Способ получения активированных углей

Изобретение относится к способу получения активированных углей (АУ) на основе антрацита. Предлагается способ получения АУ из антрацита, заключающийся в обработке исходного сырья при температуре 50-60°С раствором соляной кислоты и/или аммиака, фильтрации, сушке с последующим постепенным (со скоростью 10-30°С в минуту) подъемом температуры до 750-800°С, при которой проводят активацию. Полученные по предлагаемому способу АУ имеют высокую удельную поверхность, адсорбционную емкость и прочность на раздавливание, при этом предложенная технология сокращает время получения активированного угля. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к способу получения активированных углей (АУ) на основе антрацита. Полученные предлагаемым способом АУ могут применяться в качестве сорбентов для очистки питьевой воды от красителей и технологической воды от ионов тяжелых металлов и органических соединений.

Известный способ получения АУ (на основе каменного угля) активацией первичного угля - карбонизата (угля, прошедшего карбонизацию) представляет собой метод пропускания водяного пара вдоль горизонтального реактора (при высоких температурах активации-1250°С) вместе с потоком СО2 и воздуха [патент Японский №1317113 от 21.12.1989 г.]. Недостатком описанной технологии является неравномерное распределение температур вдоль реактора, в результате чего по этой технологии получаются недоактивированные угли (адсорбционная емкость по бензолу 118-123 г/л при стандартной - не менее 150 г/л) при высокой удельной поверхности 900-1000 м2·г-1.

Известен способ получения активированного угля из бурого угля, заключающийся в карбонизации исходного сырья с последующей активацией парогазовой смесью, содержащей 20 мас.% водяного пара и 80 мас.% дымовых газов в печи кипящего слоя при температуре 750°С [патент СССР №1699914, С01В 31/08, 23.12.1991].

Недостатками данного способа являются следующие:

а) из-за резкого подъема температуры при переходе от стадии карбонизации к активации полученные АУ имеют низкую механическую прочность по раздавливанию (˜6 кг/см2);

б) из-за использования топочных газов при активации АУ имеют не высокую поверхность (<750 м2/г), низкую активность по бензолу (123 г/л, стандартная величина ≥150 г/л) и низкую емкость по метиленовому голубому (<250 мг/г при концентрации метиленового голубого в воде 0,15%);

в) предлагаемый способ не позволяет очистить уголь от примесей солей тяжелых металлов и других микроэлементов, вследствие чего они не могут быть использованы для очистки питьевой воды.

Наиболее близким способом к предлагаемому способу по технологической сущности (прототипом) является способ получения активированного угля из антрацита, заключающийся в активации водяным паром в кипящем слое в течение 40-60 мин с последующей обработкой 3-5% раствором бифторида аммония в 5% соляной кислоте в течение 30-40 мин, промывке водой и сушке [патент РФ №2177906, С01В 31/08, 10.01.2002]. Недостатками данного способа являются следующие:

а) технологическая сложность процесса ввиду использования кипящего слоя;

б) недостаточная механическая прочность полученных АУ (˜80%) из-за относительно резкого подъема температуры при загрузке угля в кипящий слой;

в) недостаточный суммарный объем пор АУ (менее 0,5 см3/г).

Задача изобретения: разработка способа активирования углей, позволяющего упростить технологию и обеспечить получение АУ с увеличенными механической прочностью и суммарным объемом пор.

Поставленная задача достигается тем, что предварительную обработку проводят путем выдерживания антрацита сначала в растворе соляной кислоты, или в водном растворе аммиака, или последовательно в растворе соляной кислоты и в водном растворе аммиака при 50-60°С с последующей фильтрацией и сушкой горячим воздухом, после чего поднимают температуру со скоростью 10-30°С в мин до 750-800°С и активируют при конечной температуре в течение 130-190 мин.

Поставленная задача решается также тем, что сушку осуществляют при 280°С в течение 3-х часов.

