的主要操作條件包括活化溫度、活化時間、活化劑的流量及溫度、加料速度、活化爐內(nèi)的氧含量等。
炭化料經(jīng)破碎篩分,篩選合格炭粒作為活化原料,太粗的炭粒返回破碎篩分,太細(xì)的炭粒返回作為燃料使用,合格炭粒由斗提機提升到活化爐爐頂部加入爐內(nèi),借助炭化料的重力緩慢加入,炭每隔一定時間加入活化爐的爐內(nèi),與送入的過熱蒸汽反應(yīng),炭在逐步下降過程中被蒸汽加熱干燥,實現(xiàn)活化,*后經(jīng)冷卻由*下端卸料口隔一段時間卸出。水蒸氣先經(jīng)預(yù)熱至300~400℃送至活化管內(nèi)作為活化介質(zhì),與炭化料并流由上而下,在流動過程中不斷與炭粒接觸,經(jīng)過一系列活化反應(yīng),在活化管下部燒失炭變成水煤氣,水煤氣與活化炭一同進(jìn)入冷卻段后在分離管內(nèi)被分離出來,由下連煙道送到底部活化管外爐膛燃燒,由二次空氣管吸入空氣以滿足燃燒需要,燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?,通過蓄熱室將熱量傳遞給格子陣進(jìn)行熱交換,維持爐溫,使活化
反應(yīng)繼續(xù)不斷地進(jìn)行。
活化后的炭料經(jīng)冷卻后,破碎篩分,成品出售,細(xì)炭回收進(jìn)入粉狀活性炭工序,生產(chǎn)副產(chǎn)品粉狀活性炭。
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