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域溫度將逐步下降，如果活化區域的溫度低于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域的活化溫度
活化反應屬于氣固相系統的多項反應，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生反應。
2、打開的孔隙不斷擴大、貫通及向縱深發展，孔隙邊緣的碳原子由于具有不飽和結構，易于與活化氣體發生反應，從而造成孔隙的不斷擴大和向縱深發展。
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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