Гранулированный и гранулованный активированный уголь: в чём разница и что выбрать?

Краткий ответ

В случае фильтрующих слоев для очистки воды в первую очередь обычно рассматривают гранулированный активированный уголь. А для стационарных слоев в системах очистки промышленных газов, где важно сопротивление потоку воздуха, в первую очередь стоит рассмотреть гранулированный активированный уголь. Гранулированный уголь состоит из частиц нерегулярной формы и обычно поставляется с указанием размера по ситу. Гранулированный уголь в виде таблеток получают путем экструзии в цилиндрические таблетки и обычно указывают его диаметр.

На самом деле выбор сводится не просто к противопоставлению “гранул и пеллет”. Речь идет о размере частиц и условиях потока, необходимых для оборудования, а также о характеристиках адсорбции, требуемых для конкретной задачи очистки. Форма гранул не всегда означает более высокую производительность, а гранулированный уголь не всегда означает более низкую цену. В разделах ниже проводится сравнение этих двух форм и объясняется, в каких случаях каждая из них является разумным выбором для начала.

В рамках проектов по промышленной очистке воды и газа вам могут предложить два совершенно разных вида активированного угля: один в виде нерегулярных черных гранул, а другой — в виде аккуратных маленьких цилиндров. Оба вида могут использоваться для адсорбции, однако при загрузке в оборудование одного и того же типа они могут различаться по перепаду давления, поведению слоя и приспособленности к условиям эксплуатации.

При выборе не обязательно начинать с длинного списка технических характеристик. Сначала определите, какая форма подходит для данного оборудования и области применения, а затем сравните эффективность обработки. Обычно это упрощает определение продуктов, на которые стоит запросить образцы и коммерческое предложение.

Что такое гранулированный активированный уголь?

Гранулированный активированный уголь (GAC) представляет собой адсорбент в виде частиц с внутренней пористой структурой; в данном сравнении под этим термином понимается уголь в виде нерегулярных гранул, в отличие от экструдированного цилиндрического угля. Его можно производить из таких видов сырья, как уголь или скорлупа кокосового ореха, посредством карбонизации, активации, измельчения и просеивания. На некоторых технологических схемах сырье сначала агломерируется, а затем перерабатывается в гранулы. Таким образом, термин “гранулированный уголь” описывает форму продукта, но не указывает на какое-либо конкретное сырье или технологический процесс.

Технические характеристики обычно указываются в виде диапазона размеров сита, например, 8×30 меш или 12×40 меш. Эти два числа обозначают диапазон размеров сита, а не длину и ширину отдельной частицы. Компания Qizhong ассортимент гранулированного активированного угля включает в себя оба этих размера, а также другие доступные варианты размера частиц.

Гранулированный уголь широко используется в адсорбционных слоях систем водоочистки; кроме того, существуют марки, предназначенные для очистки воздуха и газов. При эксплуатации водоочистного оборудования выбор гранул подходящего размера является отправной точкой для обеспечения оптимального соотношения между перепадом давления в слое, степенью адсорбционного контакта и условиями обратной промывки.

• Основные преимущества: Широкий выбор исходных материалов и размеров ячеек позволяет легче подбирать фильтрующие слои в соответствии с имеющимися установками водоочистки и различными задачами адсорбции.
• Основные ограничения: Более мелкий размер не всегда лучше. Уменьшение размера частиц может способствовать массообмену, но также может привести к увеличению перепада давления в слое. Абразивная стойкость и содержание мелких фракций зависят от конкретной марки.

Что такое гранулированный активированный уголь?

Гранулированный активированный уголь — это активированный уголь, полученный путем экструзии в виде цилиндрических гранул; его также называют экструдированным активированным углем. Типичная технология производства включает в себя разработку рецептуры, экструзию, а также соответствующие этапы карбонизации и активации. Формование определяет внешние размеры, а активация формирует внутреннюю пористую структуру; каждый из этих этапов преследует свою цель.

