活性炭厂可行性报告.docx
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活性炭厂可行性报告
Documentnumber：
PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
活性炭厂可行性报告
活性炭厂可行性报告
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第一章活性炭概述
活性炭是最早被应用的碳质材料，具有独特的孔隙结构和物化性质，表现出吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点。
作为一种优良的吸附剂及催化剂载体，活性炭在化工、食品、交通、新能源器件、医疗、农业、国防、环境保护等领域的应用越来越广泛。
20世纪初期开始工业化生产的活性炭，作为一种主要的工业产品，目前在世界范围内依然保持着不断发展的势头，据安部郁夫介绍，在日本活性炭初期主要用于工业药品及食品等生产过程的脱色、精制；从1970左右年开始，作为处理公害的一种手段，活性炭在处理废气和净化废水方面的用量急剧增加；约在1990年之后，由于大城市及其周围地区自来水水源水质的恶化，开始大量使用煤质颗粒活性炭进行高度的净水处理。
随着科学技术的进步和国民经济的发展，特别是近年来各国政府都加强了对环境的保护和治理力度，进一步推动了活性炭的研究与开发，出现了许多具有特殊功能的新型活性炭材料，应用领域也不断扩大，已广泛应用于环境保护、化学工业、交通能源、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化学防护和人们的衣食住行等各个领域，是国民经济和国防建设必不可少的产品。
活性炭这一古老而新颖的材料已显示出良好的发展前景。
活性炭是用生物有机物质（例如烟煤、石油、果壳、木屑、果核、竹基、油焦、茶叶残渣、橄榄油废料、稻壳、糠醛渣和农作物秸杆等）经炭化、活化制成的黑色多孔疏水性颗粒，由微晶碳和无定型碳构成，含有数量不等的灰分。
活性炭的成分与原材料和制备过程有关，大多数市售的活性炭含碳约90%左右。
第二章活性炭分类
活性炭随着其外观形状、制造方法及用途等不同，有各种各样的名称。
从外观形状上分类，市售的活性炭有表2-1中所示的一些名称；表2-2中为以制造方法为基础的活性炭的名称；可表2-3为活性炭以使用的场合，所涉及的范围很广。
表2-1按活性炭的形状分类
形状
特征
粉状活性炭
除了以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外，还包括颗粒活性炭的粉化产物等
颗粒活性炭
从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种
破碎状炭
椰壳活性炭、煤质活性炭属于此类活性炭的外表而因破碎而具有棱角
球形炭
有将炭化物作成球形以后再活化及以球形树脂为原料生产的活性炭两种
中空微球状炭
大多以树脂为原料，有时直径在50μm，以下使用时生成的粉末少
纤维状活性炭
以纤维状的物质为原料制成的活性炭。
有丝状、布状及毡状几种
蜂巢状活性炭
挤压成型为蜂巢状的活性炭。
压力损失小
活性炭成型物
有将活性炭粉末附着在纸、不织布或海绵之类基材上的产品，以及
将活性炭单独地或者与其他材料一同复合加工成各种形状的成型物
表2-2活性炭的主要用途
气相用
排气的处理、净化空气、溶剂回收、脱臭、气体的分离、脱硫脱硝、工艺气体的精制（二氧化碳气、少{缩空气、氢气等）、半导体用气体的精制、分子筛、放射性气体的保持、调湿、调香、气相色谱的充填剂、气体分析捕集剂、保鲜、除去臭氧、香烟过滤嘴、天然气的吸附贮存等
液相用
上水的处理、高度净化水的处理、超纯水的制造、净水器、下水的处
理、工厂排水的处理、脱色精制、除去异臭异味、净化血液、除去游离氯、回收黄金、电偶层电容器的电极材料、用于酿造、用于解毒等
第三章活性炭的应用及市场前景
活性炭应用
1、溶剂回收
近年来，随着各种工业的发展，使用溶剂的种类也越来越多。
