Способ получения сульфоугля

 

Изобретение относится к технологии сульфирования углей, более конкретно к технологии сульфирования бурых углей, для получения сульфоугля, который может применяться для химической очистки воды. Бурый уголь, имеющий фракционный состав 0,25-1,25 мм и влажность не более 10%, обрабатывают олеумом с последующей нейтрализацией, промывкой и сушкой полученного продукта. Обработку олеумом проводят при 50-100oС, при массовом соотношении олеум:бурый уголь, равном 3-3,5: 1, и продолжительности обработки не более 1 ч. Способ позволяет повысить обменную емкость сульфоугля до уровня не менее 300 мг-моль/дм3.

Изобретение относится к технологии сульфирования углей, конкретно, к технологии сульфирования бурых углей для получения сульфокатионита, применяемого для химической очистки воды.

Сульфоуголь широко применяется для умягчения воды в котельных и для очистки технической воды от катионов кальция и магния.

Известно, что многие природные бурые и каменные угли обладают естественными катионообменными свойствами благодаря наличию в их структуре гуминовых составляющих с карбоксильными и другими кислотными группировками.

Однако использование их в практике, например при очистке воды, существенно затруднялось тем, что многие природные угли сильно набухают, содержат большие количества вымываемых в растворы органических и минеральных примесей, очень чувствительны к кислотам и щелочам, легко пептизируются. В связи с чем природные угли применяли главным образом после их стабилизации и активации обработкой различными веществами - кислотами, щелочами, солями различных металлов, термической обработкой и т.д. (Химия и генезис ископаемых углей, под ред. Кухаренко Т.А., 1964).

Известен способ получения гранулированного активированного углерода путем обработки бурого угля небольшим количеством (от 1 до 10%) концентрированной неорганической кислоты, например серной. Способ является сложным технологически: включает стадии предварительной подготовки угля, стадии последующего удаления летучих компонентов нагреванием до 300oС без кислорода, активации гранул нагреванием в атмосфере активирующего агента (ЕР 0002674 А1, 1979).

В настоящее время в промышленном масштабе сульфоуголь получают из каменных углей.

Наиболее близким по совокупности признаков и назначению к заявленному изобретению является способ получения сульфоугля путем обработки каменного угля олеумом при температуре 110-140oС с последующей нейтрализацией, промывкой и сушкой полученного сульфоугля. Уголь используют в виде угольной крупки размером 0,7-4 мм (патент РФ 2010000, 1994). Получаемый таким способом сульфоуголь имеет недостаточную обменную емкость.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении обменной емкости сульфоугля на основе более дешевого низкозольного бурого угля.

Поставленная задача решается способом получения сульфоугля путем обработки олеумом бурого угля, имеющего фракционный состав 0,25-1,25 мм и влажность не более 10%, при температуре 50-100oС, при массовом соотношении олеум: бурый уголь, равном 3-3,5:1, и продолжительности обработки не более 1 часа с последующей нейтрализацией, промывкой и сушкой полученного продукта.

Отличием заявленного изобретения является использование бурого угля, имеющего фракционный состав 0,25-1,25 мм и влажность не более 10%, а также проведение обработки олеумом при температуре 50-100oС, при массовом соотношении олеум: бурый уголь, равном 3-3,5:1 в течение не более 1 часа.

Реализация изобретения позволяет получить сульфокатионит, имеющий уровень обменной емкости не менее 300 мг-моль/дм3, т.е. превосходящий известный по этому показателю (270-275 мг-моль/дм3 по известному способу).

Лучшие результаты получены при сульфировании буроугольной фракции 0,25-1,25 мм. При вариации технологических параметров процесса: температура, продолжительность процесса и соотношение уголь: олеум получены следующие результаты.

Снижение температуры сульфирования ниже 50oС и повышение ее выше 100oС при времени процесса 1 час приводит к снижению динамической обменной емкости.

При массовом соотношении уголь:олеум ниже 3:1 снижается показатель динамической обменной емкости, а увеличение соотношения выше 3,5:1 не приводит к существенному росту показателя динамической обменной емкости.

Максимальной обменной емкостью обладает уголь после сульфирования в течение 1 часа. При увеличении времени сульфирования до 4 часов наблюдается незначительное снижение показателя динамической обменной емкости получаемых продуктов.

В значительной мере на ионообменные свойства получаемых сульфокатионитов влияет влажность угля.

При увеличении влажности выше 10% в процессе сульфирования происходит значительное набухание бурого угля, что приводит к снижению ионообменных свойств получаемых буроугольных сульфокатионитов. При этом также снижается и механическая прочность. Это связано с тем, что в процессе сульфирования бурых углей с высокой влажностью происходит разрушение частичек угля, что проявляется в увеличении выхода фр. <0,25 мм до 38%.

Сочетание вышеуказанных условий позволяет получить сульфокатионит, имеющий показатель динамической обменной емкости, равный 317-320 мг-моль/дм3.

Способ получения сульфокатионита осуществляют по следующей принципиальной технологической схеме.

Исходный бурый уголь, прошедший стадию дробления, сушки при температуре 105-110oС и фракционирования поступает в резервуар - усреднитель. После усреднения полученную угольную фракцию 0,25-1,25 мм дозирующим устройством подают во вращающийся реактор, куда также подают подогретый до температуры 40-50oС олеум (концентрация SO3 - 16-19%). Олеум подают насосом-дозатором, обеспечивающим соотношение уголь: олеум, равное 1:3-3,5 по массе. Процесс проводят при перемешивании в течение 30-60 мин при температуре 50-100oС.