Если при переходе к стадии активации скорость подъема температуры составляет менее 10°С в минуту, то наблюдается недоактивация АУ, тогда как при скорости подъема температуры выше 30°С в минуту происходит переактивация, приводящая к значительному снижению прочности на раздавливание и уменьшению пористости. При температуре активации, выходящей за рамки указанного интервала, получаются некачественные угли.

При температуре обработки исходного сырья раствором соляной кислоты или аммиака или при последовательной обработке растворами соляной кислоты и водным раствором аммиака, выходящей за рамки указанного интервала, получают некачественные угли.

Предлагаемый способ иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1

500 см3 антрацита с размером частиц 3-5 мм загружали в емкость 1500 мл и заливали туда же 1000 мл 0,5% раствора соляной кислоты. Смесь нагревали до 50-60°С и выдерживали при этой температуре в течение 3-х часов. Затем угли отфильтровывали, загружали в цилиндрический реактор размером 600×60 мм и сушили горячим воздухом при температуре 280°С в течение 3-х часов. После этого температуру поднимали со скоростью 30°С в мин до 800°С, при которой в течение 100 мин проводили активацию угля водяным паром. Скорость подачи пара и воздуха при активации составляла 3,5-4,0 нл·ч-1. Характеристики полученного активированного угля приведены в таблице.

Пример 2

Технология получения активированного угля отличается от приведенной в примере 1 тем, что уголь перед активацией предварительно обрабатывают 1000 мл 0,75% водного раствора аммиака и активацию проводят при температуре 800°С в течение 190 мин. Характеристики полученного активированного угля приведены в таблице.

Пример 3

Технология получения активированного угля отличается от описанной в примерах 1 и 2 тем, что предварительная обработка антрацита производится 0,5% раствором соляной кислоты, затем 0,75% раствором аммиака в течение 2-х часов при температуре 60°С. Температура активации - 750°С (скорость подъема температуры 20°С в мин), время активации - 160 минут. Характеристики полученного активированного угля приведены в таблице.

Примеры 4-9

Технология получения активированного угля соответствует примерам 1, 2 или 3. Меняют условия обработки (скорость подъема температуры, температуру и время активации). Условия активации и характеристики полученных активированных углей приведены в таблице.

Таблица

Условия активации и характеристики активированных углей
№ примераРежим обработкиT°C акт.τак, минVпод,

Т°С/

мин
Механическая прочность на истирание, %Суммарный объем пор по адсорбции азота, см3
1HCl8001303088,50,52
2NH4OH8001903086,80,50
3HCl, NH4OH7501602092,70.63
4HCl, NH4OH8001602089,20,53
5HCl8001302585,30,49
6HCl8001602591,60,59
7HCl8001902589,60,54
8HCl, NH4OH7501301087,20,51
9HCl, NH4OH7501901090,40,57
Прототип
15080,40,48
66080,10,46
74580,60,49
Исходный антрацит8001302574,20,45

Из данных таблицы следует, что полученные по примерам №1-9 угли имеют суммарный объем пор до 0.63 см3/г (по прототипу - менее 0,50 см3/г) при прочности АУ на истирание, достигающей 92,7% (по прототипу максимальная прочность 80,6%).

Предлагаемый способ позволяет значительно упростить технологию ввиду его проведения в стационарном режиме, повысить суммарный объем пор АУ и увеличить их прочность на истирание.

Предлагаемый способ, кроме того, обеспечивает удаление вредных микроэлементов, ионов тяжелых металлов и уменьшает количеств смол, выделяющихся при активации.

Плавный подъем температуры при переходе к стадии активации приводит к равномерному температурному распределению в реакторе, что обеспечивает укрепление внутреннего каркаса углей.

Таким образом, использование предлагаемого способа получения углей позволяет улучшить качество углеродных сорбентов и расширить область их применения. Полученные угли можно использовать не только для удаления нефтепродуктов из воды, но и для очистки воды от ионов тяжелых металлов, красителей и других органических веществ.

