活性炭炭化與焦炭焦化的區別

宋潔瓊

（大同煤業金鼎活性炭有限公司，山西 大同 037003）

活性炭炭化與焦炭焦化過程均是以煤為主要原材料，即對煤的干餾加工過程，但生產工藝、設備、產品的用途及產能規模有著巨大的差異。現從以下幾點進行分析說明。

1 原料不同

炭化料生產與焦炭生產使用的都是原煤，但所選煤種不同。煤炭根據變質程度不同，分為無煙煤、煙煤和褐煤，而煙煤又分為很多小類。煤種不同，其適宜的使用范圍也不同。

1.1 炭化料

適宜生產活性炭炭化料的是不黏煤、弱黏煤和1/2中黏煤等，這3種低變質程度的煙煤是制備活性炭的優質煤種，尤其以大同地區的弱黏煤最為合適，具有低灰、高反應性、易加工的特點。

1.2 焦炭

我國的煉焦煤一般有氣煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤、肥煤等幾種煤，均是中高黏結性煤，通過一定的比例配煤后生產焦炭。生產炭化料用的弱黏結煤，在加熱過程中不易結焦，將氧和氫等非碳物質排出從而形成孔隙，達到造孔的目的。而生產焦炭用的高黏結性煤，在加熱過程中排出焦油，然后進行熔融、黏結形成焦炭。

2 生產工藝原理不同

2.1 炭化料生產工藝原理

炭化過程實際上就是把原料隔絕空氣加熱，使非碳元素減少，氧元素以H2O、CO、CO2等氣體析出，同時，形成芳香族化合物和交聯的高強度碳分子結構固體，形成了微晶之間的空隙，這些空隙便是炭化料的初始孔隙。影響炭化工藝的主要條件是升溫速率和炭化終溫，炭化終溫一般在550±50℃。

2.2 焦炭生產工藝原理

把煉焦配煤在常溫下裝入炭化室后，煤在隔絕空氣的條件下受到來自爐墻和爐底（1 000～1 100℃）的熱流加熱。即沿著炭化室墻到炭化室中心方向的煤料，一層一層地經過干燥、預熱、分解、產生膠質體、膠質體固化、半焦收縮、轉變為焦炭的過程，同時，獲得煤氣、煤焦油并回收其他化工產品。炭化料和焦炭生產過程對比表如表1所示。

由此可見，生產炭化料和焦炭的工藝過程中，每個階段的溫度不同，需要的最高溫度不同，且在原料不同的前提下，發生的物理化學反應也不同，從而析出和排放的物質也不同。因此，它們是兩個完全不同的過程。

表1 炭化料和焦炭生產過程對比表

3 生產設備不同

3.1 炭化料

生產炭化料的炭化爐主要為回轉炭化爐，分為外熱式和內熱式兩種。內熱式回轉炭化爐是一個組合傳動設備，主要由加料倉、爐尾、回轉筒體、爐頭及傳動裝置所組成。具有結構簡單、工藝控制和操作方便、熱效率高、質量均勻、產品得率高、產量大、連續化生產運行穩定等優點。

新型外熱式回轉炭化爐筒體內置多個獨立的料倉，使得爐體內的物料充填系數大幅提高，爐體內有效利用的炭化空間體積大幅提高，因而其生產能力是內熱式回轉炭化爐的3倍。新型外熱式回轉炭化爐的物料與炭化分解產物在每個獨立的料倉內是并流運行。在炭化爐的高溫出料端，物料與炭化分解產物分開，炭化分解產物進入焚燒爐進行燃燒，焚燒后的煙氣一部分又返回炭化轉爐間接加熱物料，作為炭化的熱力來源，一部分進入廢熱鍋爐產汽。因此，新型外熱式回轉炭化爐的熱效率高，同時，外加燃料的消耗也大大低于傳統的內、外熱式回轉炭化爐。

3.2 焦炭

現代焦爐主要由爐頂區、炭化室、燃燒室、斜道區、蓄熱室、煙道區（小煙道、分煙道、總煙道）、煙囪、基礎平臺和抵抗墻等部分組成，蓄熱室以下為煙道與基礎。炭化室與燃燒室相間布置，蓄熱室位于其下方，內放格子磚以回收廢熱，斜道區位于蓄熱室頂和燃燒室底之間，通過斜道使蓄熱室與燃燒室相通，炭化室與燃燒室之上為爐頂，整座焦爐砌在堅固平整的鋼筋混凝土基礎上，煙道一端通過廢氣開閉器與蓄熱室連接，另一端與煙囪連接口根據爐型不同，煙道設在基礎內或基礎兩側。

焦化廠常用的是JN型焦爐，為雙聯火道復熱式焦爐（立式）。為回收焦油及其他化學產品配套有氣液分離器、初冷器、除焦油器、洗苯塔等一系列化產回收裝置。

4 產品標準不同

4.1 炭化料

炭化料是活性炭生產過程的中間產品，作為活化的原料使用，其質量主要通過揮發份、水容量和強度來進行評價。一般控制出爐炭化料的揮發份在7%～18%，水容量為15%～25%，球盤強度≥90%.由于活性炭行業較小，僅有活性炭產品的國家標準，對炭化料既沒有行業或地方標準，也沒有國家標準。產品質量要求比較高，具體根據活化爐的要求進行調整。

4.2 焦炭

焦炭是焦化行業的最終產品，其作為冶金焦使用時，要求焦炭的灰分在11%～15%，揮發分控制在0.9%～1.6%，全硫St控制在0.4%～0.6%，抗碎強度＞92%.焦炭副產品有焦油、粗苯、硫銨等。行業規模大，有國家標準或行業標準要求。

5 生產過程產生的廢棄物不同

5.1 固體廢棄物

炭化料生產過程中無固體廢棄物產生；焦炭生產過程中的廢棄物有污泥、焦油渣。污泥外運處理；焦油渣屬于危廢的一種，不能采用填埋、焚燒和生物分解等一般廢渣的處理方法，普遍的方法是將廢渣作為塑性添加劑直接加入煉焦配煤中或用作型煤的黏結劑。

5.2 液相廢棄物

炭化料生產過程中有無液相廢棄物產生；焦炭生產過程產生焦化廢水，主要在化產回收各工段產生，為含酚、含氰廢水，COD較高，經生化處理達到排放標準后排放或回用。

5.3 氣相廢棄物

炭化料生產過程中產生的廢棄物為炭化尾氣，炭化尾氣經煙氣管道進入配套焚燒爐充分燃燒后產生的高溫煙氣，一部分補充進入炭化爐，一部分進入余熱鍋爐生產蒸汽，既可以節約燃料的消耗，又減少了向大氣中排放的廢氣量。焚燒后的煙氣經除塵脫硫處理后達標排放。《活性炭工業污染物排放標準》（征求意見稿）編制說明中指出，活性炭行業氣體污染物排放量僅占全國工業排量的0.72‰.

焦炭在裝煤、出焦、熄焦的過程中都會產生大量的粉塵。

6 建議

炭化料與焦炭從原料、生產工藝、設備、用途、排放廢棄物等方面均存在很大差別，所以，建議炭化料生產過程不應該歸屬于焦化行業來管理，要考慮活性炭行業的特點，制訂具體的規范管理辦法。

參考文獻：

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