以丙酮为首的各种溶剂，如甲苯、二甲苯等芳香族溶剂，醇类、酯类以及甲基乙基甲酮（MEK）、异丁基甲基甲酮（MIBK）等溶剂，在合成纤维与合成树脂工业、印刷业、纸加工业等领域中大量地使用着。
同时，各种产业部门还大量地使用着其他各种溶剂。
如氟烃类及氯烃类有机化合物，用于进行金属的脱脂洗涤及精密机器制造业中的基盘类洗涤；环己烯酮用于磁记录媒体的制造；二氯甲烷用于制造摄影胶片等。
防止这些溶剂在使用过程中蒸发飞散，进行回收及无害化处理，从节约资源或者改善劳动卫生条件、保护地球环境方面来看，是必不可少的事情。
排气中所含的有机溶剂，大多数是在涂布、蒸发及干燥等工序中挥发到空气中的。
除了不燃性的溶剂以外，由于受爆炸界限浓度的限制，通常排出时的浓度都在几千ppm（体积）以下。
由于活性炭是比较非极性的物质，对有机质具有很强的亲和性；即使有水分存在，吸附性能下降的也不大；而且比较价廉等原因，它在有机溶剂类的吸附中用的很多。
2、用压力回转吸附法分离气体
用活性炭作为吸附剂的压力回转吸附（PressureSwingAdsorption。
下面简称PSA）法，能够分离精制的气体有：
从空气中分离氮气、从发酵气体中分离甲烷、从烟道气中分离二氧化碳、从甲醇分解气体及高炉煤气等分离氢气，以及从作为超低温设备冷媒的废氦气中分离提纯氦气等。
3、气体的吸附贮存
活性炭可用于吸附贮存甲烷等气体。
作为在常温及比较低的压力下贮存相当数量气体的手段，可以考虑钢瓶中充填活性炭，使用吸附贮存气体的方法。
4、在空气净化器中的应用
许多产业部门中使用着有机溶剂、臭氧及油烟等有害的化学物质和恶臭物质，并排放至大气中。
在这些物质的发生源，为了改善作业环境、保护操作人员的健康等，一般都是通过换气的方法排出到外气之中。
用这种换气的方法净化作业室的环境，由于换气会导致作业室空调能量的损失，所以许多作业场所根据调节作业室的温度、湿度的需要，将换气的风量限定在既设的空调设备能力的范围之内，存在着不能充分地发挥作业室净化效果的问题。
表3-1中列示了应用吸附剂的空气净化法的概况。
表3-1应用吸附剂的空气净化方法
净化方法
概况
交换式净化法
吸附净化室内空气中的恶臭物质及有害物质，活性炭的净化能力降低以后换用新活性炭，适于净化室内空气对有机溶剂类气体可以使用活性炭，对氨气、硫化氢等生活中的腐败性臭气，则使用添加了化学药品的活性炭。
多数情况是通过化学吸附进行净化。
臭氧的净化法
由复印机之类产生的臭氧的净化，通过化学反应净化，多数场合可以使用蜂巢状成型活性炭。
浓缩净化法
从低浓度的室内空气中吸附分离恶臭物质，用小风量的热风加热脱附，以小风量的浓缩气体形式排气到室外，使室内得到净化的方法排到室外的浓缩气体，多数场合用小型的燃烧装置及回收装置进行处理使用蜂巢状成型活性炭回转器及疏水性沸石回转器。
除湿法
原理与浓缩净化法相同作为吸湿剂使用添加了氯化钾的蜂巢状成型活性炭回转器及硅胶回转器主要用于露点在10℃以下的低湿度场合的除湿使用，脱臭也同时进行。
5、排烟的脱硫、脱硝
关于用活性焦炭进行排烟的脱硫脱硝，己经在发电、焚烧炉、FCC催化剂再生中获得实际使用。
但其普及程度依然有限，它的优越性能尚未被人们充分认识到。
今后，以强化规定、降低成本，以及根据场合的不同而回收污染物中的资源为课题，在上述领域中进一步进行普及的同时，正期待着应用领域扩大到垃圾的焚烧、小型锅炉、室内净化，以及高速公路的隧道和处理大城市交通过密地区的空气等新领域中。
1、用于水处理
活性炭对水中有机物有卓越的吸附特性。
由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，因此对水中溶解的有机污染物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力。
而且对用生物法和其他化学法难以去除的有机污染物，如色度、异臭、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物，及许多人工合成的有机化合物等都有较好的去除效果。
