Способ получения активного угля

 

Изобретение относится к технологии получения активного угля и может быть использовано для получения активных углей, применяемых в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, противогазовой технике, а также в других отраслях народного хозяйства. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение исходного сырья, возможное введение в измельченное сырье каменного угля в количестве 10-40 мас.% и активатора, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул, при этом в качестве исходного сырья берут торф со степенью разложения 25-33%. Предложенный способ позволяет повысить адсорбционную способность единицы объема активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100°С. 1 табл.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, противогазовой технике, а также в других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения активного угля из торфа, включающий гранулирование сырья, сушку, обработку гранул 0,5-20%-ным водным раствором соляной кислоты при температуре 70-160°С в течение 0,1-72 ч при весовом соотношении торф:раствор 1(2-200), карбонизацию и активацию (А.с. № 610791 от 01.04.76 г., кл. С 01 В 31/08).

Недостатком известного способа является низкая адсорбционная способность единицы объема полученного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100°С.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение исходного сырья, введение в измельченное сырье каменного угля в количестве 10-40 мас.%, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул (Пат. РФ №2102318 от 30.12.96 г., кл. С 01 В 31/08, В 01 J 20/34).

Недостатком указанного способа является низкая адсорбционная способность единицы объема активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100°С.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: повышение адсорбционной способности единицы объема полученного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100°С, что достигается предложенным способом, включающим измельчение исходного сырья, введение в измельченное сырье каменного угля в количестве 10-40 мас.%, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в качестве исходного сырья берут торф со степенью разложения 25-33%.

В качестве эталонного органического вещества с температурой кипения 60-100°С при исследовании адсорбционных процессов выбран бензол.

Способ осуществляется следующим образом.

Перемешивают молотый торф, имеющий степень разложения 25-33%, с пылью каменного угля и раствором сернистого калия до получения однородной пасты с влажностью не более 50%. Полученную пасту гранулируют посредством прессования через фильеры с диаметром отверстий 1-5 мм на гидравлическом прессе при давлении 150-200 атм. Сформованные гранулы сушат при температуре 120-170°С в течение 30-50 мин. Подсушенные до содержания влаги не более 20% гранулы карбонизуют при температуре 500-700°С в течение 2-3 ч, активируют при температуре 750-870°С в течение 4-5 ч и охлаждают до температуры 50-70°С. Охлажденные гранулы промывают растворами сернистого калия, соляной кислоты и водой. Отмытые гранулы выдерживают 6-8 ч, высушивают при температуре не более 600°С в течение 0,5 ч и подвергают дополнительной термической обработке с водяным паром при температуре 600-870°С в течение 1 ч. Адсорбционная способность единицы объема активного угля, полученного по предлагаемому способу, составила 100-140 мг/см³; адсорбционная способность единицы объема активного угля, полученного по известному способу, составила 65-80 мг/см³.

Пример 1.

Берут 4 кг молотого торфа, имеющего степень разложения 25%, с влажностью 50%, добавляют 0,33 кг пыли каменного угля и при перемешивании добавляют 1,9 л раствора, содержащего 350 г/л калия и 175 г/л серы. Перемешивание ведут в смесителе с паровой рубашкой при температуре 55°С в течение 40 мин до получение пластичной однородной пасты с влажностью 50%. Полученную пасту гранулируют посредством прессования на гидравлическом прессе при давлении 170 атм. Гранулы сушат при температуре 150°С в течение 40 мин, карбонизуют при температуре 600°С в течение 2,5 ч и активируют при температуре 850°С в течение 4,5 ч. После активации гранулы охлаждают до температуры 60°С и промывают растворами сернистого калия, соляной кислоты и водой. Отмытые гранулы выдерживают 6 ч, сушат при температуре 500°С в течение 0,5 ч и подвергают дополнительной термообработке с водяным паром при температуре 850°С в течение 1 ч. Адсорбционная способность единицы объема полученного активного угля составила 100 мг/см³.

Пример 2.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением степени разложения торфа, которая составила 30%. Адсорбционная способность полученного активного угля составила 122 мг/см³.

Пример 3.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением степени разложения торфа, которая составила 33%. Адсорбционная способность полученного активного угля составила 130 мг/см³.

Результаты исследования влияния степени разложения торфа на адсорбционную способность единицы объема полученного активного угля приведены в таблице.

Как следует из результатов, приведенных в таблице, наибольшая адсорбционная способность единицы объема полученного активного угля наблюдается при использовании в качестве исходного сырья торфа со степенью разложения 25-33%. При уменьшении степени разложения торфа ниже 25% адсорбционная способность единицы объема активного угля понижается. При повышении степени разложения торфа выше 33% также имеет место снижение адсорбционной способности активного угля.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Увеличение адсорбционной способности единицы объема активного угля обусловливается прежде всего высоким адсорбционным потенциалом сорбирующих пор (микропор), и, кроме того, достаточно высоким значением насыпной плотности активного угля. Именно оптимальное сочетание этих параметров и обеспечивает высокие адсорбционные свойства единицы объема активного угля.

При использовании в качестве исходного сырья торфа со степенью разложения менее 25% развитие требуемого объема сорбирующих пор происходит на фоне чрезмерного снижения насыпной плотности активного угля, что и приводит, в конечном итоге, к снижению адсорбционной способности единицы объема. С другой стороны, при использовании в качестве исходного сырья торфа со степенью разложения более 33% происходит увеличение среднего размера микропор, а следовательно, снижение их адсорбционного потенциала, что и является причиной снижения адсорбционной способности, хотя при этом насыпная плотность активного угля остается достаточно высокой.

Таким образом, предложенный способ позволяет в значительной степени повысить адсорбционную способность единицы объема активного угля.

Реализация предложенного способа позволит значительно расширить область применения активного угля в процессах газоочистки, рекуперации летучих растворителей, водоподготовки и водоочистки, очистки почв, что даст возможность эффективно решить широкий круг экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а именно на увеличение адсорбционной способности единицы объема активного угля; а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

1. Способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение исходного сырья, обработку сырья раствором сернистого калия, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья берут торф со степенью разложения 25-33%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после измельчения в сырье добавляют каменный уголь в количестве 10-40 мас.%.