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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、活化劑向炭化內表面的擴散、活化劑被炭化料內外表面所吸附、炭化料表面發(fā)生汽化反應生成中間產物(表面絡合物)、中間產物分解成反應產物、反應產物脫附、脫附下來的反應產物由炭化料內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、活化爐內的氧含量等。
          炭化料經破碎篩分,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,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,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,實現活化,*后經冷卻由*下端卸料口隔一段時間卸出。水蒸氣先經預熱至300~400℃送至活化管內作為活化介質,與炭化料并流由上而下,在流動過程中不斷與炭粒接觸,經過一系列活化反應,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,生產副產品粉狀活性炭。
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