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食品级活性炭的生产工艺

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发表于 2005-4-14 21:27:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
食品级活性炭的生产工艺
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木质材料炭化过程发生什么变化?# i# }6 D" B! q2 M" W2 r# O7 |
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木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料的炭化,是把它放在炭化设备内加热,进行热分解。在热解过程,发生一系列复杂化学反应,产生很多新生产物,木质材料发生了变化。- E% k' g( K5 q% W( O# Q0 Z4 T8 h
 
$ q% @& e' H0 J/ c根据热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征,炭化过程大体上可分为如下四个阶段。
9 u  C  O" |5 d, [2 u  
) {! ~3 \  B4 @! \! x1. 干燥阶段:3 m8 y  Q* ^$ ?1 M2 c9 n: d5 N
  
9 U( j$ T* n( a0 M4 p4 _这个阶段的温度在20—150摄氏度,热解速度非常缓慢,主要是木材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发,木质材料的化学组成几乎没有变化。9 V9 U/ N# R/ D6 B" f, D4 \% |- H9 X
 ) f. B- M9 v+ r$ |) r/ d! e- I, ?
2. 预炭化阶段
2 O& ~7 g( U" }+ t* T8 ] 
# V7 p" Z  N1 Q# ?这个阶段的温度为50—275摄氏度,木质材料热分解反应比较明显,木质材料化学组成开始发生变化,其中不稳定的组分,如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。
* R+ t& _$ \4 c. C' \6 j 
! N9 @# V# ?/ h3 |以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升,所以又称为吸热分解阶段。+ Q+ ?  ~4 }/ t! g5 T
  
' [# h2 C$ V8 k! c; w3. 炭化阶段, J2 z4 d8 k6 f, I% [! [8 U! W
 # V8 s; }% \4 L
这个阶段的温度为75—400摄氏度,在这个阶段中,木质材料急剧地进行热分解,生成大量分解产物。生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油,生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少,而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。这一阶段放出大量反应热,所以又称为放热反应阶段。
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* W. _) M7 c) L9 K1 {1 V4 L4. 煅烧阶段+ |. _/ a* E* d# ~: H5 j9 J
  1 m. q, Q8 h* @/ D  L9 s) X
温度上升450—500摄氏度,这个阶段依靠外部供给热量进行木炭的煅烧,排出残留在木炭中的挥发性物质,提高木炭的固定碳含量。这时生成液体产物已经很少。2 z( p9 e( J) s2 E7 w/ }" s3 x
  2 U) y) J' v- P
应当指出,实际上这四个阶段的界限难以明确划分,由于炭化设备各个部位受热量不同,木质材料的导热系数又较小,因此,设备内木质材料所处的位置不同,甚至大块木材的内部和外部,也可能处于不同热解阶段。* `2 N) T  w, k6 O8 Z$ k; t
    g9 i, ]6 A' r2 n+ ~; H4 p$ Z9 M* |
炭化对原料的要求4 ]3 c: ^' y$ ^8 s$ ?7 A# r, \
 
3 r' Q0 K2 C  k# u" \炭化的原料很多,薪材、森林采伐剩余物、森林抚育时消除的杂木、木材加工厂的剩余物,如木屑等都可以进行炭化。除木屑为粒状,需采用特殊炭化炉炭化外,其他原料多以木段为主,都适合大多数炭化炉或炭窑炭化原料的要求。
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炭化原料树种可分为三类:第一类为硬阔叶材,如水青冈、麻栎、苦槠、榆等;第二类为软阔叶材,如杨、柳、椴等;第三类为针叶材,如马尾松、南亚松、湿地松等。要生产出高质量的木炭,以适合冶金工业和二硫化碳工业等工业部门使用,炭化原料应选用硬阔叶材,而针叶材常用来生产松木炭,用于制造活性炭。5 Y- m( j( l7 L" q8 l, }
  & ~) l* A8 g& s5 M
炭化材最好大小均匀,一般要求直径不大于0厘米,若直径太大,应把它劈开,劈裂线长度要求小于12厘米。炭化材的长度以炭化炉或炭窑的高度决定,若大材不劈开,因木材的导热性差,炭化时产生的气体混合物,由木材内部通向外部,所需通过的路径很长,炭化时间也长。会导致木材机械强度下降。- e! S9 ^6 k5 O) a  u- b3 Y6 _
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供炭化的薪材多属萌芽林,故最好在秋冬季采伐,此时,树木处于休眠阶段,树液停止流动,根部贮存物质,不受损害,利于来年萌芽更新;而且秋季天气晴朗,相对湿度小,木材含水量低,伐下的薪材易干燥,可缩短炭化时间,减少燃料消耗,生产的木炭裂缝少,质量高。- l8 u+ F3 _. \) }, h( v3 n
此外,腐朽木、病害枯死的木的木材,均不宜作炭化原料,因为腐朽木材炭化时,木炭疏松、易碎和容易自燃,大大降低木炭质量。
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) g" [" t* Q. W怎样进行筑窑烧炭?
" G/ m* }8 f/ [
# E/ f4 z! f/ g9 }炭窑修筑前,都要进行窑址选择,对窑址有如下要求:
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1 T* U7 k& ]+ D" O! [* j) F& ?1. 附近资源丰富,原料和木炭的运输比较方便;
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2. 靠近水源,但又不会受到地表水冲刷淹没,或积聚雨水;
) `2 c& m8 A; n4 `) E: U) {' M% Y
3. 土质坚实,最好是能耐火烧的粘土;2 ?9 T+ v" l' S7 N( D2 x0 V" a6 \! p6 P. s

7 K: e( P/ _- a7 e' U8 t6 b4 J4. 坡度较小,又有堆放原料和木炭的地方;# Z  A2 h" H9 P* }- d1 @
 
9 _) ?" }- O; ?& R4 O( t9 U5. 如果是山坡地,选择的山坡方向要使筑成的炭窑燃烧室通风口朝向常风的方向,有利于通风和燃烧。9 _( O! H( M2 I6 P- Z1 Z1 Z

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