Patente de carbón1. Método de activación química El método de activación química es un método para agregar sustancias químicas a las materias primas, luego calentarlas en un medio de gas inerte y realizar la carbonización y activación al mismo tiempo. tiempo. A menudo se utilizan materias primas vegetales como el aserrín. El método de activación del fármaco tiene tres desventajas principales: ① Es muy corrosivo para el equipo (2) Contamina el medio ambiente (3) El activador químico permanece en el carbón activado y su aplicación es limitada; 1.1 Método del cloruro de zinc El proceso de fabricación del método del cloruro de zinc consiste en agregar una solución concentrada de cloruro de zinc con una gravedad específica de aproximadamente 1,8 a las materias primas, mezclar, remojar el cloruro de zinc y luego calentarlo en un horno rotatorio sin aire a 600-700°C. Debido a la deshidratación del cloruro de zinc, el principio de activación del ácido fosfórico en el método del ácido fosfórico 1.2 es mezclar las materias primas finamente trituradas con la solución de ácido fosfórico, luego secar la mezcla y calentarla a 400 ~ 600 °C en el convertidor. . Los procesos bien conocidos se realizan a temperaturas más altas (1100°C). Recientemente, los métodos de activación química que utilizan álcalis como activadores, es decir, los métodos de activación química que utilizan activadores alcalinos como el hidróxido de potasio, han atraído la atención de la gente. El carbón de carbón se mezcla con hidróxido de potasio y luego se somete a un tratamiento térmico secundario de baja y alta temperatura en un flujo de gas argón para obtener carbón activado con una superficie específica de 291,8 m2/g. Agregue de 1 a 5 veces más hidróxido de potasio a la cáscara de nuez carbonizada o al coque de petróleo, mezcle bien, introduzca protección de nitrógeno en el sistema, deshidrate a baja temperatura y active a alta temperatura para obtener carbón activado de alta calidad. En los cuatro años transcurridos entre 1971 y 1974, la American Standard Oil Company solicitó cinco patentes para la producción de carbón activado a partir de coque de petróleo. Los puntos clave son los siguientes: El coque de petróleo se oxida con ácido nítrico a ácido de coque de petróleo y luego se activa con un exceso de hidróxido de potasio en diferentes condiciones de proceso. Se preparó carbón activado con una superficie específica de 1000-2600 m3/g. Este método de activación tiene un rendimiento bajo, un proceso complicado y un procesamiento de materia prima difícil, por lo que no se ha aplicado en la industria. Así, en 1978, la empresa reveló una patente para utilizar hidróxido de potasio triple para activar el coque de petróleo a 850°C. Kansal Coke and Chemical Co. de Japón reduce la presión a 800°C. 3000 m2/g de carbón activado. 1.2 Método de activación con gas El método de activación con gas es un método en el que las materias primas se carbonizan y luego se activan a 600 ~ 1200 °C. Sus principales procesos son la carbonización y la activación. La carbonización se refiere al calentamiento de materias primas para eliminar los componentes volátiles con anticipación, de modo que los materiales carbonizados sean adecuados para el siguiente paso de activación. El proceso de carbonización se divide en temperaturas inferiores a 400°C. La reacción se divide en tres etapas: reacción de escisión del enlace de oxígeno a 400-700 ℃ y reacción de desoxigenación a 700-1000 ℃. Ya sea que las materias primas sean sustancias moleculares en cadena o sustancias moleculares aromáticas, a través de las tres etapas de reacción anteriores, se condensan en moléculas planas de anillos de benceno, formando un producto carbonizado con una estructura de red tridimensional. La baja capacidad de adsorción de los materiales carbonizados se debe al hecho de que el carbono contiene algunos hidrocarburos, el volumen de los poros es pequeño y los poros están bloqueados. La etapa de activación normalmente implica exponer el carbono a un medio gaseoso oxidante a aproximadamente 900 °C y tratarlo. En la primera etapa de activación, se eliminan las sustancias adsorbidas y se abren los poros bloqueados. Una mayor activación expande los poros y canales originales; posteriormente, se forma una estructura microporosa debido a la oxidación selectiva de la parte altamente reactiva de la estructura carbonosa. 1.2.1 Calentamiento por microondas: las materias primas carbonosas para preparar carbón activado se precalientan por encima de 600 °C, luego se ponen en contacto con vapor de agua, dióxido de carbono, gas que contiene oxígeno o gas generado por activación, y luego se calientan directamente con microondas para completar la activación. . Sin embargo, materias primas como el carbón, el petróleo y la madera. , se puede preparar mediante métodos de activación ordinarios. Es imposible utilizar microondas para calentar carbón, asfalto, madera y otras materias primas hasta la temperatura de activación completa. Si se utiliza la irradiación con microondas para irradiar materias primas, la temperatura puede alcanzar inicialmente unos 100 °C debido a la presencia de humedad. Luego, cuando el agua se evapora, el calor es extremadamente pequeño, por lo que la temperatura debe elevarse por encima de 100 °C. Puede que no sea posible o que lleve mucho tiempo. 