等）、化学物理活化法
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应用领域
用途
制糖
葡萄糖、饴糖、蔗糖脱色、去蛋白胶质
制药
原料药、中间体的脱色精制，口服炭片
食品
味精的半成品脱色、酒类的脱色、去杂味，果汁饮料等脱色、去杂质
油脂
植物油、动物油、甘油、鱼油等脱色，防止油脂变质
炼油
石油及其它矿物油的精制，石油化工产品精制
冶金
提取黄金，分离提取稀有元素；湿法镍冶炼去除铜、铅、锌杂质，作浮选剂
活化工艺控制的主要操作条件包括活化温度、活化时间、活化
剂的流量及温度、加料速度、活化炉内的氧含量等。
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上述活化反应均为吸热反应，炉内活化反应区域温度逐渐下降， 当低于800℃时活化反应不能进行，因此通过喷射空气（二次风） 与反应生成的可燃气体燃烧放热，维持炉温，较少煤气消耗。
2H（2 g） O（2 g） 2H2O（g），H 241.8KJ/mol 2CO（g） O（2 g） 2CO（2 g），H 285.6KJ/mol
水处理
工业和生活废水净化，饮用水净化、灭菌水的制取，电子工业高纯水的制取
有机酸
胱氨酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸等脱色
无机物
无机酸、碱、盐的脱色精制，从海水中提取钠
化学分析 色层分离，化学试剂
废液回收 回收贵金属、油脂、有机溶剂
溶剂回收 凡使用有机溶剂的场合，用活性炭均可有效回收利用
空气净化 生化、制药、半导体工业净化空气，地下工程及一般室内空气净化
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2.制备活性炭的原料及产业布局
煤基：山西（大同和太原周边地区，大同烟煤为原料，原煤破 碎活性炭、压块破碎活性炭及粉碳，用于水处理和液体 净化） 宁夏（宁夏北部地区，太西无烟煤为原料，柱状活性炭， 用于气体净化和水净化） 新疆（米东地区，神华集团，压块破碎活性炭等多种）
果壳：河北为主 木质：福建、江西、浙江南部、东北地区
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3.煤基活性炭制备
煤基活性炭是以特定的煤种或配煤为原料，经过炭化及活化制
成的具有发达孔隙结构、良好的化学稳定性和机械强度的炭质
吸附材料。
制备工序： 备煤
成型
炭化
活化
成品 处理
分类：按照工艺流程，可分为
原煤破碎活性炭
成型活性碳（柱状活性炭、柱状破碎活性炭、压块破碎活性炭）
粉状活性炭
活化方法：气体活化法（物理活化法）、化学药品活化法（ZnCl
产品的质量指标可调范围广；活性炭成品不仅适合
液相处理，而且也适合气相处理；同挤压成型法、
压块法相比，本工艺是最适合大规模批量生产，但
对原料要求苛刻，原料来源范围窄
工艺简单，设备投资较少，操作简便；产品主要应 只对价格低廉的原料煤诸
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用于低档场合，售价低。
如泥炭较为适用
活化设备对比
设备类型
优点
缺点
脱硫 催化剂
合成气或天然气中脱除H2S或有机硫 氯乙烯、醋酸乙烯合成、氢化、歧化，合成甲醇、光气等
空气分离 富氧、富氮空气分离
烟气脱硫
脱除火力电厂、钢铁厂等烟气中的SO2、NOx、Hg等
军事
防毒面具填充，制防护衣
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日常生活 食品保鲜，家庭净水器，香烟过滤嘴
3.1备煤工序
破碎： 用于压块破碎活性炭和柱状活性炭生产：计量原料煤经破碎、
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炭化尾气处理（焚烧法）：
碳化尾气包含物料炭化分解的挥发性组份（CO、H2、CH4、烷 烃、烯烃、煤焦油等）和外加燃料热源燃烧产生的高温加热气 体（CO2、H2O、N2及少量的SO2和CO）
燃料
蒸汽
炭化尾气
焚烧炉
余热锅炉
烟囱
空气
除盐水
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3.4活化工序
生产方法
活化机理
适用原料
气体活化法
通过气化反应使炭化料原来闭塞 所有含碳原料 的孔开放、原有孔隙的扩大及孔 壁烧失、某些结构经选择性活化 而产生新孔的过程
煤基活性炭制备简介
2015.08
1.活性炭简介
活性炭是以各种含碳材料为原料，经过适当的工艺过程生产的 碳基吸附材料。由于其巨大的比表面积，优良的吸附性能和稳 定的物理化学性质，因此在工业、农业、军事防护和人们日常 生活的许多领域被广泛应用于脱色精制、水处理、饮用水深度 净化、气体分离精制、空气净化、有毒有害气体脱除、催化剂 和催化剂载体等方面，并且随着经济的不断发展和人们生活水 平的逐步提高其应用领域和使用量稳步增长。
开、停炉方便
大 为 1000t/a/ 台 ， 以 生 产 碘 值
回转活化炉
1000mg/g 、 CTC60% 活 性 炭 为
准），工艺控制调节比较困难，
产品质量易出现较大波动；设
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备材料耐热性能要求高
木片、各种木素、果壳、泥炭等
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气体活化法