活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力，对同一种有机污染物的污水，活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除效果。
活性炭水处理装置占地面积小，易于自动控制，运转管理简单。
活性炭对某些重金属化合物也有较强的吸附能力，如汞、铅、铁、镍、铬、锌、钻等。
因此，活性炭用于电镀废水、冶炼废水处理上也有很好的效果。
饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污染。
可回收有用物质，如处理高浓度含酚废水，用碱再生后可回酚钠盐。
我国沈阳自来水公司1967年用活性炭吸附过滤去除由于工业废水污染引起的地下水的嗅味，取得了较好的效果。
也有的单位建造供水5t/d的活性炭吸附过滤罐，对受污染水源水中的嗅味、酚、砷、汞、油等均有较好的去除效果，解决集中供水点的饮水问题。
甘肃白银有色金属公司取黄河水作为饮用水源，因取水段受上游石油化工废水的污染，在净水厂原有净水工艺后，1976年增建起了处理量为3万m3/d的粒状活性炭装置，该套装置并设有直接电流加热再生炉。
到目前为至整套装置己连续进行了十几年，使用效果良好。
粉状活性炭用于给水净化的实例如表3-2。
表3-2粉状活性炭净化污染水源实例
水厂名称
产水量
（104m3/d）
净水工艺及投加点
平均投加量
（mg/L）
活性炭的作用
去除效果
进水
出水
美国阿林顿水厂
投入吸水井，然后经过约12公里的输水管。
接触时间10min
~
去除由于蓝藻的嗅味
40
（嗅阀）
2~5
（嗅阀）
法国奥利水厂
在混凝沉淀池前投加
0~20
除味
美国查尔斯顿的卡纳瓦河谷净水厂
在氯处理之前投加
去除THM
（三卤甲烷）
<100mg/L
日本柏井净水厂
在原小井投加，在加药池棍合搅拌40min，投加3mg/LO3
去除洗涤剂
臭氧浓度
<10mg/LTO
2、在产业排水中的应用
随着对排水的规定变得严格，活性炭在排水方面的应用主要使用在用通常的生物性处理方法及物理化学处理方法达不到排水的规定值的场合。
最近，很多地方将工业排水处理以后，作为环境用水使用。
活性炭在产业排水中的应用，有产业排水量比较多的场合与比较少的场合两种情况。
这两种情况的活性炭使用方法是不一样的。
在排水量比较多的场合，排水来自某个特定的工序，其中所含有的成分很少会发生频繁的变化；而在排水量比较少的场合，排水中所含有的成分往往每天都不一样，甚至每天中的不同时间也不一样，变化比较大
此外，活性炭还用于食品工业及各种工业部门的液相精制中，如表3-3。
表3-3活性炭液相精制的用例
工业种类
工业部门
产品名称
活性炭精制效果
食品工业
精制糖
甘蔗糖
A、B、C、D
甜菜糖
A、B、C
糖蜜
A、B、C、J、捕集甜菜碱及谷氨酸
淀粉
葡萄糖
A、B、C、D、F
乳制品
乳糖
A、B、D、F
酿造
清酒、啤酒
A、E、D、防止火落菌
葡萄酒、果酒、酱油
A、E、D、防止冷雾
威士忌、朗姆、白兰地、
伏特加、食用醋
A、E
油脂
食用油
A、B、F、G
人造奶油、可可脂、猪油
A、F、G
食品添加剂
味精、核酸调味品、乳酸、柠檬酸、酒石酸、戊烯二酸、抗坏血酸
A、B、D、F
调味液
A、E、F
琼脂、果胶、明胶
A、F
医药工业
医药品
抗菌性物质、磺胺制剂、
生物碱、纵他命、荷尔蒙
A、B、D、F、H
注射剂
针剂、注射用水
除去致热源
化学工业
橡胶
再生橡胶
防止药剂渗透
石油
液体石油馏份
A、F、脱硫
酸类、盐类、胺类吸收液、废油
A、B、I、J
高分子
合成树脂、合成纤维原料及间体
A、F、防止副反应
纺线浴、溶剂及溶液
A、B、F、J
染料
染料中间体
H、防止副反应
染色
洗涤液等
A、防止渗透
无机
磷酸、硼酸、盐酸、明矾、碱、碳酸盐
A、B
双氧水
除去有机质
其他工业
金属加工
矿物油、油剂
A、B、F、J
蜡
A、B、F
界面活性剂
A、F
可塑剂、羊毛脂、硬化油、蓖麻油、甘油
A、B、F、I
干洗
干洗液
B、除去油脂、J
采矿
浮选选矿液
除去浮选选矿液、调整
分析
色谱分析
分析试样
除去生物化学试样中妨碍分析的成分
注：
A：
脱色；B：
除去胶体物质；C：
提高结晶性；D：
