脫硫脫硝活性炭成型的化工工藝條件

楊曉卿

摘 要：脫硫脫硝活性炭具備良好的市場前景，生產合格的活性炭是企業發展的主要目標。筆者以煤質脫硫脫硝活性炭為研究對象，在了解其吸附原理的同時，探討影響脫硫脫硝活性炭成型的工藝因素，主要集中在與原料強度（下文未提到）、原料及配比、粘結劑、溫度等產生的影響。

關鍵詞：活性炭;脫硫;脫硝;工藝條件

煤質顆粒活性炭的種類較多，其中脫硫脫硝活性炭是吸附性能較好的一種?？梢愿咝针姀S、鋼鐵廠、鍋爐房等生產過程產生的尾氣，雖然名為脫硫脫硝，實際上，除了有效去除硫化物與硝化物之外，還可以用來吸收汞、砷、脫二惡英等有害物質，大大降低空氣中的污染。脫硫脫硝活性炭相比于破碎壓塊炭，雖然吸附原理相同，但脫硫脫硝活性炭中孔的比例更多，吸附性更強，而且耐壓性、耐磨性更強。

1 脫硫脫硝活性炭的工藝流程

1.1 備煤與磨粉

備煤負責原煤的輸送。脫硫脫硝活性炭的原料是焦煤與焦粉的混合物，焦煤與焦粉經過干燥處理之后，按照一定的配比之后，由皮帶輸送機、提升機將原煤運輸到配煤倉儲存。通過定量給料機、提升機將其送至磨機，根據生產要求，需要實現200目的煤粉，之后經風選后，送入煤粉高位倉。

1.2 成型工序

成型需要在焦煤、焦粉的基礎之上增加焦油與水，這樣可以增強活性炭的粘結性。將煤粉、焦油同時送入攪拌機，進行充分攪拌。攪拌均勻之后進行捏合，成為膏狀。接著通過造粒機進行碾壓成型，成型后的活性炭經過干燥后，皮帶運輸至炭化區域。

1.3 炭化工序

炭化是為了加強活性炭的孔隙結構，還有助于活性炭強度的增加。外熱式炭化爐是主要的加工設備，整個炭化過程分為三個階段，分別是干燥階段、預炭化階段、炭化階段?；钚蕴刻炕梢源罅康膶]發份揮發出去，經由管道引出，至焚燒爐內燃燒。焚燒爐除了進行尾氣處理，還可以為保持炭化爐使用溫度。

1.4 活化工序

活化是活性炭制備過程中的最后環節，為的是可以將炭化過程中空隙內的殘留物清除出去，以增大活性炭的孔隙，甚至產生新的孔隙，進而優化活性炭的孔隙結構。以水蒸氣進行活化為例，涉及到的化學反應式為：

C+H2O=CO+H2

C+O2=CO2+Q

C+CO2=2CO

經過炭化后合格的活性炭經由皮帶輸送機、斗提機，進入活化爐內，在這個過程中活性炭需要先進行預熱、補充炭化、活化，再經冷卻。從化學反應式可以看出，炭化料可以被氧氣、水蒸氣以及二氧化碳活化，

1.5 冷卻包裝工序

經活化合格的產品需要經過滾筒冷卻器進行降溫，之后再由皮帶輸送機與斗提機將其送至包裝車間，進行篩分包裝。

2 影響脫硫脫硝活性炭成型的工藝條件因素

2.1 原料及配比對產品成型的影響

脫硫脫硝活性炭的性能與原材料有著最直接的關系。主要表現在兩個方面，一是原料煤的品種，二是原料煤的配比。實踐證明，只有一種原料生產的活性炭，在成品性能方面與要求相差較多。本次采用小實驗的形式進行，原料煤的種類分別為：A：陽泉區域無煙煤;B：大同區域弱粘煤;C：山西區域焦煤;D：神府區域長焰煤。粘合劑均選用煤焦油[1]。具體脫硫脫硝的效果如表1所示：

從表1可以看出，脫硫效果較為顯著的是以B：D=3：7、C：D=1：4的比例配比，脫硝效果較好的是B：D=3：7、B：C=5：1的比例，綜合兩個結果，選擇B：D=3：7的比例，即大同區域弱粘煤質量分數為（30±5%），神府區域長焰煤質量分數為（70±5%）。在實際脫硫脫硝活性炭的生產中，應該結合顧客的不同需求與企業自身實際情況進行恰當的調節。

2.2 粘結指數造成的影響

實際生產中發現，有些品種的原料煤在炭化期間會形成大量的膠質，盡管所形成的的膠質也會起到一定的粘結作用，但是僅考慮生產成本，不使用焦油混合時，活性炭在無法成型，即造粒機無法有效的進行碾壓。通常而言，在生產中不能選擇焦渣特性太大的主焦煤做原料，而應選擇黏結指數較低的焦煤，雖然焦油用量增大，但是成型率更高，而且增大焦油比例后炭化過程中不會出現結焦現象。所以為了保證焦油使用較少的情況下，仍然具有高效的成型率，需要把握彼此的用量：表2為焦油用量對比表：

其中，a表示焦煤，b表示焦粉，本公司焦油用量的現場比例約為25%。

2.3 捏合溫度對成型產生的影響

捏合過程需要在適宜的溫度下，物料的混合才能均勻，壓條效果最佳。以實際生產經驗發現，當煤粉加熱至60℃時 ，在攪拌的過程中加入焦油，混合均勻之后，進行出料壓條。如果過高就會引起原料內水分蒸發加快，物料變干，降低與焦油的融合性;反之，則會對焦油產生影響，在沒達到與煤粉充分融合時就已經凝固，影響后續的壓條成型。所以捏合過程的溫度達到60°

2.4 造粒機溫度對成型的影響

捏合過程需要進行溫度控制，而造粒成型的過程也需要進行溫度的控制。這是由于在捏合后，物料會發生冷卻的現象，導致壓條的后續過程壓力下降。所以相關的設備應該進行蒸汽保溫，再結合對造粒機等磨具的提前預熱工作，會更容易成型，產品更加光滑、強度增強且不易裂開。

2.5 后氧化對產品性能的影響

脫硫脫硝活性炭成型過程中，不能忽視性能的因素?；钚蕴康难趸ば驅γ摿蛎撓醯男阅苡兴绊?，如表3數據顯示，后氧化后，活性炭的脫硝性能有所提高，但是脫硫效果略有下降[2]。所以在實際生產過程中，需要結合客戶對產品性能的需求。

煤粉的含水量對于壓條成型有一定的影響，通常而言，經過加水后，煤粉的含水量保持在（30±5%）較為合適。這樣得到的壓條水分保持在10%～11%。

3 結束語

在分析了脫硫脫硝活性炭的原理之后，通過分析各種影響因素，得到長焰煤與焦煤的以7：3的比例混合，加之1/3焦油，炭化爐溫度650℃，活化爐溫度850℃，制備過程后增加后氧化工序，可以均衡活性炭的脫硫脫硝性能，在保持耐磨度高的情況下，提高了脫硫脫硝的效率?；钚蕴吭谖磥淼陌l展中，有廣闊的市場，而中國活性炭市場的發展，還需要大型活性炭企業得到帶領，進而促進活性炭企業的良性發展。

參考文獻：

[1]李同川，牛和三.脫硫脫硝活性炭的研究[J].新型炭材料，2014（2）：24.

[2]陳春林.脫硫脫硝活性炭成型工藝條件研究[J].山西化工，2018（2）：99-100.