活性炭厂可行性报告

1、活性炭厂可行性报告目录第一章活性炭概述 TOC o 1-5 h z 第二章活性炭分类2第三章活性炭的应用及市场前景 23.1活性炭应用2第四章活性炭制备方法84.1 活性炭制备原料 84.2活性炭制备方法 9第五章活性炭厂105.1生产工艺第六章结论14第一章活性炭概述活性炭是最早被应用的碳质材料，具有独特的孔隙结构和物化性 质，表现出吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再 生等特点。作为一种优良的吸附剂及催化剂载体，活性炭在化工、食 品、交通、新能源器件、医疗、农业、国防、环境保护等领域的应用越 来越广泛。20世纪初期开始工业化生产的活性炭，作为一种主要的工业 产品，目前在世界

2、范围内依然保持着不断发展的势头，据安部郁夫介 绍，在日本活性炭初期主要用于工业药品及食品等生产过程的脱色、精 制；从1970左右年开始，作为处理公害的一种手段，活性炭在处理废气 和净化废水方面的用量急剧增加；约在1990年之后，由于大城市及其周围地区自来水水源水质的恶化，开始大量使用煤质颗粒活性炭进行高度 的净水处理。随着科学技术的进步和国民经济的发展，特别是近年来各 国政府都加强了对环境的保护和治理力度，进一步推动了活性炭的研究 与开发，出现了许多具有特殊功能的新型活性炭材料，应用领域也不断 扩大，已广泛应用于环境保护、化学工业、交通能源、食品加工、湿法 冶金、药物精制、军事化学防护和人们的

3、衣食住行等各个领域，是国民 经济和国防建设必不可少的产品。活性炭这一古老而新颖的材料已显示 出良好的发展前景。活性炭是用生物有机物质（例如烟煤、石油、果壳、木屑、果核、竹基、油焦、茶叶残渣、橄榄油废料、稻壳、糠醛渣和农作物秸杆等）经炭化、活化制成的黑色多孔疏水性颗粒，由微晶碳和无定型碳构成，含有 数量不等的灰分。活性炭的成分与原材料和制备过程有关，大多数市售 的活性炭含碳约90溢右。第二章活性炭分类活性炭随着其外观形状、制造方法及用途等不同，有各种各样的名称。从外观形状上分类，市售的活性炭有表2-1中所示的一些名称；表2-2中为以制造方法为基础的活性炭的名称；可表 2-3为活性炭以使用的场合，

4、所涉及的范围很广。表2-1按活性炭的形状分类形状特征粉状活性炭除了以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外，还包括颗粒活性炭的粉化产物等颗粒活性炭从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种破碎状炭椰壳活性炭、煤质活性炭属于此类活性炭的外表而因破碎而具有棱角球形炭有将炭化物作成球形以后再活化及以球形树脂为原料生产的活性炭两种中空微球状炭大多以树脂为原料，有时直径在 50 m,以下使用时生成的粉末少纤维状活性炭以纤维状的物质为原料制成的活性炭。有丝状、布状及毡状几种蜂巢状活性炭挤压成型为蜂巢状的活性炭。压力损失小活性炭成型物有将活隹炭粉末附着在纸、不织布或海绵之类基材上的产品，以及将活性炭单独

5、地或者与其他材料一同复合加工成各种形状的成型物表2-2活性炭的主要用途气相用排气的处理、净化空气、溶剂回收、脱臭、气体的分离、脱硫脱硝、工艺气体的精制（二氧化碳气、少缩空气、氢气等）、半导体用气体的精制、分子筛、放射性气体的保持、调湿、调香、气 相色谱的充填剂、气体分析捕集剂、保鲜、除去臭氧、香烟过滤 嘴、天然气的吸附贮存等液相用上水的处理、高度净化水的处理、超纯水的制造、净水器、下水的处理、工厂排水的处理、脱色精制、除去异臭异味、净化血液、除去游离氯、回收黄金、电偶层电容器的电极材料、用于酿造、用于解毒等第三章活性炭的应用及市场前景3.1活性炭应用1、溶剂回收近年来，随着各种工业的发展，使用