提高产品稳定性；E：
调整香料；F：
脱臭；G：
去除白土臭；H：
提高纯度和得率；I：
除去起泡性物质；J：
再利用。
第四章活性炭制备方法
活性炭制备原料
制备活性炭的原料非常广泛，几乎所有含碳的原料都可以作为制备的原料，目前国内外选用的制备活性炭的原料分为5类：
（1）石油系原料：
主要指石油炼制过程中的含碳产品及废料。
例如石油沥青、石油焦、石油油渣等。
（2）煤系：
包括煤（无烟煤、烟煤）、褐煤、泥煤、煤焦油沥青、烟灰、粉煤灰。
几乎所有的煤都可以制出多孔炭。
（3）植物原料（木质原料）：
多孔炭的木质原料范围很广，常选用的有木炭、椰子壳、木屑、树皮、核桃壳、果核、棉壳、稻壳、竹子、咖啡豆梗、油棕壳、糠醛渣及纸浆废液等。
木质原料在我国活性炭工业中占有着十分重要的地位。
其中，椰子壳、核桃壳最常用，但由于原料有限，制约了其发展。
（4）其他：
活性污泥、无机碳化物、废旧轮胎、动物骨和血、糖蜜等。
活性炭制备方法
活性炭的制备方法一般要经过原料的选择、预处理、炭化和活化及后处理等几个工艺。
预处理是经过脱灰、破碎、筛分、成型、干燥等过程，使原料的粒度、灰分、水分、形状等达到生产活性炭的要求。
炭化是将含碳有机物在热的作用下发生分解，去除非碳元素，生成富炭的固态热解产物。
炭化的实质是有机物的热解过程，包括热分解和缩聚反应，在高温作用下，有机物中的氢、氧、氮等元素被分解，碳原子不断环化、芳构化，使氢、氧、氮等原子不断减少，碳不断富集。
认为植物类原料的炭化过程可大致分为3个阶段：
1、在300~470K温度范围内脱水；2、470~770K时初步热解，大部分气体和焦油挥发出来形成基本碳框架；3、770~1120K时碳架结构强化，并有微小失重。
炭化还只是形成初步的孔，要形成发达的孔隙结构还必须进行活化。
活化在多孔炭的制备中的作用主要有三个：
开孔作用、扩孔作用、造孔作用。
这样，经过活化使得多孔炭具有了发达的孔隙结构，比表面积也大大的增加。
根据活化剂的不同，活化及炭化方式常常分为：
物理活化法、化学活化法、催化活化法、聚合物共炭法、气相沉积法等。
物理活化法一般分为水蒸气活化法和气体活化法，水蒸气活化法是将炭化产物与适当的气体进行反应的方法。
物理活化通常包括两个步骤：
首先是对原料进行炭化处理以除去其中的可挥发性成分，使之生成富碳的固体热解物，然后用合适的氧化性气体（如H20、CO2、空气等）在600~1200℃下进行活化，通过开孔、扩孔和创造新孔，形成发达的微孔结构。
物理活化反应的实质是碳的氧化反应，炭材料内部碳原子与活化剂发生反应，并以气态形势逸出，在反应掉的位置上就形成了孔。
随着大量碳原子参与反应，在炭材料内部就形成了丰富的孔结构。
物理活化活性炭的孔隙率除了与原材料性质有关外，主要与炭化、活化条件（炭化温度、炭化时间、活化温度、活化时间、活化剂等）关系密切。
第五章活性炭厂
生产工艺
活性炭的制备一般要经过原料的选择、预处理、炭化和活化及后处理等几个工艺。
生产蜂窝状活性炭的工艺流程，一般由煤质，木质，果壳等，筛选，活化，除杂，粉碎，酸洗，水洗，干燥及包装等工序组成。
1、工艺过程
1）破碎和筛选
原料炭在双辊轧炭机中破碎，破碎后的炭在振动筛中进行筛选。
振动筛的中间层为合格原料炭，收集计量后送往活化炉的贮料仓贮存备用；上层为粒度较大的原料炭，需要投入破碎机中重新破碎后进行筛选；下层为碎炭粉，可用来做定型颗粒炭的原料。
矩形管式炉要求原料炭的粒度为18~45mm，圆形管式炉要求粒度为3~30mm。
2）活化
粒度为18~45mm的原料炭与活化剂在活化管内逆流接触，木炭由活化管的加料口加入，自上而下，经过干燥段（~400℃），补充炭化段（400~700℃），活化段（700~900℃），冷却段（900~400℃）后，每隔一定时间卸炭一次，卸炭时间根据产品品种而定，每卸炭一次就加一次料，活化好的炭装入熄炭桶盖好，冷却后送后处理工序。
压力为~的水蒸汽经过热到280℃左右，送入活化管内作活化剂，与原料逆流（也可顺流），在活化段与炭反应，产生大量的气体，用来过热水蒸汽后排入烟囱。
3）活化料的后处理
活化好的炭称为活化料。
管化炉生产的活化料还要经过进一步处理才能制成活性炭产品，供用户使用。