1. Способ получения активированного угля, включающий активацию антрацита водяным паром, сушку и выдержку в растворе кислоты и/или щелочи, отличающийся тем, что антрацит сначала выдерживают в растворе соляной кислоты, или в водном растворе аммиака, или последовательно в растворе соляной кислоты и водном растворе аммиака при 50-60°С, затем отфильтровывают и подвергают сушке горячим воздухом, после чего поднимают температуру со скоростью 10-30°С/мин до 750-800°С и активируют при конечной температуре в течение 130-190 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку осуществляют при 280°С в течение 3 ч.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению сорбентов органических соединений из углеродного остатка, образующегося в процессе пиролиза резиносодержащих отходов, в том числе изношенных автомобильных шин.
Изобретение относится к технологии получения активного угля из древесного угля-сырца и может быть использовано в процессах очистки водных и органических сред: питьевой воды, сточных вод, ликеро-водочных изделий, в пищевой, фармацевтической, парфюмерной промышленности и т.д.

Изобретение относится к производству активного угля и органических продуктов из углеродсодержащего сырья. .

Изобретение относится к производству активированного угля из древесного и может быть использовано в пищевой, химической промышленности и коммунальном хозяйстве. .
Изобретение относится к адсорбционной технике и может быть использовано при получении активного угля для очистки воды от поверхностно-активных веществ неионногенного характера.

Изобретение относится к лесохозяйственной отрасли и может быть использовано при извлечении драгоценных металлов, водоподготовке, а также в химической, пищевой, медицинской промышленности.

Изобретение относится к получению активированных углей переработкой древесины. .

Изобретение относится к получению дробленого активного угля. .
Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано для получения активных углей и углеродных адсорбентов, используемых в газоочистке, рекугирации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, а также в противогазовой технике.
Изобретение относится к получению сферического активированного угля

Изобретение относится к высокоэффективным адсорбентам на основе активированного угля с высокой пористостью, представленной мезо- и макропорами, имеющим форму отдельных зерен активированного угля, где по меньшей мере, 55% общего объема пор высокоэффективных адсорбентов составляют поры (то есть, мезо- и макропоры) диаметром более 20 Å, при этом адсорбенты характеризуются мерой центра распределения диаметра пор более 25 Å, обладают удельной поверхностью, измеренной методом БЭТ, по меньшей мере, 1250 м 2/г, йодным числом 1250-2100 мг/г, и получены из гранул сульфонированных поперечносшитых дивинилбезолом полистиролов путем карбонизации и двухстадийной активации