6、溶剂的种类也越来越多。以丙 酮为首的各种溶剂，如甲苯、二甲苯等芳香族溶剂，醇类、酯类以及甲 基乙基甲酮（MEK）、异丁基甲基甲酮（M旧K）等溶剂，在合成纤维与合成树 脂工业、印刷业、纸加工业等领域中大量地使用着。同时，各种产业部 门还大量地使用着其他各种溶剂。如氟煌类及氯煌类有机化合物，用于 进行金属的脱脂洗涤及精密机器制造业中的基盘类洗涤；环己烯酮用于 磁记录媒体的制造；二氯甲烷用于制造摄影胶片等。防止这些溶剂在使 用过程中蒸发飞散，进行回收及无害化处理，从节约资源或者改善劳动 卫生条件、保护地球环境方面来看，是必不可少的事情。排气中所含的有机溶剂，大多数是在涂布、蒸发及干燥等工序中挥 发到

7、空气中的。除了不燃性的溶剂以外，由于受爆炸界限浓度的限制， 通常排出时的浓度都在几千 ppm （体积）以下。由于活性炭是比较非极性的物质，对有机质具有很强的亲和性；即使有水分存在，吸附性能下降的也不大；而且比较价廉等原因，它在有机溶剂类的吸附中用的很多2、用压力回转吸附法分离气体用活性炭作为吸附剂的压力回转吸附（Pressure Swing Adsorption。下面简称 PSA）法，能够分离精制的气体有：从空气中分离 氮气、从发酵气体中分离甲烷、从烟道气中分离二氧化碳、从甲醇分解 气体及高炉煤气等分离氢气，以及从作为超低温设备冷媒的废氨气中分 离提纯氨气等。3、气体的吸附贮存活性炭可用于吸附

8、贮存甲烷等气体。作为在常温及比较低的压力下 贮存相当数量气体的手段，可以考虑钢瓶中充填活性炭，使用吸附贮存 气体的方法。4、在空气净化器中的应用许多产业部门中使用着有机溶剂、臭氧及油烟等有害的化学物质和恶臭物质，并排放至大气中。在这些物质的发生源，为了改善作业环 境、保护操作人员的健康等，一般都是通过换气的方法排出到外气之 中。用这种换气的方法净化作业室的环境，由于换气会导致作业室空调 能量的损失，所以许多作业场所根据调节作业室的温度、湿度的需要， 将换气的风量限定在既设的空调设备能力的范围之内，存在着不能充分地发挥作业室净化效果的问题。表3-1中列示了应用吸附剂的空气净化法的概况。表3-1应

9、用吸附剂的空气净化方法净化方法概况交换式净化法吸附净化室内空气中的恶臭物质及有害物质，活性炭的净 化能力降低以后换用新活性炭，适于净化室内空气对有机 溶剂类气体可以使用活性炭，对氨气、硫化氢等生活中的 腐败性臭气，则使用添加了化学药品的活性炭。多数情况 是通过化学吸附进行净化。臭氧的净化法由复印机之类产生的臭氧的净化，通过化学反应净化，多数场合可以使用蜂巢状成型活性炭。浓缩净化法从低浓度的室内空气中吸附分离恶臭物质，用小风量的热 风加热脱附，以小风量的浓缩气体形式排气到室外，使室 内得到净化的方法排到室外的浓缩气体，多数场合用小型 的燃烧装置及回收装置进行处理使用蜂巢状成型活性炭回 转器及疏水

10、性沸石回转器。除湿法原理与浓缩净化法相同作为吸湿剂使用添加了氯化钾的蜂巢状成型活性炭回转器及硅胶回转器主要用于露点在10 c以下的低湿度场合的除湿使用，脱臭也同时进行。5、排烟的脱硫、脱硝关于用活性焦炭进行排烟的脱硫脱硝，己经在发电、焚烧炉、FCC催化剂再生中获得实际使用。但其普及程度依然有限，它的优越性能尚未 被人们充分认识到。今后，以强化规定、降低成本，以及根据场合的不 同而回收污染物中的资源为课题，在上述领域中进一步进行普及的同 时，正期待着应用领域扩大到垃圾的焚烧、小型锅炉、室内净化，以及 高速公路的隧道和处理大城市交通过密地区的空气等新领域中。1、用于水处理活性炭对水中有机物有卓越的

