产万吨煤基活性炭项目机器配置方案附工艺流程

1、年产2万吨煤基活性炭工程的机器配置方案及工艺流程.建设内容拟建工程的基本情况见表1。表错误！文档中没有指定样式的文字。拟建工程的基本情况简况说明工程名称2万吨/年煤基活性炭建设工程建设性质新建建设地点建设单位法人代表投资规模总投资人民币18631万元，环保投资约865万元，占工程总投资的4.6%生产规模建设一期2万吨/年煤基活性炭，其中柱状活性炭1.6X104t/a，原煤破碎活性炭 2000t/a，粉状活性炭2000t/a。米用气体活化法生产工艺，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。职工人数工程总定员231人，其中生产工人198人，技术及行政人员33人工作时间及 工

2、作制度活化车间和配套废热锅炉房工作制度为每年330d，每天24h，4班3运转；原料 制备车间、成品包装车间工段工作制度为每年300d，每天16h，2班制；炭化车 间、炭化车间废热锅炉房、炭化料筛分工段、成品破碎筛分工段、成品制粉工段、 成品酸洗干燥丁段丁作制度为每年300d，每天24h，3班制占地面积工程总占地133339m2，总建筑面积82346.3 m2，绿化面积16882.3m2， 绿化率12.66%建设周期建设周期为15个月，预计2014年投产生产规模：建设1条年产活性炭2万吨生产线。拟建工程的产品方案见表错误！文档中没有指定样式的文字。1。表错误！文档中没有指定样式的文字。1拟建工程

3、产品方案序号产品名称产品类别单位产量1柱状活性炭主产品t/a160002原煤破碎活性炭主产品t/a20003粉状活性炭主产品t/a2000合计t/a200001、工程组成 拟建工程工程组成见表1.1。表错误！文档中没有指定样式的文字。1工程工程组成类 别工程主要设施主 体 工 程原 料 工 段 车 间备 煤 工 序原煤破碎1台PG400 X 250对辊破碎机，2台TD-75皮带运输机，1个 50m3原煤料仓，1个50m3合格粒径原煤料仓，1台YK15353 筛分机，配套1套FSMC4X120B袋式除尘器压块炭煤 粉制备1台ZPG600X400对辊破碎机，5台皮带运输机，1个140m3 原料仓，

4、1个140m3干煤粉料仓，1个20m3混合料仓，3套3R2715 R型雷蒙磨成型车间3台GFZL-700双缸双柱造型压力机，1台密封链式输送机，3 台螺旋给料器炭 化 车 间炭化工序4台1.5x16m内热式回转炭化炉，4台GDG-No9回转炭化炉 高压风机，2台16000X3000X3000炭化炉尾气焚烧炉，配套 2台4t/h炭化炉尾气废热锅炉，配套4台FSMC4X60B袋式除 尘器，4台V=132m3炭化料料仓，4台皮带输送机活 化 车 间活化工序8台斯列普活化炉，配套2台活化炉尾气焚烧炉，配套2台10t/h 活化炉尾气废热锅炉，2套燃烧尾气处理系统，8台V=132m3 活化料料仓，8台斗式

5、提升机成 品 后 处 理成品后处理工 序1台2PG400X250对辊破碎机，2台2MVS1018筛分机，1个 V=7.5m3铸石衬里酸洗槽，1个V=48m3碱中和池，1台3R2715 R型雷蒙磨，1台PBF650水平真空带式过滤机，1台HZG-1500 内热式热风烘干转炉，1台V=12m3成品粉炭料仓公 用 工 程给水系统厂内设环状生产、消防给水管网。生活、生产用水来自工业园 区水厂。本工程生产新鲜水用量为1172.6m3/d。排水系统厂内采用清污分流制，生产废水经厂区污水处理站处理后回用 于生产，不外排。生活污水经化粪池、隔油池预处理后排入市 政污水处理厂。供热系统新建燃煤锅炉房1座，选用2

6、台10t/h燃煤蒸汽锅炉（1用1 备，型号为 DZL10-1.25-A II，Q=10t/h，P=1.25MPa）供电系统全厂总装机容量3059kW，工作容量为2868kW，新建10 kV 变电所1座，变电所内附2所10/0.4kV车间变电所公共建筑新建综合办公楼、食堂、倒班宿舍、浴室等中心化验室和研发中 心由气相吸附分析、液相吸附分析、原料分析、气体分析、水质 分析五个部分组成，同时设置天平室、样品准备间、样品间及 更衣室和办公室、洗手间等附属辅助设施组成环 保 工 程废气1台粉碎机室脉冲袋式除尘器、3套双碱法脱硫除尘设备废水建设1座污水处理站，主要处理含悬浮物的生产废水，设计处 理规模为1