①除杂质与粉碎。
活化料经冷却后用皮带输送机送往粉碎机，粉碎一般采用球磨机或万能粉碎机，利用排风机的吸力将输送带上的活化料吸入粉碎机中，密度较大的沙石等杂质留在输送带上被除去，粉碎后的细炭由风力吸入分离器中，粗粒炭由分离器返回粉碎机中再碎，合格炭随风力送往旋风分离器中分离，旋风分离部排出的气体再经袋滤器捕集细炭粉之后排空。
②漂洗。
漂洗的目的就是除去炭中的杂质，提高炭的纯度。
于原料炭中都有一定的灰分，在活化过程中灰分都转入活性炭中，如不处理，活性炭作为液相吸附操作的吸附剂，其灰分中的某些成分会转入液相，严重影响产品的纯度。
漂洗包括酸洗、水洗。
酸洗就是除去活性炭中的盐酸可溶物，加酸量视活化料中灰分含量及产品规格而定，一般加干炭10%~20%左右的工业盐酸（30%）。
通过蒸汽煮沸，使铁等杂质生成水溶性氯化物除去，生产中习惯地把酸洗称为煮铁。
③离心脱水。
漂洗过的炭含水率较高，需进一步脱水以便进一步干燥。
脱水是在离心机中进行。
④干燥、混合与包装。
含水率60%左右的湿炭应进行干燥，干炭冷却后即为成品，为保证产品质量的均匀性，一定批量的干炭进入混合器中混合均匀后再进行包装。
2、工艺特点
1）物理活化法对环境的污染小；
2）与化学活化法相比，对设备腐蚀性小，制得的活性炭中不残留化学药品活化剂；
3）工艺成熟、简单、易行。
3、影响活性炭吸附因素
①活性炭吸附剂的性质、其表面积越大，吸附能力就越强；活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。
②吸附质的性质取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等。
③废水PH值、活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。
PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。
④共存物质、共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差。
⑤温度、温度对活性炭的吸附影响较小。
⑥接触时间、应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。
生产规模
根据目前产品市场的发展趋势，确定生产规模为年产活性炭10000t。
根据生产成本的综合分析，并参照其它同类企业的销售价格，确定产品销售价格为8500元/t。
通过经济分析显示其内部收益率良好，此价格的确定是合理的。
活性炭厂管理模式为厂长责任制，负责工厂全面安全生产工作，组织监督、检查厂内的职业安全技术工作，认真做好职工的劳动安全教育工作，提高工人的安全意识。
配维修人员，检查所有设备、管道系统、阀门及仪表是否正常，有泄漏和危险迹象，及时维修，并建立档案。
岗位定员表见表5-1。
表5-1车间岗位定员表
序号
名称
单位
合计
1
工人
人
主要设备清单
主要设备清单见表5-3。
表5-3主要设备清单
序号
设备及型号
规格
单位
数量
备注
1
练泥机
台
2
2
压胚机
台
1
3
搅拌机
台
1
4
过滤机
台
1
第六章结论
（1）本项目根据所有的木质废料量及废料种类，对木质废料进行综合利用深加工，合理的利用原料资源优势，提高产品的附加值，变废为宝，实现资源与效益的转化，并合理分流企业富余人员，是个富企利民的好项目。
（2）本项目的自然条件、社会经济条件、人文科技条件均适合于项目的要求，利用剩余物、提高木材利用率符合国家的产业政策和投资方向。
（3）根据市场预测，产品的生产规模适中，销售前景乐观。
（4）从原辅材料来源、能源供应、交通运输等方面具备建厂条件。
（5）经济分析显示项目的内部收益率、投资利润率及利税率良好。
综上所述，本项目的建设，在技术上可行，经济上合理，并且有较好的经济效益和社会效益。
因此，本项目的建设是可靠的，也是急需必要的。
希望上级主管部门给予批准。
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