11、吸附特性。由于活性炭具有发达的细 孔结构和巨大的比表面积，因此对水中溶解的有机污染物，如苯类化合 物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力。而且对用生 物法和其他化学法难以去除的有机污染物，如色度、异臭、亚甲蓝表面 活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合 物，及许多人工合成的有机化合物等都有较好的去除效果。活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力，对同一种有机污染物的污水，活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除效果。活性炭水处理装置占地面积小，易于自动控制，运转管理简单。活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力，如汞、铅、铁、银、铭、锌、钻等。因此，活

12、性炭用于电镀废水、冶炼废水处理上也有很好的效果。饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污染。可回收有用物质，如处理高浓度含酚废水，用碱再生后可回酚钠盐。我国沈阳自来水公司 1967年用活性炭吸附过滤去除由于工业废水污染引起的地下水的嗅味，取得了较好的效果。也有的单位建造供水5t/d的活性炭吸附过滤罐，对受污染水源水中的嗅味、酚、碑、汞、油等均有较好的去除效果，解决集中供水点的饮水问题。甘肃白银有色金属公司取黄河水作为饮用水源，因取水段受上游石油化工废水的污染，在净水厂原有净水工艺后，1976年增建起了处理量为 3万吊/d的粒状活性炭装置，该套装置并设有直接电流加热再生炉。到目前为至整套装置己 连

13、续进行了十几年，使用效果良好。粉状活性炭用于给水净化的实例如表 3-2。表3-2粉状活性炭净化污染水源实例水厂名称产水量(104肃/d)净水工艺及投加点平均投加量(mg/L)活性次的作用去除效果进水出水美国阿林顿水厂27.4投入吸水井，然后经过约12公里的输水管。接触时间10min1.53.0去除由于篮藻的嗅味40（嗅阀）2-5（嗅阀）法国奥在混凝沉淀池前30.00-20除味利水厂投加美国查去除尔斯顿THM在氯处理之前投的卡纳加21.6（三100mg/L瓦河谷卤甲净水厂烷）日机在原小井投加，去除臭氧浓度在加药池棍合搅井净水拌40min,投加20.0洗涤10mg/LT厂3mg/LO剂O2、在产业

14、排水中的应用随着对排水的规定变得严格，活性炭在排水方面的应用主要使用在 用通常的生物性处理方法及物理化学处理方法达不到排水的规定值的场 合。最近，很多地方将工业排水处理以后，作为环境用水使用。活性炭 在产业排水中的应用，有产业排水量比较多的场合与比较少的场合两种 情况。这两种情况的活性炭使用方法是不一样的。在排水量比较多的场 合，排水来自某个特定的工序，其中所含有的成分很少会发生频繁的变 化；而在排水量比较少的场合，排水中所含有的成分往往每天都不一 样，甚至每天中的不同时间也不一样，变化比较大此外，活性炭还用于食品工业及各种工业部门的液相精制中，如表 3-3。表3-3活性炭液相精制的用例工业种

15、类工业部门产品名称活性炭精制效果食品工业精制糖甘蔗糖A、B C D甜菜糖A、B、C糖蜜A B、C J、捕集甜菜碱及谷氨酸淀粉葡萄糖A、B、C D F孚L制品乳糖A、B D F酿造清酒、啤酒A E、D、防止火落菌葡萄酒、果酒、酱油A E、D、防止冷雾威士忌、朗姆、白兰地、伏特加、食用醋A E油脂食用油A B F、G人造奶油、可可A F、G脂、猪油食品添加剂味精、核酸调味品、乳酸、柠檬酸、酒石酸、戊烯二酸、抗坏血酸A、B、D、F调味液A、E、F琼脂、果胶、明胶A F医药工业医约品抗菌性物质、磺胺制剂、生物碱、纵他命、荷尔蒙A B、D F、H注射剂针剂、注射用水除去致热源化学工业橡胶再生橡胶防止药剂