原理：利用活化气体（水蒸气、烟道气、空气或其混合气体） 和碳发生氧化还原反应，侵蚀炭化物的表面，同时除去焦油类 物质及未炭化物，使炭化料的微细孔隙结构发达的工序。通过 碳的气化反应（“烧失”）达到在碳粒中造孔的目的。
活化反应方程：
C（s） H2O（g） H（2 g） CO（g），H 131.5KJ/mol C（s） 2H2O（g） 2H（2 g） CO（2 g），H 90.0KJ/mol C（s） CO（2 g） 2CO（g），H 162.4KJ/mol
条件能够精确地控制，物料与活化气体的 在一定的磨损和粉化，并存在
接触状况比较好，产品质量均匀稳定；物 死角，尤其是生产粒度小或粉
料在炉内停留时间短，产品得率高；更换 状活性炭时尤为突出
原料及调整工艺过程快，开炉及停炉时间
短
不需要外加热源，电耗低；能同时生产多 结构复杂，建设周期较长，开、
个品种或多个原料品种的活性炭，对国内 停炉困难，更换原料及调整工
成品破碎
成品筛分
成品磨粉
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4.活化设备—多膛炉
金属、非金属的焙烧； 垃圾焚烧、污泥焚烧（已被流化床炉取代）； 活性炭活化与再生；
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产品类型 原煤破碎活性炭 柱状活性炭
压块活性炭
球状活性炭 煤基粉状活性炭
产品类型及其特点比较
特点
适用原料煤种
工艺简单，生产成本较低，设备投资较少，操作简 具有较高物理强度的弱粘
机械化、自动化程度高，劳动强度低，生 设备投资大，主轴等部件对材
产环境好；单台设备生产能力大（最大为 料的耐热性能要求高；正常生
12500t/a/ 台 ， 以 生 产 碘 值 1000mg/g 、 产时需要不断地供给热量，消
CTC60%活性炭为准）；炉
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3.5成品处理工序
根据市场的需要，调整活性炭产品的粒度分布范围、灰份、pH值 等，或通过浸渍或加载化学药品改善其化学物理性能，以及颗粒产 品筛分所得筛下物的回收等工艺过程。包含：
成品酸洗：包括酸洗、水洗、脱水和烘干等过程，可以去除活性 炭 产品的部分灰分或将产品的pH值调整为中性，以满足市场对低 灰或低pH值产品的需要。
风干采用自然堆放法将物料水平铺放于光洁的水泥地面之上， 铺放厚度为3~5cm。风干时间一般为4~8个小时。
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3.3炭化工序
炭化工序包含成型物料的炭化和碳化尾气的处理两部分，炭 化过程实质就是煤的低温干馏过程。 炭化要求：炭化料外观要达到一定的规格和形状要求，内部结 构上要具有一定的初孔结构，同时要具有较高的机械强度。 炭化目的：使物料形成容易活化的二次空隙结构并赋予能经受 活化所需要的机械强度， 炭化工艺控制的主要操作条件包括炭化温度、炭化终温、物料 的升温速度、加料速度及炭化时间。
挤条：将捏合好的煤膏送入成型机，使物料在高压下通过一定 规格的模具，煤膏在高压下发生复杂的弹性与塑性变形，最终 成条状被挤出。
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风干：刚成型好的炭条由于温度较高，并含有一定的水份，质 地柔软，强度较差，所以必须通过一定时间的自然风干使存在 于物料内部的水份扩散到物料表面并被蒸发除去，同时物料被 冷却至常温。物料在风干过程中由于水份的除去、物料的冷缩 及物料内部的界面化学凝聚，使得物料内部结构致密化，从而 达到炭条硬化并提高强度的目的，使物料在运输储存及炭化时 不发生碎裂和粉化现象，保证后续生产和最终产品的质量。
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3.2成型工序
用于进行压块活性炭生产的原料煤粉要被压成块状后破碎再 送往炭化工序进行炭化；用于柱状活性炭生产的原料煤粉与粘 结剂、水捏合均匀后被挤压成条状，再经风干后送往炭化工序 进行炭化。
压块：将原料煤粉加入压块成型机的成型模具内，在高压条件
下，通过煤中的粘结性组分的粘结力、煤分子之间的吸引力及
可生产高、中、低档各类活性炭，产品的强度较高，具有一定粘结性的烟煤或
产品质量指标可调范围广。本工艺由于使用的原料 低变质程度的烟煤
煤为烟煤，生产出的煤基颗粒活性炭产品中孔较为
发达，因此活性炭成品非常适合用于液相处理，诸
如上水处理，糖浆脱色等
可生产高、中、低档各类活性炭，产品的强度较高，具有较强粘结性的烟煤
煤中的粘结性组分在高压条件下发生的热缩聚，将物料压成具
有一定强度的块状或片状颗粒。由于压块成型机压出的块状或
片状颗粒粒度较大，因此还需要通过破碎筛分（大块返回破碎，
筛下物返回压块机）制成符合粒度工艺要求的不定形颗粒。
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捏合：将一种或两种煤粉与一定数量的粘结剂和水（采用催化 活化法时则同时添加一定数量的催化剂）在一定温度下进行充 分混合并搅拌一定时间，使加入的粘结剂和水与煤粉经过充分 的浸润、渗透和分散均匀，煤粉在粘结剂和水的存在下产生界 面化学凝聚成膏状物料，具有挤压变形的可塑性，易于成型和 提高产品强度。
便；活性炭产品质量较好，主要为中、低档产品 结性块状烟煤
工艺较为复杂；原料适应比较广泛，可生产或同时 所有煤种 生产多品种活性炭；本工艺可生产高、中、低档各 类活性炭，产品的强度高，产品质量指标可调范围 广，产品孔径可调范围宽，产品既可用于气相处理， 也可用于液相处理，因此本工艺生产的产品应用范 围比较广泛，市场适应性好