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)生氧化還原反應進行活化，生成一氧化碳、二氧化碳、氫氣和其它碳氫化合物氣體，通過碳的氣化反應（“燒失”）達到在碳粒中造孔的目的。其主要化學反應式如下
C+2H2O 2H2+CO2—18kcal ①
C+H2O H2+CO—31kcal ②
CO2+C 2CO—41kcal ③
上訴三個化學反應均是吸熱反應，即隨著活化反應的進行，活化爐的活化反應區(qū)域溫度將逐步下降，如果活化區(qū)域的溫度低于800℃，上訴活化反應就不能正常進行，所以在活化爐的活化反應區(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區(qū)域的活化溫度
活化反應屬于氣固相系統(tǒng)的多項反應，活化過程中包括物理和化學兩個過程，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)生汽化反應生成中間產(chǎn)物（表面絡合物）、中間產(chǎn)物分解成反應產(chǎn)物、反應產(chǎn)物脫附、脫附下來的反應產(chǎn)物由炭化料內(nèi)表面向外表面擴散等。
活化反應通過以下三個階段*終達到活化造孔的目的。
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。
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構，易于與活化氣體發(fā)生反應，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，隨著活化反應的不斷進行，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行反應，微晶表面的這種不均勻的燃燒就不斷地導致新孔隙的形成。
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，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，在活化管下部燒失炭變成水煤氣，水煤氣與活化炭一同進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)生的高溫煙氣，通過蓄熱室將熱量傳遞給格子陣進行熱交換，維持爐溫，使活化
反應繼續(xù)不斷地進行。
活化后的炭料經(jīng)冷卻后，破碎篩分，成品出售，細炭回收進入粉狀活性炭工序，生產(chǎn)副產(chǎn)品粉狀活性炭。

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