年产2万吨煤基活性炭项目的机器配置方案及工艺流程

年产2万吨煤基活性炭项目的机器配置方案及工艺流程一.建设内容拟建项目的基本情况见表1。表 Error! No text of specified style in document. 拟建项目的基本情况概况说明项目名称2万吨/年煤基活性炭建设项目建设性质新建建设地点建设单位法人代表投资规模总投资人民币18631万元，环保投资约865万元，占工程总投资的4.6%生产规模建设一期2万吨/年煤基活性炭，其中柱状活性炭1.6×104t/a，原煤破碎活性炭2000t/a，粉状活性炭2000t/a。采用气体活化法生产工艺，主要包括备煤工序、成型工序、炭化工序、活化工序、成品处理工序。职工人数项目总定员231人，其中生产工人198人，技术及行政人员33人工作时间及工作制度活化车间和配套废热锅炉房工作制度为每年330d，每天24h，4班3运转；原料制备车间、成品包装车间工段工作制度为每年300d，每天16h，2班制；炭化车间、炭化车间废热锅炉房、炭化料筛分工段、成品破碎筛分工段、成品制粉工段、成品酸洗干燥工段工作制度为每年300d，每天24h，3班制占地面积项目总占地133339m2，总建筑面积82346.3 m2，绿化面积16882.3m2，绿化率12.66%建设周期建设周期为15个月，预计2014年投产生产规模：建设1条年产活性炭2万吨生产线。拟建项目的产品方案见表 11。表 Error! No text of specified style in document.1 拟建项目产品方案序号产品名称产品类别单位产量1柱状活性炭主产品t/a160002原煤破碎活性炭主产品t/a20003粉状活性炭主产品t/a2000合计t/a200001、 项目组成拟建项目项目组成见表1.1。表 Error! No text of specified style in document.1 工程项目组成类 别项 目主要设施主体工程原料工段车间备煤工序原煤破碎1台PG400×250对辊破碎机，2台TD-75皮带运输机，1个50m3原煤料仓，1个50m3合格粒径原煤料仓，1台YK15353筛分机，配套1套FSMC4X120B袋式除尘器压块炭煤粉制备1台ZPG600×400对辊破碎机，5台皮带运输机，1个140m3原料仓，1个140m3干煤粉料仓，1个20m3混合料仓，3套3R2715 R型雷蒙磨成型车间3台GFZL-700双缸双柱造型压力机，1台密封链式输送机，3台螺旋给料器炭化车间炭化工序4台1.5×16m内热式回转炭化炉，4台GDG-No9回转炭化炉高压风机，2台16000×3000×3000炭化炉尾气焚烧炉，配套2台4t/h炭化炉尾气废热锅炉，配套4台FSMC4×60B袋式除尘器，4台V=132m3炭化料料仓，4台皮带输送机活化车间活化工序8台斯列普活化炉，配套2台活化炉尾气焚烧炉，配套2台10t/h活化炉尾气废热锅炉，2套燃烧尾气处理系统，8台V=132m3活化料料仓，8台斗式提升机成品后处理成品后处理工序1台2PG400×250对辊破碎机，2台2MVS1018筛分机， 1个V=7.5m3铸石衬里酸洗槽，1个V=48m3碱中和池，1台3R2715 R型雷蒙磨， 1台PBF650水平真空带式过滤机，1台HZG-1500内热式热风烘干转炉，1台V=12m3成品粉炭料仓 公用工程给水系统厂内设环状生产、消防给水管网。生活、生产用水来自工业园区水厂。本项目生产新鲜水用量为1172.6m3/d。排水系统厂内采用清污分流制，生产废水经厂区污水处理站处理后回用于生产，不外排。生活污水经化粪池、隔油池预处理后排入市政污水处理厂。供热系统新建燃煤锅炉房1座，选用2台10t/h燃煤蒸汽锅炉（1用1备，型号为DZL10-1.25-A ，Q=10t/h，P=1.25MPa）供电系统全厂总装机容量3059kW，工作容量为2868kW，新建10 kV变电所1座，变电所内附2所10/0.4kV车间变电所公共建筑新建综合办公楼、食堂、倒班宿舍、浴室等中心化验室和研发中心由气相吸附分析、液相吸附分析、原料分析、气体分析、水质分析五个部分组成，同时设置天平室、样品准备间、样品间及更衣室和办公室、洗手间等附属辅助设施组成环保工程废气1台粉碎机室脉冲袋式除尘器、3套双碱法脱硫除尘设备废水建设1座污水处理站，主要处理含悬浮物的生产废水，设计处理规模为130m3/h，采用混凝沉淀+活性炭吸附处理工艺，污水处理站出水回用于车间冲洗、脱硫除尘补充水、洒水降尘、绿化等，不外排。生活污水经化粪池、隔油池预处理后经自建地埋式一体化设备处理后排入温宿循环经济产业园污水处理厂集中处理。地下水采用分区防渗措施，设立地下水监控井，制定地下水监测计划噪声对高噪声设备采用隔声、消声、减振等措施固体废物废酸、污水处理站污泥等危险废物委托有资质单位处理，除尘器收集尘回用于备煤，脱硫废渣和粉煤灰外售环境风险设置一座4000m3事故水池绿化绿化面积16882.3m2，绿化率12.66%储运工程封闭贮煤场新建封闭式贮煤场，占地面积为22036m2，最大储煤量6352t，最大储存期30d，采取洒水抑尘措施库房新建库房，主要用于原料及产品储存储罐区1个煤焦油贮罐（DN4500,H=6500,VN=100m3）一、 拟建项目工艺流程及产污环节分析本项目活性炭生产过程主要包括备煤工序、成型工序、炭化工序、活化工序、成品处理工序。