1.2.2 El método de activación con vapor de calentamiento por microondas con carbón activado puede expandir significativamente la superficie interna del carbón activado. El proceso específico es el siguiente: primero, convierta las materias primas en un cierto tamaño de partícula y gravedad específica, agregue vapor y revuelva bien para humedecerlas uniformemente. Según el fenómeno capilar, existe agua libre en los microporos entre las fibras de la materia prima de celulosa vegetal, lo que hace que la materia prima se humedezca y se expanda. Esta agua libre se utiliza luego como electrolito y la radiación de microondas hace que el agua libre se evapore rápidamente, generando presión de vapor y explotando fuera de la materia prima. Esta acción rápida expande el espacio entre las fibras y al mismo tiempo se seca rápidamente, produciendo numerosas grietas, haciendo más evidente la estructura porosa de la materia prima y aumentando aún más la superficie interna. Luego se lleva a cabo una carbonización y carbonización continuas, y al mismo tiempo se introduce vapor. El vapor fluye continuamente hacia las partes porosas y agrietadas de la materia prima, suprimiendo y eliminando la fijación de hidrocarburos hasta la carbonización. 1.3 Combinación de activación por fármaco y activación por gas La activación por gas y la activación por fármaco a veces se utilizan juntas. Una mayor activación con vapor puede producir productos con una distribución de poros específica y aumentar el número de poros en un amplio rango. Cuando se usa carbón activado para tratar gases que contienen sustancias que pueden obstruir los poros del carbón, por ejemplo, cuando se usa carbón activado granular para eliminar el benceno del gas ciudad, los dienos del gas ciudad bloquean los poros del carbón activado y envejecen rápidamente. Para fabricar carbón activado que pueda usarse en esta situación, se aplicó este método de activación combinado. El carbón activado de la marca Benzorbang de Jile Company es un representante de este tipo de carbón activado. 1.4 El método de activación de carbonización continua utiliza un horno de flujo simple para carbonizar continuamente y limitar la activación por oxidación del carbón activado, lo que ahorra mano de obra en su funcionamiento y tiene una buena calidad del producto. La característica de este método es que las materias primas de carbón activado con un contenido de humedad ajustado al 15% ~ 30% se alimentan continuamente al horno de flujo y se sopla una cantidad adecuada de aire desde el fondo del horno para carbonizar el horno y limitar la oxidación. activación.
Antes de colocar las materias primas en el horno, al cargar el horno, solo se envía una pequeña cantidad de fuego al horno y se sopla una cantidad adecuada de aire desde la parte inferior del horno para promover la combustión parcial de las materias primas. , calentando así las propias materias primas. La temperatura y la velocidad de carbonización en el horno se ajustan mediante la cantidad de aire que entra y la cantidad de material de alimentación. La explosión no sólo se utiliza para la combustión parcial y el calentamiento de materias primas, sino también para fluidificar partículas y reacciones de activación continua durante el proceso de carbonización. 1.5 Producción de carbón activado en lecho fluidizado en un solo paso La producción de carbón activado en lecho fluidizado en un solo paso es un proceso nuevo desarrollado en los últimos años. Después del cribado, las materias primas se envían directamente al lecho fluidizado a la velocidad de fluidización inicial para la activación de la carbonización. La temperatura de activación y la distribución del gas son uniformes, lo que puede activar eficazmente las materias primas de la reacción. Puede manejar materias primas tanto en polvo como granuladas y el proceso de producción es simple. ha llamado mucho la atención. El carbón activado de antracita producido por la Junta Nacional del Carbón del Reino Unido ya está en funcionamiento comercial. Sin embargo, los lechos fluidizados de una sola etapa son generalmente adecuados para operación intermitente y la activación en operación continua es desigual. La investigación de Misi Tazaki muestra que a medida que aumenta el número de lechos fluidizados, se pueden obtener los mismos productos de activación en funcionamiento continuo y por lotes. Sin embargo, cuando se fabrica carbón activado moldeado, el desgaste del proceso es grave. Si se mezclan partículas finas de carbón con materiales de moldeo para su activación, el desgaste se puede reducir considerablemente. El carbón activado en polvo y el carbón activado granular se pueden preparar simultáneamente. El proceso es más sencillo que añadir partículas finas inertes y la capacidad de producción del equipo también es grande. 