Следующим этапом является стадия нейтрализации-охлаждения просульфированного угля. После предварительной нейтрализации полученный продукт выгружают из реактора на вибросито, где проводят окончательную отмывку от непрореагировавшего олеума. Вода после промывания поступает на напорные фильтры, где происходит отделение от взвешенных угольных частиц, затем в коллектор очищенных вод и далее в резервуар для нейтрализации. Часть очищенной воды направляют в резервуар условно чистой воды, откуда насосом забирается для первичного промывания буроугольного сульфокатионита.

Отмытый от олеума (рН промывных вод 5-6) готовый продукт высушивают до остаточной влажности 25-30% и подают в бункер-накопитель целевого продукта. Из бункера через дозирующее устройство сульфокатионит поступает на фасовку, а затем на склад товарной продукции.

Способ позволяет на основе дешевого бурого угля получить эффективный сульфокатионит для очистки воды от солей жесткости, обладающий высокой динамической емкостью, что позволяет извлекать из растворов как ионные формы химических элементов, так и коллоидные частицы, и сохраняющий механическую прочность и термическую и химическую стойкость.

Формула изобретения

Способ получения сульфоугля путем обработки олеумом угля с последующей нейтрализацией, промывкой и сушкой полученного продукта, отличающийся тем, что используют бурый уголь, имеющий фракционный состав 0,25-1,25 мм и влажность не более 10%, и обработку олеумом проводят при температуре 50-100oС, при массовом соотношении олеум: бурый уголь, равном 3-3,5:1, и продолжительности обработки не более 1 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству активных углей для электротехнических целей и может быть использовано для создания устройств, аккумулирующих электрическую энергию
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для восстановления каталитической активности сорбентов-катализаторов, дезактивированных в процессе длительного хранения

Изобретение относится к способу получения сорбентов, предназначенных для очистки питьевой воды, в частности к технологии изготовления бактериостатического сорбента, и может быть использовано в фильтрах для очистки питьевой воды в домашних условиях и в местах общественного пользования

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано для очистки воды, в том числе питьевой, от токсичных примесей

Изобретение относится к области получения металлсодержащих углеродных материалов, используемых в процессах очистки газовоздушных сред от органических соединений

Изобретение относится к производству адсорбентов на угольной основе
Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности получению поглотителя, обладающего повышенной поглотительной способностью в отношении кислых газов, например, диоксида серы и синильной кислоты, и может быть использовано в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания

Изобретение относится к области адсорбционной техники

Изобретение относится к способам получения углеродных катионообменников, которые могут быть использованы при производстве особо чистых веществ, в медицинской и фармакологической промышленности для производства гемо- и энтерособентов, для очистки биологических жидкостей от ионов тяжелых металлов, других токсичных соединений
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения модифицированных активных углей (МАУ), применяемых в водоочистке и водоподготовке, а также в медицинской технике

Изобретение относится к синтезу ионообменных материалов, а именно, к средствам получения катионитов и может быть использовано на химических, нефтехимических и гидролизных производствах
Изобретение относится к сорбционной технике, в частности к способу получения сорбента для поглощения аммиака и сероводорода, и может быть использовано в процессе очистки промышленных газов или в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания
Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для восстановления сорбционно-каталитических свойств катализаторов из расснаряженных средств защиты с истекшим сроком хранения

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано при получении поглотителей для очистки вентвыбросов атомных электростанций от радиоактивных изотопов йода и летучих окислов рутения
Изобретение относится к углеродным адсорбентам

Изобретение относится к получению углеродных ионообменных материалов

Изобретение относится к области сорбционных технологий
Изобретение относится к области производства активных углей, используемых в системах защиты органов дыхания, а также в промышленных газоочистных установках
Изобретение относится к способам получения углеродных сорбентов для селективного извлечения ионов ртути из технологических растворов. Проводят измельчение бурого угля до кусков размером -50+25 мм, после этого измельченный бурый уголь подвергают пиролизу с получением карбонизата. Карбонизат измельчают до кусков размером -2,5+0,5 мм и проводят его термическую обработку водяным паром с получением активированного карбонизата. Затем производят обработку дихлорэтаном, а затем обработку олеумом при 70-90°C. Технический результат заключается в повышении активности сорбента по отношению к ионам ртути за счет обеспечения более глубокой степени сульфирования. 4 з.п. ф-лы, 6 табл., 25 пр.
Изобретение относится к области получения хемосорбентов, используемых для средств защиты органов дыхания и для очистки отходящих газов. Способ получения хемосорбента включает пропитку гранул активного угля модифицирующим раствором, вылеживание гранул и их термообработку. Пропитке подвергают активный уголь с объемом микропор 0,36-0,55 см3/г. Пропиточный раствор содержит сернокислую медь, воду и серную кислоту в соотношении 1:(8-10):(0,3-0,5). Коэффициент пропитки составляет 0,8-1,0. Изобретение позволяет повысить время защитного действия полученного хемосорбента по бензолу при сохранении высокой адсорбционной активности. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к технологии сульфирования углей, более конкретно к технологии сульфирования бурых углей, для получения сульфоугля, который может применяться для химической очистки воды

Наверх