广东华一活性炭股份有限公司

文章来源：华一股份技术部 发表时间：2015年8月8日

气体活化法是原料炭用一些氧化性气体如水蒸汽、二氧化碳、烟道气、空气等作为活化剂，在高温下进行活化制造活性炭的方法。气体活化法又称为物理活化法。

木材原料在炭化过程中就形成了表面积和毛细管，它们是活性炭具有吸附能力的原因，不过由于吸附了炭化时生成的一些焦油与碳氢化合物，比表面积变小，失去活性。使用水蒸汽、二氧化碳、烟道气、空气等活化剂进行活化，可以使残留在炭中的焦油和其它含碳化合物氧化分解，清除表面的杂质，使原来被堵塞的孔隙重新开放。另外，水蒸汽等活化剂也能侵蚀炭的表面，形成新的孔隙。同时，原来孔隙之间的薄壁有可能被烧毁，使孔隙扩大，从而形成更发达的孔隙结构，使比表面积大大增加，从而提高了炭的吸附力。

活化需要的温度因活化剂种类而异。用水蒸汽活化温度约800—950摄氏度，用烟道气活化时约为900—950摄氏度。用空气作活化剂时，由于在高温下碳和氧的反应非常剧烈，一般在600摄氏度左右进行活化。

孔隙的生成与炭的氧化程度有密切关系，而炭的氧化必然需消耗炭，因此，常使用烧失率即活化期间炭重量减少的百分率来度量炭的活化程度。有的科学家认为，烧失率小于50%时，得到的是微孔活性炭；烧失率大于75%时，得到的是大孔活性炭；燃烧率在50%—75%时，活性炭具有大孔隙与微孔隙混合结构。

多管炉水蒸汽活化生产粉状活性炭的工艺流程

原料木炭送到双辊轧机料斗，经两道双辊轧炭机轧碎后，由振动筛进行筛选，选取3—30毫米炭粒作为活化的原料，太粗的炭粒返回再破碎，太细的炭粒可作为生产颗粒活性炭的原料。合格炭粒由吊车提升到活化炉炉顶备用。炭每隔一定时间加进活化炉的活化管内，与送进的过热蒸汽反应，炭在逐步下降过程中被蒸汽加热干燥，补充炭化，然后活化，最后经冷却由最下端卸料口隔一定时间卸出。水蒸汽先经预热室过热至300—400摄氏度后送进活化管内作为活化介质，它与炭并流也是由上而下，在流动过程中不断与炭粒接触，并起一系列活化反应，在活化管下部变成了水煤气，水煤气与活化炭一同进入冷却段后，在分离段管内被分离出来，由煤气管送到底部活化管外炉膛燃烧，由二次空气管吸入空气以满足燃烧需要，以此产生的热量来维持炉温，使活化反应继续不断地进行。

活化好的炭冷却后，用皮带输送机送往球磨机粉碎，利用排风机的吸力将输送带上活化料吸入球磨机中，重量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，粗炭由分离器返回球磨机中再碎，合格炭随风力送往旋风分离器中分离，旋风分离器排出的气体再经袋滤器捕集细炭粉之后排空，由旋风分离器与袋滤器收集的炭，可直接作为成品出售。若用户对活性炭纯度要求较高，则上述所收集的活性炭，还必须经过酸洗、水浇和脱水处理，以除去活性炭中铁盐和灰分等杂质，经脱水后的炭含水50%左右，可作为湿活性炭出售。若要求生产干活性炭，还需烘干，使含水率降至10%左右，即为干活性炭成品。

多管炉对原料的要求

多管炉属移动床活化炉，这种活化炉要求原料有一定粒度并能借助自重逐渐在活化管内由上往下移动，在移动的过程中与活化剂作用，而达到活化。

炭的粒度与活化速度、活化均匀度密切相关。粒度小，活化速度大，活化均匀。粒度大，活化反应还要受到活化剂在炭内扩散速度的影响。因此，炭大粒的活化速度会慢些。

炭粒的活化过程是由颗粒外表向颗粒内部逐步进行，当炭颗粒较大时，常会发生炭粒外表已经完成活化而内部尚未达到完全活化，因而影响产品质量。而炭粒过小会增加炭层的阻力，活化剂不易均匀通过，也达不到均匀活化的目的。

作为工业生产的原料，除了要求一定大小的粒度外，还要求原料颗粒大小均匀，防止不同大小的颗粒掺杂，导致活化不均匀现象的出现。

当用圆形多管炉生产粉状活性炭时，一般要求用松木和松根木炭或桦木炭作为原料，木炭应在450—600摄氏度炭化制得。对原料炭的规格要求：沙、石等杂质不超过5%，未炭化物和腐朽炭不超过5%，水分不超过15%。首先用人工除去木炭中的生炭头和大块杂质，然后用双辊轧炭机破碎，再经振动筛筛选，选取粒度为3—30毫米的炭粒为活化原料。

多管炉怎样进行炭的活化？

多管炉炉体内部用耐火砖，外面用红砖砌成，长3.48米，宽3.38米，高7.05米。炉体四周用角钢加固，炉膛截面：长1.95米，宽1.22米。炉膛内装有8条立式活化管，分成两排，每条活化管由23个管节堆叠砌成，除顶端和底部各有一节钢制管子外，其余各节均用耐火材料制成。每节管子内径15厘米，高25厘米，壁厚2厘米，活化管总高5.2米。活化管顶部有料仓，活化管下部钢管连接冷却套管，煤气分离器、出炭罐等。煤气分离器的外侧设有连接管，将煤气送入炉膛燃烧，炉体一侧的下方设有一燃烧室，燃烧室由炉膛与烟道相连，供烘炉、开炉之用。为了产生过热蒸汽，在炉膛两侧壁设有蒸汽预热室，炉体上有测温孔、视火孔、清灰孔、二次空气进口孔等。

进行活化时，对新开的炉，要进行烘炉操作。烘炉是保持活化炉正常运行，延长使用寿命的重要措施。新炉烘炉要严格按操作规程进行，要保持炉温缓慢均匀上升，防止忽高忽低上下波动。烘炉时间大约30天，当炉温达800摄氏度后，可开始投料，并通入蒸汽进行活化。始炉炭常常活化不完全，可反复返回再活化，待活化合格后，转入正常生产，加热炉停用，封闭炉门。转入正常生产后，炉内热量已达到平衡，不需要外加热源。

一般每隔30—40分钟卸料一次，加料一次，过热水蒸汽在过热室过热到300—400摄氏度左右，由活化管上部进汽管导入作为活化剂，与炭一起由上而下流动，不断与炭接触，并发生一系列反应，生成的水煤气与活化炭一起进入冷却段，在煤气分离器中被分离出来，送进活化管外的炉膛中燃烧产生热量，维持炉温，保证活化反应必须的热量。

高温活化段的炉膛温度控制在950—1050摄氏度，通入活化管的蒸汽表压为0.15—0.20兆帕，估计蒸汽用量为炭量的6—8倍。操作时可调节烟囱闸板以控制炉温。