Способ получения древесноугольного сорбента

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 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).

Известен способ получения активированного угля [а. с. СССР N 1567515, кл. С01В 31/08, 28.09.87, (1)] включающий измельчение каменного угля до размеров частиц менее 0,5 мм и нагревание до 1000-1200°С с последующей активацией при этой температуре в вихревой печи активирующим агентом, содержащим водяной пар. Недостатком данного способа являются малый общий выход готового продукта (20-23%).

Известен способ получения гранулированного активированного угля [а. с. СССР N 1528729, кл. С01В 31/10, 27.11.87, (2)] с повышенной адсорбционной емкостью угля, по которому бурый уголь измельчают, гранулируют в присутствии воды, на гранулы накатывают слой бурого угля в присутствии 12,5-25% водного раствора сульфитно-спиртовой бражки, сушат, карбонизируют и активируют при 700-750°С в течение 20-30 мин.

Недостаток данного способа - технологическая сложность в реализации способа в промышленном масштабе, высокая себестоимость готовой продукции.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения активного угля [а. с. СССР N 1020371, кл. С01В 31/08, 29.09.80, (3)], выбранный за прототип и включающий карбонизацию измельченных углеродсодержащих отходов, подачу воды в карбонизованные отходы при расходе воды 0,4-0,8 м3 на тонну отходов, активацию до 700-750°С. В результате получают активированный уголь с удельной поверхностью 190-210 м3/г, плотностью 1,5-1,9 г/см3, прочностью 35%.

К недостаткам данного способа можно отнести следующее:

- измельчение исходного сырья;

периодичность процесса (раздельные стадии карбонизации и активации, проводимые последовательно в одном и том же аппарате).

Задача предлагаемого изобретения - использование в производстве древесноугольных сорбентов возобновляемого природного углеродсодержащего сырья, например древесных опилок, и получение сорбентов при использовании в технологическом процессе типовых аппаратов.

Способ получения древесноугольного сорбента, включающий карбонизацию углеродсодержащего сырья при температуре 450-600°С и последующую активацию карбонизата парогазовой смесью при температуре 650-800°С.

В качестве углеродсодержащего сырья используют древесные опилки хвойных и лиственных пород с исходной влажностью 10-30%.

Полученный древесноугольный сорбент направляют на дополнительную активацию для окисления кислородом воздуха.

Отличие способа заключается в том, что процесс карбонизации-активации осуществляется в одну стадию, в два этапа. На первом этапе происходит разложение древесного сырья с образованием карбонизата и продуктов разложения древесины, которые отводятся из реактора. На втором этапе осуществляют активацию горячего карбонизата с применением парогазовой смеси.

Второе отличие состоит в том, что с целью быстрого и равномерного термического разложения углеродсодержащего сырья, учитывая его низкий коэффициент теплопроводности, сырье в реактор подают в виде древесных опилок лиственных и хвойных пород равномерно, порционно со скоростью подачи 20 кг/ч.

Третье отличие состоит в том, что полученный древесноугольный сорбент направляют на дополнительную активацию для окисления кислородом воздуха.

Способ осуществляют следующим образом. Измельченный углеродсодержащий материал (опилки лиственных и хвойных пород древесины) с помощью загрузочного устройства подают на карбонизацию, которую ведут в первом отсеке вращающейся печи при температуре 450-600°С в течение 20-30 мин. Полученный карбонизат направляют на активацию (второй отсек печи) при температуре 650-800°С парогазовой смесью из расчета 3-12 кг пара на 1 кг карбонизата, после чего карбонизат охлаждают. Охлаждение осуществляют в тонком слое, причем проводят дополнительную активацию (окисление кислородом воздуха) до температуры 20-30°С со скоростью снижения температуры 10°С/мин.

Полученный активный уголь имел и адсорбционную способность по йоду 30-41% (что соответствует требованиям ГОСТ на уголь дробленый активный марки ДАК).

