Carbono activado de la pelotilla del carbón

¿Qué es el carbón activado en pellets de carbón?

El carbón activado en pellets de carbón es un tipo de carbón activado fabricado a partir de carbón pulverizado (a menudo bituminoso) que se mezcla con un aglutinante y luego se extruye en pellets cilíndricos. Estos pellets suelen tener entre 1 mm y 4 mm de diámetro y tienen una forma cilíndrica uniforme.

Esta forma de factor de ingeniería es su diferenciador clave, que ofrece ventajas específicas para la manipulación y el rendimiento en sistemas a gran escala, especialmente aquellos que involucran flujo de gas.

¿Cómo se fabrica?

El proceso de fabricación está diseñado para crear un producto fuerte y uniforme:

1. Pulverización: El carbón de alta calidad se muele hasta convertirlo en un polvo muy fino.

2. Adición de aglutinante: El polvo de carbón se mezcla con un aglutinante (como brea de alquitrán de hulla o un aglutinante sintético). Esto es crucial para dar a los pellets su integridad estructural.

3. Extrusión: La mezcla de carbón y aglutinante se fuerza a través de una matriz a alta presión, creando hebras largas, similares a espaguetis, de diámetro uniforme.

4. Peletización: Las hebras extruidas se cortan en pellets cilíndricos cortos de una longitud específica.

5. Carbonización y activación: Los pellets se carbonizan primero en un horno sin oxígeno para convertir el material en carbono fijo. Luego se activan con vapor a altas temperaturas (800-1100°C) para desarrollar la estructura porosa. Este paso también carboniza el aglutinante, integrándolo completamente en la estructura de carbono.

Características y ventajas clave

La forma de pellet proporciona un conjunto único de propiedades:

• Tamaño y forma uniformes: La forma cilíndrica diseñada crea un lecho empaquetado con una dinámica de flujo altamente predecible y consistente. Esto da como resultado una caída de presión muy baja para los gases que pasan a través del lecho, lo cual es un factor económico crítico en los sistemas grandes.

• Alta resistencia mecánica: El proceso de extrusión y los aglutinantes crean un pellet extremadamente duro y resistente a la abrasión. Esto minimiza la generación de polvo durante la manipulación y el uso, lo cual es vital para proteger los equipos posteriores, como ventiladores y compresores.

• Estructura de poros controlada: Los pellets a base de carbón suelen tener una distribución del tamaño de los poros ideal para adsorber una amplia gama de moléculas de gas y vapor. Están optimizados para mesoporos y macroporos.

• Alta pureza: El proceso de fabricación puede producir un producto de carbono muy puro con bajo contenido de cenizas, lo cual es importante para aplicaciones sensibles.

Aplicaciones principales

El carbón activado en pellets de carbón se utiliza casi exclusivamente en aplicaciones en fase de vapor (gas y aire) donde sus características estructurales y de flujo son más beneficiosas.

1. Purificación del aire y control de COV

• Emisiones de aire industrial: Se utiliza para capturar compuestos orgánicos volátiles (COV), disolventes y contaminantes atmosféricos peligrosos (HAP) de las corrientes de escape en plantas químicas, instalaciones de impresión, cabinas de pintura en aerosol y fabricación de plástico.

• Ventilación de aire interior (HVAC): Se utiliza en sistemas especializados para edificios grandes (como aeropuertos u oficinas) para eliminar contaminantes y olores exteriores del aire de entrada.

2. Purificación y separación de gases

• Recuperación de vapor de disolvente: En procesos donde se utilizan disolventes como acetona, tolueno o hexano, se utilizan lechos de carbón en pellets para capturar y recuperar estos vapores para su reutilización, lo que ahorra costos y reduce las emisiones.

• Recuperación de gas de vertedero: Purifica el gas metano extraído de los vertederos eliminando los COV y siloxanos traza (que pueden dañar los motores generadores de energía) para que el metano pueda utilizarse como fuente de energía limpia.

• Tratamiento de gas natural: Se utiliza como lecho de protección para eliminar odorizantes (como mercaptanos) e hidrocarburos más pesados de las corrientes de gas natural.

3. Aplicaciones protectoras especiales

• Filtración de agentes de guerra química (CWA): En máscaras militares y protectoras, la naturaleza dura, sin polvo y altamente adsorbente de ciertos grados de carbón peletizado los hace ideales para filtros de lecho fijo.

• Industria nuclear: Se utiliza en sistemas de filtración para capturar yodo radiactivo y otros radionúclidos volátiles de las corrientes de aire en instalaciones nucleares.