多段炉和斯列普炉活化工艺及产品比较
1、气固相接触方式及物料在炉内的有效停留时间不同
有效停留时间指炭化料在活化段内的累计停留、加工时间。在多段炉炉膛内,炭材料与活化剂之间的气固相接触方式为“错流+逆流”,而斯列普炉产品道内炭材料与气相的接触方式为“错流+局部弥散(呈非控制性乱流状态)”。多段炉的多层炉床结构为气固相接触提供了必要的接触面积,加之机械搅拌作用对固相物料的翻动及料层中“犁沟”结构的形成及不断更新,使气固相接触几率远远超过了斯列普炉产品道内的气固相接触几率。
从炉本体结构特点及运行原理分析,采用同一种炭化原料,在多段炉装置中制造碘值超过1000的煤基颗粒炭产品时仅需5至8小时的活化时间,而在斯列普炉中制造同水平的活性炭时则需要长达30小时的活化时间(3)。
2、活化蒸汽消耗量不同
一般而言,经化学反应计算的活化过程水蒸气理论消耗量为857kg/吨活化料,但实际生产中需加入的水蒸气要远远高于这一理论值,其原因是:炭的活化反应速度受控于扩散速度,当水蒸气不能快速地扩散到炭中更深的孔隙结构内部时,活化反应无法继续进行,为了保证必要的扩散速度,增加活化剂气体的浓度、使孔隙内外的活化剂浓度差增大,是一种廉价易行的技术办法。
多段炉活化装置用来制造烟煤基活性炭时,平均的蒸汽加入量为4.35∼5.5吨蒸汽/吨活化料制品。
斯列普炉由于产品道内气固相的接触方式以错流为主,气固相之间的反应速度要比多段炉活化装置慢。此外,由于斯列普炉的半炉切换运行方式(用以维持自热平衡),活化半炉会随时间的推移而降温,此时为了安全性及工艺平稳性仍需以恒定的流量加入蒸汽,致使蒸汽的有效利用率也呈下降趋势。
整体而言,当以恒定流量向斯列普炉中加入蒸汽时,蒸汽的单位消耗量要比多段炉活化装置高得多,据统计,当斯列普炉运行状态良好时,蒸汽的平均消耗量为8吨/吨活化料制品,而运行状况变差时,该数值竟然高达12至15吨蒸汽/吨活化料制品。