Уголь в виде гранул обычно указывается по диаметру, например, 3 мм или 4 мм. Гранулы одного и того же диаметра могут иметь разное распределение по длине. Компания «Цзичжун» Ассортимент гранулированного активированного угля включает эти два диаметра и другие варианты; при фактической загрузке следует также учитывать распределение гранул по длине.

Данная форма широко используется в стационарных установках для очистки промышленных выбросов, очистки воздуха и регенерации растворителей. Благодаря своей правильной форме и доступным диаметрам она часто применяется в газофазных слоях, рассчитанных на минимальный перепад давления. Использование высокопрочных и малопыльных марок материала также способствует снижению разрушения частиц во время загрузки и эксплуатации.

• Основные преимущества: Стандартная форма позволяет легко подбирать фиксированные слои для газа по диаметру; предлагаются различные марки, позволяющие сбалансировать требования к прочности, пылеобразованию и расходу.
• Основные ограничения: Более большой диаметр не гарантирует автоматически более эффективную очистку. Размеры частиц, время контакта и целевое загрязнение по-прежнему должны соответствовать друг другу, а для некоторых задач водоочистки требуются марки, специально предназначенные для этих целей.

Гранулированный и пеллетированный активированный уголь: краткое сравнение

Что лучше подходит для очистки воды или газа?

Для обычного применение в области водоочистки, гранулированный уголь, как правило, является более непосредственной отправной точкой. Он выпускается из различных видов сырья и с разными размерами зерен, что упрощает дальнейшее использование технических характеристик фильтрующего материала, уже заложенных в конструкцию оборудования, а также позволяет адаптировать его к условиям расхода воды и обратной промывки. При замене угля в существующем слое, если в первоначальном проекте указан размер гранул, как правило, надежнее сначала поискать подходящий сорт в той же форме, а не сразу менять форму.

Для применение в области промышленной очистки воздуха или газа В случаях, когда сопротивление вентиляции играет важную роль, при оценке следует уделить приоритетное внимание гранулированному углю. Например, для устранения промышленных запахов или очистки от паров растворителей требуется не только подходящий адсорбент, но и достаточный расход воздуха через угольный слой в пределах допустимого перепада давления. Для таких задач существует широкий выбор проверенных вариантов гранулированного угля.

Эти две формы частично пересекаются по области применения: гранулированный уголь также используется в газофазных стационарных слоях, а некоторые сорта гранул подходят для очистки воды. Если имеющееся оборудование работает нормально, нет необходимости менять конструкцию фильтрующего материала только потому, что другая форма более распространена в конкретной области.

Исходная точка ясна: для традиционных водоочистных фильтров следует начинать с гранулированного угля, а для промышленных газоочистных фильтров с низким сопротивлением — сначала оценить уголь в виде пеллет. В случае существующего оборудования в качестве основы для подбора альтернативного сорта угля следует использовать исходные проектные спецификации.

Какая форма имеет меньшее сопротивление потоку?

В газофазных системах падение давления влияет на способность вентилятора обеспечивать заданный расход и на энергопотребление системы. Благодаря правильной форме и доступным диаметрам гранул угля он подходит для создания слоя с низким сопротивлением; это одна из причин, по которой его часто рассматривают в качестве материала для промышленной очистки газов.

При использовании гранулированного углерода необходимо одновременно учитывать размер ячейки сита. В газовых слоях можно использовать и более крупные гранулы. Более мелкие частицы могут сократить расстояние внутренней диффузии, но зачастую приводят к большему падению давления. Поэтому при сравнении сопротивления следует учитывать не только форму, но и размер частиц.

Сравнивая две возможные марки, запросите у поставщика данные о перепаде давления при одинаковых условиях газа, фактическом расходе и геометрии слоя. Только в этом случае вы сможете определить, какая из спецификаций потребует большего запаса давления вентилятора.

Если запас давления вентилятора ограничен, при выборе характеристик сита в первую очередь следует ориентироваться на перепад давления при заданном расходе. Стоит уделить приоритетное внимание выбору подходящего сорта гранул; однако нет оснований заменять существующее решение с крупнозернистыми гранулами, отличающееся низким сопротивлением, исключительно ради изменения формы продукта.

