Способ карбонизации углеродсодержащих материалов

 

Изобретение относится к лесохимической промышленности, в частности к способам карбонизации углеродсодержащих материалов, и может быть использовано в производстве сырья для получения активных углей. Изобретение решает задачу улучшения качества угля, интенсификации процесса карбонизации и расширения сырьевой базы. Сущность изобретения заключается в нагревании исходного углеродсодержащего материала в режиме термоудара со скоростью 10,0 - 100,0^oС/с, при остаточном давлении 0,001 - 0,1 МПа в зависимости от свойств исходного материала и требуемого качества угля. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к лесотехнической промышленности, в частности к способам карбонизации углеродсодержащих материалов, и может быть использовано в производстве сырья для получения активных углей.

Известен способ получения сырого угля путем карбонизации крупнокусковой древесины. Известный процесс карбонизации не позволяет достигнуть равномерного прогрева, в результате чего регулирование структуры сырого угля становится невозможным. (Славянский Х.К., Медников Ф.А., Технология лесотехнических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 66).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ карбонизации древесной щепы размером 22 мм при температуре 500^oC и атмосферном давлении. (Славянский Х.К., Медников Ф.А., Технология лесотехнических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 106) Недостатками известного способа являются недостаточно быстрое удаление летучих веществ из зоны нагрева, что приводит к их коксованию внутри частиц угля, малая пористость получаемых углей и соответственно низкая активность и способность к последующей активации в короткие промежутки времени.

Целью изобретения является улучшение качества угля, интенсификация процесса карбонизации и расширение сырьевой базы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе карбонизации, включающем нагревание исходного углеродсодержащего материала, согласно изобретению нагревание проводят в режиме термоудара со скоростью 10,0 - 100^oC/с при остаточном давлении 0,001 - 0,1 МПа в зависимости от свойств исходного материала и требуемого качества угля. В качестве исходного материала используют древесину твердых и мягких пород, минеральное углеродсодержащее сырье различной влажности и плотности.

Способ осуществляют следующим образом.

В реактор пиролитического разложения загружают измельченную древесину фракция 3...7 мм, проводят нагревание до 740^oC со скоростью 10 - 100^oC/с при остаточном давлении 0,001 - 0,1 МПа. В данных условиях быстроиспаряющиеся компоненты продуктов разложения с максимальной скоростью покинут зону высоких температур реактора. В то же время большие скорости движения частиц летучих веществ будут способствовать образованию сообщающихся между собой и внешней средой каналов, что улучшает качество полученного в процессе карбонизации угля.

Примеры осуществления предлагаемого способа карбонизации приведены в таблице, данные которой получены имитационным моделированием на специальной установке, работавшей на двух видах древесного сырья: твердая порода (береза) и смесь мягких пород.

Из приведенных в таблице примеров осуществления предлагаемого способа карбонизации с применением вакуума и термоудара видно, что (примеры 5 и 6 - твердые породы, 11 - мягкие породы, с применением только термоудара 2 и 3 - твердые породы, 8 - мягкие породы, с применением только вакуума примеры 4 - твердые породы, 9 и 10 - мягкие породы и карбонизация по известному способу), из примеров 1 и 7 видно, что свойства угля значительно изменяются в зависимости от параметров термоудара и давления в реакторе, так содержание летучих веществ в угле уменьшилось с 8,3% до 3 - 4%, а с применением вакуума с 0,11 - 0,3 мас.% для твердых пород, а для мягких пород с 6,8 - 0,22 мас.%. Суммарный объем пор в зависимости от сочетания методов воздействия и регламентирующих их параметров резко увеличился с 0,4 см³/г до 1,97 см³/г для твердых пород и с 0,54 см³/г до 1,97 см³/г для мягких пород. Значительно уменьшилась насыпная плотность с 340 г/дм³ до 140 г/дм³ для твердых пород и с 240 г/дм³ для мягких пород.

Активность по иоду сырого угля (после карбонизации) и тех же образцов после их активации, проведенной в газопаровой среде в одинаковых стандартных условиях возрастает с увеличением пористости с 14 до 36 мг/г (до активации) и с 59,1 до 132 мг/г для твердых пород после активации и соответственно с 26 до 43,5 мг/г и с 57,0 до 100,3 мг/г для мягких пород.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в лесохимической промышленности в производстве сырья для получения активных углей.

Применение предлагаемого изобретения позволит интенсифицировать процесс карбонизации, а быстрый унос летучих из зоны высоких температур пиролитического реактора предотвращает коксование, способствует повышению пористости угля и, следовательно, его активности. В связи с уменьшением плотности парогазовой среды под вакуумом способ дает возможность получать высококачественный уголь для процессов активации из измельченного сырья, так как под вакуумом резко уменьшается унос материала.

Источники информации.

1. Славянский Х. К. , Медников Ф.А., Технология лесохимических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 66.

2. Славянский Х. К. , Медников Ф.А., Технология лесохимических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 106 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ карбонизации углеродсодержащих материалов путем нагревания, отличающийся тем, что нагревание проводят в режиме термоудара со скоростью 10,0 - 100 град./с при остаточном давлении 0,001 - 0,1 МПа в зависимости от свойств исходного материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходных материалов используют древесину твердых и мягких пород, минеральное углеродсодержащее сырье различной влажности и плотности.

РИСУНКИ

Рисунок 1