16、渗透石油液体石油储份A、F、脱硫酸类、盐类、胺类吸收液、废油A、B I、J高分子合成树脂、合成纤维原料及间体A、F、防止副反应纺线浴、溶剂及溶液A、B F、J染料染料中间体H、防止副反应染色洗涤液等A防止渗透无机磷酸、硼酸、盐酸、明矶、碱、碳酸盐A B双氧水除去有机质其他工业金属加工矿物油、油剂A、B F、J蜡A B、F界面活性剂A F可塑剂、羊毛脂、硬化油、蔗麻油、甘油A、B F、I干洗干洗液B、除去油脂、J米矿浮选选矿液除去浮选选矿液、调整分析色谱分析分析试样除去生物化学试样中妨碍分析的成分注：A:脱色；B:除去胶体物质；C:提高结晶性；D:提高产品稳 定性；E:调整香料；F:脱臭；G:去

17、除白土臭；H:提高纯度和得率;I:除去起泡性物质；J:再利用。第四章 活性炭制备方法活性炭制备原料制备活性炭的原料非常广泛，几乎所有含碳的原料都可以作为制备的原料，目前国内外选用的制备活性炭的原料分为5类：石油系原料：主要指石油炼制过程中的含碳产品及废料。例如石 油沥青、石油焦、石油油渣等。煤系：包括煤(无烟煤、烟煤)、褐煤、泥煤、煤焦油沥青、烟 灰、粉煤灰。几乎所有的煤都可以制出多孔炭。植物原料(木质原料广 多孔炭的木质原料范围很广，常选用的有 木炭、椰子壳、木屑、树皮、核桃壳、果核、棉壳、稻壳、竹子、咖啡 豆梗、油棕壳、糠醛渣及纸浆废液等。木质原料在我国活性炭工业中占 有着十分重要的地位。

18、其中，椰子壳、核桃壳最常用，但由于原料有 限，制约了其发展。其他：活性污泥、无机碳化物、废旧轮胎、动物骨和血、糖蜜 等。活性炭制备方法活性炭的制备方法一般要经过原料的选择、预处理、炭化和活化及后处理等几个工艺。预处理是经过脱灰、破碎、筛分、成型、干燥等过 程，使原料的粒度、灰分、水分、形状等达到生产活性炭的要求。炭化 是将含碳有机物在热的作用下发生分解，去除非碳元素，生成富炭的固 态热解产物。炭化的实质是有机物的热解过程，包括热分解和缩聚反 应，在高温作用下，有机物中的氢、氧、氮等元素被分解，碳原子不断 环化、芳构化，使氢、氧、氮等原子不断减少，碳不断富集。 F.Rodriguez-Reino

19、so 认为植物类原料的炭化过程可大致分为3个阶段：1、在300470K温度范围内脱水；2、470770K时初步热解，大部分气体 和焦油挥发出来形成基本碳框架；3、7701120K时碳架结构强化，并有微小失重。炭化还只是形成初步的孔，要形成发达的孔隙结构还必须进 行活化。活化在多孔炭的制备中的作用主要有三个：开孔作用、扩孔作 用、造孔作用。这样，经过活化使得多孔炭具有了发达的孔隙结构，比 表面积也大大的增加。根据活化剂的不同，活化及炭化方式常常分为： 物理活化法、化学活化法、催化活化法、聚合物共炭法、气相沉积法 等。物理活化法一般分为水蒸气活化法和气体活化法，水蒸气活化法是 将炭化产物与适当的气