Какая форма обеспечивает лучшую адсорбцию?

Если вопрос звучит так: “Какая форма позволяет удалить больше загрязняющих веществ при использовании той же тонны угля?”, то ответ зависит в первую очередь от марки материала, а не от его внешней формы. Большая часть адсорбционной поверхности активированного угля находится внутри его пористой структуры. Сырьё, процесс активации и обработка поверхности — все эти факторы влияют на эффективность по отношению к различным веществам. Придание углю формы небольших правильных цилиндров не приводит автоматически к увеличению адсорбционной способности в отношении целевого загрязнителя.

Размер частиц является одним из регулируемых параметров гранулированного угля. При прочих равных условиях более мелкие частицы, как правило, сокращают путь внутренней диффузии и могут повысить скорость адсорбции, однако более высокая скорость не означает более высокую насыщающую способность. Гранулированный уголь также выпускается с различным диаметром, поэтому его не следует считать “всегда более крупнозернистым и медленнодействующим”, чем гранулированный уголь.

Например, при оценке обычной адсорбции ЛОС следует проводить сравнение с использованием целевого соединения в соответствующей концентрации, при соответствующей температуре и влажности. Если требуется пропитка, сначала необходимо отобрать составы, подходящие для целевого газа. Как гранулированные, так и прессованные продукты могут выпускаться в модифицированных вариантах; пропитка возможна для обеих форм.

Йодное число или показатель CTC могут помочь охарактеризовать заявленные эксплуатационные показатели продукта, однако ни один из них не заменяет сравнения фактической очистительной способности в отношении каждого конкретного загрязнителя.

Эффективность адсорбции не следует оценивать исключительно по форме продукта. Запросите данные о рабочей емкости или прорыве для целевого загрязнителя при указанных условиях эксплуатации, а затем сравните их с требуемым временем контакта. Это даст более точный ответ на вопрос “какой из вариантов позволяет очистить больше?” по сравнению с простым сравнением йодных чисел.

Что более долговечно и выделяет меньше пыли?

Некоторые марки углевых гранул отличаются высокой механической прочностью и низким содержанием пыли, благодаря чему они подходят для газовых систем, в которых важно снизить повреждения, вызванные нагрузкой, и количество мелких частиц в слое.

Также доступны высокопрочные изделия из гранулированного углерода. На прочность готового изделия влияют как сырье, так и технология производства. При применении в условиях обратной промывки или транспортировки не следует исключать гранулированный сорт, соответствующий техническим требованиям, только из-за нерегулярной формы его частиц.

При закупке следует сравнивать показатели твердости или износостойкости, полученные с использованием одного и того же метода испытаний, а затем учитывать исходное содержание мелких фракций и фактические условия эксплуатации. В сфере водоочистки особое внимание следует уделять износу при обратной промывке; в газофазных слоях более актуальными проблемами зачастую являются разрушение наполнителя при загрузке и борьба с пылью.

Для газовых слоев следует уделять особое внимание разрушению при загрузке и содержанию мелких фракций; для фильтрующих слоев с обратной промывкой — износостойкости. В первом случае можно начать с гранул с низким содержанием пыли, а во втором — с износостойких гранул, соответствующих требованиям оборудования.

Какой вариант имеет меньшую общую стоимость?

Гранулированный уголь не обязательно дешевле, а уголь в виде пеллет — не обязательно дороже. На стоимость влияют такие факторы, как сырье, степень активации, последующая обработка и условия закупки. Только на основе ценовых предложений на конкретные марки при одинаковых условиях закупки можно определить, какой из них имеет более низкую закупочную цену.

Расчет эксплуатационных затрат требует еще одного шага. Если гранулированный уголь соответствует существующим техническим характеристикам фильтрационного слоя для очистки воды, это может избавить от необходимости перенастройки оборудования после замены наполнителя. Если гранулированный уголь соответствует требованию по более низкому сопротивлению при заданном расходе газа, это может дать преимущество с точки зрения энергопотребления вентилятора.

