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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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! K1 M& T" l* z9 E. L, O0 W1 {6 J木质材料炭化过程发生什么变化?) |! z! z, [9 ~! e2 N0 F1 q
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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。  f+ o+ N8 D4 ~5 w9 W0 \+ Z8 e
 ! v. }: d; t' m* l. k3 I$ F2 ^
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。, q8 ]0 ]; {( H3 R2 U" D
  
9 Y& K, S; c) m! M1. 干燥阶段:  j8 E; X! `6 M( W
  # [6 A" U: H9 ^+ f: w" B
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。
# t! o% K  ~* h3 d- m 
) l3 g7 ?$ T; U) r2 f2 ?/ V2. 预炭化阶段/ |$ Y, p  n4 @; p2 n& s4 h
 8 a  {! g! ~% y8 h" u
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。- y- @2 R& n$ H2 [  d7 a6 `5 ^  H
 
( v) s+ n  _. H) [4 L' N/ j& w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% A) }1 n% y- c  `
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3. 炭化阶段
( |. {1 A0 D( i) {) b 
5 W1 `5 z. C/ z; S8 ]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。& K3 k1 F# o' P3 Z7 \1 Y. k& v
  
/ Q0 t  B! R% f4. 煅烧阶段0 E% x5 @, U0 Z7 u: m: }: A
  
1 B) I% t7 j  |- T8 d" Z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。9 M+ h# Y( G2 W; }
  
. [& S5 O: u4 U9 V( b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。& v, J6 u& h# X' u) h7 c- c- ~0 B
  
$ W% \! |& t. }* I9 R炭化对原料的要求
, J( l5 X0 W- t* v; I7 u1 M3 M % T5 u$ |" G7 P8 h$ Y  Q2 a  T- |, t
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。! i% p, L  G; l3 ~) c
  ' x- W) H, t+ `  ^9 ]  q9 T1 {
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。
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2 b+ \* o. n( n$ t$ T0 u) Y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。
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& j8 x- @4 H3 X& v! i. r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。
7 J4 ^. y% }6 Q, j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。$ ?' T% A9 w) D& \  y$ N6 Z" R
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怎样进行筑窑烧炭?( N' u. q, _/ e$ l% U0 G
, M8 {3 I$ l6 s- m+ ]
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. 附近资源丰富,原料和木炭的运输比较方便;
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  M8 g8 A& _- y/ L& h: v% G/ g2. 靠近水源,但又不会受到地表水冲刷淹没,或积聚雨水;
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3. 土质坚实,最好是能耐火烧的粘土;6 C2 n3 ]/ S- R# \0 i" ?

% Q  k" L7 T* w5 B$ f4. 坡度较小,又有堆放原料和木炭的地方;, H5 c! z( N6 e* o9 z1 a
 $ N7 f5 y: s3 x; b
5. 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。) Q. L  |1 |$ `5 g8 T

, y1 F' d8 U$ b7 p1 K9 S
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