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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?
& n0 x9 P6 i! R6 J7 n) ~  
; W+ E$ u2 _4 n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。
. p% d; E, X% o5 W! \& X4 \, s 
; c9 ]. g( y/ R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。# O% F( x& l" b) T. ~/ z/ Y
  
/ u7 {' t2 `4 r+ N  w1. 干燥阶段:: t/ e( J' ~$ Z9 f8 W
  
+ Y; l8 q. [) m! }6 \  H3 ~) s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。" ^6 S; ], `( B, [# k1 H
 # ~1 g( _% {3 P- H* S1 H, L" ~( N6 [
2. 预炭化阶段
. Y% U& m" x0 ?. P6 u% l 
/ A0 M6 t; I/ O3 y. A9 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。' T: Z& A* @2 V9 o: E  R5 J4 ^
 
) ?0 j2 m# v, K) j  S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。
8 p! U. t4 W1 U' d2 x5 @, K# V# V- N: w  
+ {" ?& ]3 q3 p1 C. U1 E3. 炭化阶段* C/ i* ^* ^& E: ^
 
7 v9 M4 ~, Y) {0 g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。7 P2 b. E4 l9 ]# Y6 p4 h
  
4 \2 r- U! [/ m0 l+ m, D5 ?3 M4. 煅烧阶段& v* H& Z  ^. e( Q2 U
  6 ^$ _* z% K/ s6 D: ?7 e
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。
; z0 ~+ ^, V  o0 z    {+ z7 a* N% k. Q) W
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 s  d+ l2 I( ^: _
  
3 v) H* p) M4 _: o7 A炭化对原料的要求. ^8 b: b' a% Y& S4 {; a  t
 
% U: U6 s; b3 f! D& b" e  M$ `! i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。
' X. _, F! ^8 }5 h5 T! E. u  
9 l* P9 |" k, o3 ^4 ~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。
( _; A' w9 d9 H. m3 e+ }4 K% s) ?  
7 t; q' t5 }, {* m9 O3 z, S5 K3 G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。
- u& r) W' e6 }) E. N$ x 2 H1 _# A' `( R; r  P" }: s
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。
. ?% a5 m6 y3 t9 g, d* L* ?% v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。1 D. x2 B9 z8 c2 s' T
! w" R& i) Y% N, V7 f
怎样进行筑窑烧炭?
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7 z- i5 E) c; h4 A; e, T炭窑修筑前,都要进行窑址选择,对窑址有如下要求:2 O: V3 U' g$ Q8 O- l- b
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1. 附近资源丰富,原料和木炭的运输比较方便;' f* g% ^3 h/ m

* H, m7 i1 z2 R- ^# x2. 靠近水源,但又不会受到地表水冲刷淹没,或积聚雨水;
7 m. G, a6 u7 G. ^/ z& l4 ?: j  v$ K5 ~& c, s: s, s! l: j  L5 S) m
3. 土质坚实,最好是能耐火烧的粘土;
" t7 Y0 z  F7 P
! @! L1 V- F% j. f- D" z4. 坡度较小,又有堆放原料和木炭的地方;" z& f0 a$ M( z7 H  Q) c5 b
 
1 e: P  D3 c7 @: a7 a9 T, h5. 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。
. E) \2 J8 |% j* x  m$ G: ~  v4 m1 k, n7 p( f. S7 H" ?
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