20、体进行反应的方法。物理活化通常包括两个步 骤：首先是对原料进行炭化处理以除去其中的可挥发性成分，使之生成 富碳的固体热解物，然后用合适的氧化性气体（如H0、CO、空气等）在6001200c下进行活化，通过开孔、扩孔和创造新孔，形成发达的微孔 结构物理活化反应的实质是碳的氧化反应，炭材料内部碳原子与活化剂 发生反应，并以气态形势逸出，在反应掉的位置上就形成了孔。随着大 量碳原子参与反应，在炭材料内部就形成了丰富的孔结构。物理活化活 性炭的孔隙率除了与原材料性质有关外，主要与炭化、活化条件（炭化 温度、炭化时间、活化温度、活化时间、活化剂等）关系密切。第五章活性炭厂5.1生产工艺活性炭的制备一般要

21、经过原料的选择、预处理、炭化和活化及后处 理等几个工艺。生产蜂窝状活性炭的工艺流程，一般由煤质，木质，果壳等，筛 选，活化，除杂，粉碎，酸洗，水洗，干燥及包装等工序组成。1、工艺过程1）破碎和筛选原料炭在双辐轧炭机中破碎，破碎后的炭在振动筛中进行筛选。振 动筛的中间层为合格原料炭，收集计量后送往活化炉的贮料仓贮存备 用；上层为粒度较大的原料炭，需要投入破碎机中重新破碎后进行筛 选；下层为碎炭粉，可用来做定型颗粒炭的原料。矩形管式炉要求原料 炭的粒度为1845 mm圆形管式炉要求粒度为 330mm2）活化粒度为1845mm的原料炭与活化剂在活化管内逆流接触，木炭由活化管的加料口加入，自上而下，经

22、过干燥段(400C),补充炭化段(400-700 C),活化段(700900 C),冷去口段(900400 C)后，每隔一 定时间卸炭一次，卸炭时间根据产品品种而定，每卸炭一次就加一次料，活化好的炭装入熄炭桶盖好，冷却后送后处理工序。压力为 176.5294.2kPa的水蒸汽经过热到280 c左右，送入活化管内作活化剂，与原料逆流(也可顺流)，在活化段与炭反应，产生大量的气体，用 来过热水蒸汽后排入烟囱。3)活化料的后处理活化好的炭称为活化料。管化炉生产的活化料还要经过进一步处理 才能制成活性炭产品，供用户使用。除杂质与粉碎。活化料经冷却后用皮带输送机送往粉碎机，粉碎 一般采用球磨机或万能粉碎

23、机，利用排风机的吸力将输送带上的活化料 吸入粉碎机中，密度较大的沙石等杂质留在输送带上被除去，粉碎后的 细炭由风力吸入分离器中，粗粒炭由分离器返回粉碎机中再碎，合格炭 随风力送往旋风分离器中分离，旋风分离部排出的气体再经袋滤器捕集 细炭粉之后排空。漂洗。漂洗的目的就是除去炭中的杂质，提高炭的纯度。于原料 炭中都有一定的灰分，在活化过程中灰分都转入活性炭中，如不处理, 活性炭作为液相吸附操作的吸附剂，其灰分中的某些成分会转入液相,严重影响产品的纯度漂洗包括酸洗、水洗。酸洗就是除去活性炭中的盐酸可溶物，加酸 量视活化料中灰分含量及产品规格而定，一般加干炭10%20症右的工业盐酸（30 % ） o通

24、过蒸汽煮沸，使铁等杂质生成水溶性氯化物除去，生 产中习惯地把酸洗称为煮铁。离心脱水。漂洗过的炭含水率较高，需进一步脱水以便进一步干 燥。脱水是在离心机中进行。干燥、混合与包装。含水率 60溢右的湿炭应进行干燥，干炭冷却 后即为成品，为保证产品质量的均匀性，一定批量的干炭进入混合器中 混合均匀后再进行包装。2、工艺特点1）物理活化法对环境的污染小；2）与化学活化法相比，对设备腐蚀性小，制得的活性炭中不残留化 学药品活化剂；3）工艺成熟、简单、易行。3、影响活性炭吸附因素活性炭吸附剂的性质、其表面积越大，吸附能力就越强；活性炭 是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大 的影响。吸附质的性质取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子 的大小和不饱和度、附质的浓度等。废水PH值、活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸 附率。PH值会对吸附质