Изобретение относится к способу активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику, отличающийся тем, что факельный нагрев осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а продукты неполного сгорания и нагретые частицы угля вводят в вертикальные инверторные кольцевые реакторы, в которых вначале организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках с продувкой факелов тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям. Кроме того, изобретение относится к установке для осуществления указанного способа. При использовании способа и установки согласно изобретению достигается снижение расхода газа и потерь теплоты активирования угля. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть использовано при получении активированного угля. Способ активирования фракционированных по размеру угольных частиц осуществляется их непрерывной пересыпкой и взаимодействием с противоточным факелом в наклоненном относительно горизонтальной плоскости реакторе с нагревом, выделением и выжиганием летучих веществ, образованием и выводом из реактора смеси летучих веществ и продуктов сгорания, последующими пересыпкой и охлаждением противоточным потоком продуктов сгорания в наклоненном относительно горизонтальной плоскости охладителе и дожиганием летучих веществ и сбросом в атмосферу продуктов сгорания. Процессы активации и охлаждения осуществляют в реакторе и охладителе барабанного типа и/или камерного типа с механизированной решеткой. При этом факел формируют раздельно вводимыми струями газа, воздуха, пара и продуктов сгорания, причем пар получают в котле-утилизаторе при дожигании смеси летучих веществ, продукты сгорания выводят из охладителя, а в охладитель подают продукты сгорания из котла-утилизатора. Изобретение обеспечивает снижение потерь теплоты и расхода газа. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к получению активированного угля. Уголь получают путем карбонизации и последующей активации полимерных органических, сульфонированных исходных веществ. Установка включают средства сушки для сушки исходных веществ, средства сульфонирования, размещенные вниз по потоку относительно средств сушки. Далее установка содержит средства карбонизации, размещенные вниз по потоку относительно средств сульфонирования, а также средства активации, размещенные вниз по потоку относительно средств карбонизации, где производят активацию карбонизированных продуктов. Установка включает также средство обработки отходящих газов, образующихся в средстве карбонизации и/или в средстве активации в ходе процесса. Все отходящие газа подвергают дожиганию. Изобретение обеспечивает повышенную эффективность процесса и его экологическую безопасность. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение направлено на получение функционализированных углеродных нанотрубок, обладающих хорошей совместимостью с полимерными матрицами. Углеродные нанотрубки подвергают обработке в парах перекиси водорода при температуре от 80°С до 160°С в течение 1-100 ч. Обработку можно проводить в аппарате с псевдоожиженным слоем углеродного наноматериала. Способ характеризуется высокой эффективностью, отсутствием токсичных продуктов окисления, малым расходом реагентов, легко масштабируется. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл., 4 пр.
Изобретение относится к способу получения древесноугольного сорбента, которое может быть использовано для получения активных углей и углеродных сорбентов, используемых в сельском хозяйстве (животноводстве, птицеводстве, очистке почв, а также в качестве кормовой добавки). Углеродсодержащее сырье (древесные опилки хвойных и лиственных пород с исходной влажностью 10-30%) карбонизуют при температуре 450-600°С. Проводят последующую активацию карбонизата парогазовой смесью при температуре 650-800°С. Карбонизат охлаждают в тонком слое до 20-30° со скоростью снижения температуры 10°С/мин. Полученный древесноугольный сорбент направляют на дополнительную активацию для окисления кислородом воздуха. Изобретение позволяет получить древесноугольный сорбент с адсорбционной способностью по йоду - 30-41% (что соответствует требованиям ГОСТ на уголь дробленый активный марки ДАК); проводить непрерывный процесс получения совмещенного технологического процесса карбонизации-активации древесных опилок в одном аппарате, управлять формированием пористой структуры полученных древесноугольных сорбентов, а также получать сорбенты с требуемыми параметрами пористой структуры и адсорбционными свойствами. 2 пр.

Изобретение относится к применению активированных углеродных волокон в качестве адсорбента уремического токсина при пероральном введении. Изобретение относится к включающему активированные углеродные волокна адсорбенту для перорального введения для лечения или предупреждения болезней почек или осложнений диализа. 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл., 18 пр.
Изобретение относится к технологии получения активного угля (АУ) на основе косточек плодов фруктовых деревьев и скорлупы орехов. Способ включает карбонизацию сырья, дробление, рассев карбонизата и парогазовую активацию. Карбонизацию ведут термообработкой в атмосфере азота со скоростью подъема температуры 15-25°C/мин до 450-550°C и выдержкой при конечной температуре 30-40 минут. Активацию проводят водяным паром при температуре 875-920°C при его расходе 2,0-3,5 кг на 1 кг полученного продукта. Техническим результатом является повышение адсорбционной активности получаемого АУ при очистке воздуха от паров декана. 3 пр.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых для очистки вод, а также для извлечения ценных компонентов из технологических растворов. Предложен способ получения активного угля из соломы льна. Способ включает дробление соломы льна, ее карбонизацию при 700-750°С, активацию при 860-890°С углекислым газом, подаваемым с расходом 2-4 кг на 1 кг карбонизованного продукта, и измельчение целевого продукта. Изобретение обеспечивает повышение адсорбционной активности угля при извлечении церия из водных растворов до 52-75 мг/г. 3 пр.
Наверх