7、30m3/h，采用混凝沉淀+活性炭吸附处理工艺，污水 处理站出水回用于车间冲洗、脱硫除尘补充水、洒水降尘、绿 化等，不外排。生活污水经化粪池、隔油池预处理后经自建地埋式一体化设备 处理后排入温宿循环经济产业园污水处理厂集中处理。地下水采用分区防渗措施，设立地下水监控井，制定地下水监测计划噪声对高噪声设备米用隔声、消声、减振等措施固体废物废酸、污水处理站污泥等危险废物委托有资质单位处理，除尘 器收集尘回用于备煤，脱硫废渣和粉煤灰外售环境风险设置一座4000m3事故水池绿化绿化面积16882.3m2，绿化率12.66%储 运 工 程封闭贮煤场新建封闭式贮煤场，占地面积为22036m2，最大储煤量6

8、352t， 最大储存期30d，米取洒水抑尘措施库房新建库房，主要用于原料及产品储存储罐区1 个煤焦油贮罐(DN4500,H=6500,VN=100m3)一、拟建工程工艺流程及产污环节分析本工程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。现详细介绍如下：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。（1）原料煤的破碎依据本工程选用的生产工艺方案，生产原

9、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，即原煤破碎是本工程生 产的第一道工序。（2）洗精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 尽可能把洗精煤磨得细一些，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 工程，一般要求煤粉的细度为95%以上通过200目即可完全达到生产工艺要求。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

10、，用于进行挤压活性炭生产的原料煤粉要被挤压成条 状后破碎再送往炭化工序进行炭化，再经烘干后送往炭化工序进行炭化。2.1捏合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 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。2.1.1挤条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

11、出。（1）风干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 35cm。风干时间一般为48个小时。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

12、减少，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。3.1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十馏，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

13、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。3

14、.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。本工程采用焚烧法处理炭化尾气。焚烧法是使炭化尾气进入焚烧炉，在800950C的高温条件下并有过量空气 的气氛中充分燃烧，将可

15、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， 同时可以产生工程生产所需要的蒸汽。焚烧法处理炭化尾气流程示意图见图2-1。天然气天然气蒸汽焚烧炉焚烧尾气+余热锅炉焚烧尾气小脱硫装置林净化右土炭化烟囱 焚烧尾气煤i炭化炉| 一炭化尾气*图2-1焚烧法处理炭化尾气流程示意图4、活化工序活化工序是活性炭生产过程中最关键的工序，它直接影响到活性炭的性能、 成本和质量，活化工序也是活性炭生产过程中操作复杂、投资较大的核心部位。气体活化法的活化工序是用活化气

16、体和碳发生氧化还原反应，侵蚀炭化物的 表面，同时除去焦油类物质及未炭化物，使炭化料的微细孔隙结构发达的工序。 由于炭化料在生产过程中已经具备了基本的孔隙结构和一定数量的比表面积，但 是距活性炭所要求的技术指标相差甚远。活化就是在保持炭粒一定强度的前提下， 通过工艺措施使炭化料具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，达到活性炭所要 求的技术性能。根据工程确定的活性炭生产方法，本工程活性炭生产方法确定为气体活化法。 气体活化法生产煤基活性炭，无论采用什么设备，其基本原理都是一致的，即采 用水蒸汽、烟道气（主要成分为CO2）或其混合气体等含氧气体作为活化剂，在 高温下与炭接触发生氧化还原反应进行活化，生

17、成一氧化碳、二氧化碳、氢气和 其它碳氢化合物气体，通过碳的气化反应（“烧失”）达到在碳粒中造孔的目的。 其主要化学反应式如下： TOC o 1-5 h z C+2H2O 2H2+CO218kcalC+H2O H2+CO31kcalCO2+C 2CO41kcal从上述三个化学反应式可以看出，三个反应均是吸热反应，即随着活化反应 的进行，活化炉的活化反应区域温度将逐步下降，如果活化区域的温度低于 800C，上述活化反应就不能正常进行，所以在活化炉的活化反应区域需要同时 通入部分空气与活化产生的煤气燃烧补充热量，或通过补充外加热源，以保证活 化炉活化反应区域的活化温度。活化反应属于气固相系统的多相反

18、应，活化过程中包括物理和化学两个过程， 整个过程包括气相中的活化剂向炭化料外表面的扩散、活化剂向炭化料内表面的 扩散、活化剂被炭化料内外表面所吸附、炭化料表面发生气化反应生成中间产物 （表面络合物）、中间产物分解成反应产物、反应产物脱附、脱附下来的反应产物由炭化料内表面向外表面扩散等过程。目前的研究表明，活化反应通过以下三个阶段最终达到活化造孔的目的。第一阶段是炭化时形成的但却被无序的碳原子及杂原子所堵塞的孔隙的打 开，即高温下，活化气体首先与无序碳原子及杂原子发生反应。第二阶段是打开的孔隙不断扩大、贯通及向纵深发展，孔隙边缘的碳原子由 于具有不饱和结构，易于与活化气体发生反应，从而造成孔隙的不断扩大和向纵 深发展。第三阶段是新孔隙的形成，随着活化反应的不断进行，新的不饱和碳原子或 活性点则暴露于微晶表面，于是这些新的活性点又能同活化气体的其它分子进行 反应，微晶表面的这种不均匀的燃烧就不断地导致新孔隙的形成。活化工艺