现详细介绍如下：1、备煤工序备煤工序主要是对活性炭生产所用的原料煤进行处理以保证后续工序的正常运行。在备煤工序，用于压块破碎活性炭和柱状活性炭生产的计量原料煤经破碎、磨粉后，送往成型工序进行成型处理；用于原煤破碎活性炭生产的原料煤被破碎至合格粒度后送往炭化工序进行炭化。（1）原料煤的破碎依据本项目选用的生产工艺方案，生产原煤破碎活性炭的原料煤需先经过破碎至合格粒度后再送至炭化工序进行炭化生产，生产压块破碎活性炭和柱状活性炭的原料煤需先经过破碎达到合格粒度再送至磨粉工序，即原煤破碎是本项目生产的第一道工序。（2）洗精煤的磨粉磨粉是为成型造粒做准备，磨粉工序的要求应该是在工业条件允许的情况下尽可能把洗精煤磨得细一些，这样可以使原料均匀，增大煤粉的外表面积，捏合时在水和粘结剂的存在下产生界面化学凝聚，易于成型和提高产品强度。对于本项目，一般要求煤粉的细度为95%以上通过200目即可完全达到生产工艺要求。2、 成型工序成型工序就是在专用的成型造粒设备中对煤粉进行加工，使之具备工艺要求的性能和形状。在成型工序，用于进行挤压活性炭生产的原料煤粉要被挤压成条状后破碎再送往炭化工序进行炭化，再经烘干后送往炭化工序进行炭化。2.1捏合捏合工序对最终产品的强度、外观及产品的得率都有很大影响，其过程是将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。2.1.1挤条挤条过程是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。（1）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。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35cm。风干时间一般为48个小时。3、 炭化工序炭化工序是气体活化法生产活性炭过程中的重要工序之一，该过程是把原料隔绝空气加热，使非碳元素减少，以生产出适合活化工序所需要的碳质材料的工序，是活化前的主要准备与基础。炭化工序包括成型物料的炭化和炭化尾气处理两部分。3.1成型物料的炭化炭化工序实际上就是物料在低温条件下的干馏，在该过程中，物料在一定的低温范围内和隔绝空气的条件下逐步升温加热，物料中的低分子物质首先挥发，然后煤及煤焦油沥青分解和固化。整个炭化过程中物料会发生一系列复杂的物理变化和化学变化，其中物理变化主要是脱水、脱气和干燥过程；化学变化主要是热分解和热缩聚两类反应。物料在热分解和热缩聚反应过程中析出煤气和煤焦油，物料中的有机化合物的氧键结合基被破坏，氧元素以H2O、CO、CO2等气体析出，同时形成芳香族化合物和交联的高强度碳分子结构固体；在炭化过程中，由于物料在高温分解时将氧和氢等非碳物质排出，失去氧氢后的碳原子则进行重新组合，形成具有基本石墨微晶结构的有序物，这种结晶物由六角形排列的碳原子平面组成，它们的排列是不规则的，因此形成了微晶之间的空隙，这些空隙便是炭化料的初始孔隙。因此，炭化的目的就是使物料形成容易活化的二次孔隙结构并赋予能经受活化所需要的机械强度。对物料炭化的要求就是通过炭化所得的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。3.2、炭化尾气处理成型物料的炭化过程产生炭化尾气，炭化尾气的组成主要为两部分：一部分为炭化时外加燃料热源燃烧产生的高温加热气体，主要成分为CO2、H2O、N2及少量的SO2和CO；另一部分为成型物料炭化热分解时所产生的挥发物组份，诸如CO、H2、CH4、烷烃、烯烃、煤焦油等。炭化尾气中含有少量有毒有害物质，这些气体直接排入大气将给周围环境造成污染，因此炭化尾气需要经过处理才能直接排入大气。目前，炭化尾气处理采用的方法主要有两类，一类是焚烧法，一类是电捕集器法。本项目采用焚烧法处理炭化尾气。焚烧法是使炭化尾气进入焚烧炉，在800950的高温条件下并有过量空气的气氛中充分燃烧，将可燃气体及有害物质全部燃烧成CO2后排入大气。焚烧炉可用煤气加热也可用煤加热，燃烧产生的热量通过废热锅炉进行回收产生蒸汽。这种方法投资少，操作简单，可以将对环境有害的物质彻底脱除，不留环境隐患，同时可以产生项目生产所需要的蒸汽。焚烧法处理炭化尾气流程示意图见图2-1。图 2-1 焚烧法处理炭化尾气流程示意图4、 活化工序活化工序是活性炭生产过程中最关键的工序，它直接影响到活性炭的性能、成本和质量，活化工序也是活性炭生产过程中操作复杂、投资较大的核心部位。气体活化法的活化工序是用活化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。由于炭化料在生产过程中已经具备了基本的孔隙结构和一定数量的比表面积，但是距活性炭所要求的技术指标相差甚远。活化就是在保持炭粒一定强度的前提下，通过工艺措施使炭化料具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，达到活性炭所要求的技术性能。根据项目确定的活性炭生产方法，本项目活性炭生产方法确定为气体活化法。气体活化法生产煤基活性炭，无论采用什么设备，其基本原理都是一致的，即采用水蒸汽、烟道气（主要成分为CO2）或其混合气体等