1.6 Método de activación por carbonización rápida Los investigadores creen que se puede producir carbón activado barato mediante el proceso de pirólisis rápida. El carbón activado tiene buenas propiedades de adsorción y puede usarse directamente como materia prima de gasificación sin regeneración después de su uso. Los resultados experimentales existentes muestran que la pirólisis rápida puede aumentar significativamente la superficie específica del carbón activado. La introducción de un medio de vapor a alta temperatura durante el proceso de pirólisis rápida tiene un impacto significativo en la estructura de la superficie del carbón activado. Qiu Jieshan y otros utilizaron un horno radiante de lecho descendente utilizando carbonato de potasio como catalizador. Se discutió la posibilidad de una carbonización catalítica rápida del lignito Huangxian para producir carbón activado en medio de vapor de agua. Los resultados muestran que el índice de estructura de poros y el rendimiento de adsorción del carbón activado experimental han alcanzado o están cerca del nivel de algunos carbones activados disponibles comercialmente. 1.7 El proceso de formación y activación del semicoque de lignito se utiliza ampliamente en la preparación de carbón activado a partir de lignito. Primero, el lignito se carboniza. Luego, el semicoque se tritura a menos de 0,65438 ± 0 mm y se añade aglutinante asfáltico para fabricar briquetas. Una vez trituradas las briquetas, se activan en un horno de activación. El carbón activado granular o en polvo se puede preparar mediante tamizado o molienda. Este proceso se utiliza tanto en Australia como en Europa. Otros métodos de producción: 1.8 Zhang Shuangquan y otros discutieron un nuevo proceso para preparar carbón activado a base de carbón usando nitrato como principal catalizador compuesto de oxidación, y utilizaron este catalizador para unificar la catálisis y la oxidación. Los resultados mostraron que el nitrato de bario fue el mejor catalizador. Los compuestos de potasio son buenos catalizadores para la fabricación de carbón activado; el fósforo cocatalizador juega un papel importante en el desarrollo de la estructura de poros del carbón activado; la ceniza en las materias primas dificulta el rendimiento del catalizador compuesto experimental y puede aumentar la reacción de activación; velocidad más de 1 veces y la misma combustión Obtenga un mayor rendimiento de adsorción con la misma tasa de pérdida, o aumente el rendimiento de activación con la misma tasa de pérdida, reduciendo así el costo de producción del carbón activado. Robert, de Australia, mezcló de 70 a 75 ml de una solución de hidróxido de potasio al 20% con 20 gramos de carbón crudo seco o carbón encurtido para formar una pasta gelatinosa y la presionó en una sección de carbón con un diámetro de 6 mm usando una máquina de moldeo por compresión. Después del secado, el diámetro llega a ser de 3 mm, lo que es relativamente duro. Luego se destila bajo protección de nitrógeno a 900°C durante 16 horas y el carbón carbonizado se lixivia con ácido diluido para recuperar la sal de potasio y obtener el producto. La superficie específica del carbón activado de carbón crudo es de L 340 m2/g, y la superficie específica del carbón activado de carbón encurtido es de L 500 m2/g. Existe un proceso similar en los Estados Unidos, pero la cantidad. de hidróxido de potasio es mayor. La superficie del carbón activado en polvo preparado alcanza los 3000 metros cuadrados/g. Sin embargo, en los Estados Unidos, el lignito en bruto y el carbón subbituminoso se tratan con ácidos diluidos (como el ácido fosfórico). El objetivo principal del tratamiento no es lixiviar minerales, sino reticular algunos componentes del carbón. luego briquetar directamente y activar para producir carbón activado. La producción y la actividad han mejorado mucho. 2.2.1 Tendencia de desarrollo de las preparaciones de carbón activado. La preparación tradicional con carbón activado utiliza principalmente madera, carbón vegetal, aserrín, cáscaras de coco y piedras como materias primas. Con el aumento de la conciencia ambiental social, especialmente las catastróficas inundaciones en las cuencas de los ríos Yangtze, Songhua y Nen en 1998, la gente ha experimentado el enorme impacto negativo del deterioro ecológico en la supervivencia nacional y el desarrollo sostenible. El país pronto prohibió la tala de bosques naturales, lo que provocó que se redujeran las fuentes de madera y carbón vegetal. Es decir, las materias primas para preparar el carbón activado estaban muy restringidas y los precios también tendieron a subir. En este caso, utilizar un nuevo proceso factible para preparar carbón activado con materias primas minerales en lugar de materias primas de biomasa tiene grandes perspectivas e importancia. A veces los ingredientes varían mucho. Si se utiliza el mismo método de preparación, la calidad del carbón activado y la tasa máxima de utilización del material son muy limitadas. Por lo tanto, la preparación de carbón activado en el futuro será diversificada, novedosa y específica basada en la preparación tradicional. Con la aparición de nuevos campos de aplicación del carbón activado y la demanda de nuevos productos con mejor rendimiento, es una tarea importante para la industria del carbón activado desarrollar nuevos procesos y equipos nuevos que ahorren energía y sean eficientes, mejorar la calidad del producto y reducir la producción. costos.