Вес угля, необходимый для заполнения того же объема слоя, также может различаться. Если ориентироваться исключительно на цену за тонну, можно упустить из виду такие факторы, как количество загружаемого материала, энергозатраты, частота замены и расходы на утилизацию. Сравнивайте эти затраты при одинаковом объеме обработки или за один и тот же период эксплуатации.

Более практичный способ сравнения цен заключается в следующем: сначала рассчитать затраты на заполнение одной кровати, а затем — затраты на энергию, замену и утилизацию при той же производительности. Материал, стоимость которого при покупке немного выше, может оказаться более экономичным, если его эксплуатационные характеристики лучше подходят для конкретного применения.

Как сделать окончательный выбор?

Отдавайте предпочтение гранулированному активированному углю в следующих случаях:

• Вы подбираете наполнитель для традиционного адсорбционного слоя системы водоочистки и должны согласовать размер ячейки сита, расход воды и условия обратной промывки.
• В имеющемся оборудовании уже используется подходящий гранулированный уголь, и вам необходимо выбрать более подходящий сорт, не изменяя конструкцию фильтрующего слоя.

Отдавайте предпочтение гранулированному активированному углю в следующих случаях:

• Вы проектируете или приобретаете промышленную газовую установку со стационарным слоем, для которой низкое сопротивление потоку воздуха является важным условием.
• Для данного оборудования требуется экструдированный углеродный материал заданного диаметра, к которому предъявляются четкие требования по прочности, сопротивлению разрушению и содержанию пыли.

Если оба товара соответствуют основным условиям, то товаром, который стоит купить, является уровень, при котором достигается целевой показатель обработки на вашем оборудовании при разумных эксплуатационных затратах. Форма продукта определяет отправную точку для сравнения; производительность приложения определяет окончательный выбор.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли напрямую заменить гранулированный активированный уголь на активированный уголь в виде пеллет?

Не стоит просто заменять его материалом того же веса. Материал того же веса может занимать не тот же объем, а изменение размеров частиц может повлиять на поток в слое. В случае оборудования для очистки воды необходимо также проверить конструкцию опоры и систему удержания наполнителя, а также условия обратной промывки. Прежде чем принимать решение о целесообразности замены, сравните размеры частиц нового продукта, количество загрузки и эксплуатационные требования с исходной конструкцией оборудования.

Что служит дольше: гранулированный уголь или угольные гранулы?

Не существует универсального срока службы, определяемого формой. Срок службы зависит от целевого загрязняющего вещества, нагрузки, эффективной производительности, условий контакта, а также допустимой концентрации в очищенной воде или сточных водах. Для оценки ожидаемого срока эксплуатации необходимо провести анализ подходящих марок в одинаковых условиях эксплуатации с учетом критериев замены.

Какова связь между углём и углём из скорлупы кокосового ореха, с одной стороны, и гранулированным углём и углём в виде пеллет — с другой?

Первые два термина относятся к сырью; последние два — к форме выпуска продукции. Как угольный, так и кокосовый уголь могут выпускаться в различных формах. Гранулированный уголь не следует приравнивать к кокосовому углю, а уголь в виде пеллет — к угольному. При запросе предложений указывайте сырье, форму и класс применения отдельно, чтобы можно было точно сравнить продукты.

Источники

В данной статье используются следующие исходные технические и продуктовые материалы; примеры размеров взяты из общедоступных каталогов продукции компании «Цзичжун».

• CarboTech: Формы выпуска и области применения активированного угля
• Donau Carbon: Категории продукции для очистки воды и газа и Информация о продуктах для очистки газа
• CarboTech: Процесс пропитки и целевые загрязнители
• Calgon Carbon: Основы активированного угля — размер частиц, адсорбция и конструкция слоя
• Ассортимент гранулированного активированного угля «Цзичжун» и Ассортимент гранулированного активированного угля