Пример 1. 3,0 кг опилок лиственных пород древесины направляют на карбонизацию, которую ведут при температуре 500°С в течение 25 мин. Карбонизат активируют парогазовой смесью при температуре 800°С, продолжительность активации 40 мин. Древесноугольный сорбент охлаждают в тонком слое кислородом воздуха до достижения температуры 20°С со скоростью снижения температуры 10°С/мин. Выход конечного продукта составляет - 22%. Адсорбционная способность по йоду - 38,8%.

Пример 2. Ведение процесса, как в примере 1, за исключением того, что карбонизацию ведут при температуре 470°С, активацию при температуре 740°С. Выход конечного продукта составляет - 26%. Полученный древесноугольный сорбент имел адсорбционную способность по йоду 28-31,1%.

Как было сказано выше, развитие пористой структуры осуществляется на стадии активации, однако вследствие снижения температуры на стадии охлаждения эта структура претерпевает изменения в сторону усадки. При высокой скорости снижения температуры вследствие внутренних напряжений происходит разрушение кристаллитов угля и ликвидация части микропор, что способствует уменьшению адсорбционной способности. С другой стороны, медленное снижение температуры при охлаждении приводит к сужению входов в сорбирующие поры и их блокировке, в результате чего снижается адсорбционная способность активного угля.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить древесноугольный сорбент с адсорбционной способностью по йоду - 30-41% (что соответствует требованиям ГОСТ на уголь дробленый активный марки ДАК). Использование в качестве исходного сырья древесных отходов деревопереработки и лесопиления (опилок хвойных и лиственных пород) влажностью 10-30%. Предлагаемый способ позволяет проводить непрерывный процесс получение совмещенного технологического процесса карбонизации-активации древесных опилок в одном аппарате и при этом управлять формированием пористой структуры полученных древесноугольных сорбентов при парогазовой активации и активации воздухом и получать сорбенты с требуемыми параметрами пористой структуры и адсорбционными свойствами. Изготовлена стендовая установка, проведена отработка технологических параметров, наработаны образцы, проведен их анализ и ведутся работы по выявлению потенциальной возможности применения древесноугольного сорбента в животноводстве для защиты животных от воздействия токсических метаболитов микроскопических грибов.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1567515 от 28.09.1987 от 30.05.90 «Способ получения активированного угля».

2. Авторское свидетельство СССР №1528729 от 27.11.87 «Способ получения гранулированного активного угля».

3. Авторское свидетельство СССР №1020371 от 29.09.80 «Способ получения активного угля» (прототип).

Способ получения древесноугольного сорбента, отличающийся тем, что углеродсодержащее сырье влажностью 10-30% карбонизуют при температуре 450-600°C, проводят активацию парогазовой смесью при 650-800°C из расчета 3-12 кг пара на 1 кг карбонизата, активированный карбонизат охлаждают в тонком слое (дополнительная активация-окисление кислородом воздуха) до 20-30°C со скоростью снижения температуры 10°C/мин.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение относится к получению активированного угля. Уголь получают путем карбонизации и последующей активации полимерных органических, сульфонированных исходных веществ.

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.

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.

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 получению сферического активированного угля. .
Изобретение относится к способу получения активированных углей (АУ) на основе антрацита. .
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 модифицированию промышленного активного угля. Процесс модифицирования включает промывание дистиллированной водой, прогрев при температуре 200°C в атмосфере воздуха в течение 2 часов и обработку раствором соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3.

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.
Изобретение относится к способам получения активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение соломы рапса на куски 1-10 см, карбонизацию соломы в инертной атмосфере при температуре 450-500°C со скоростью подъема температуры 1-20°C/мин и выдержкой при конечной температуре в течение 30-60 минут.

Изобретение относится к пористому углеродному композиционному материалу. Пористый углеродный композиционный материал образуется из (А) пористого углеродного материала, получаемого из материала растительного происхождения, имеющего содержание кремния (Si), составляющее 5 мас.% или выше, в качестве исходного материала, причем указанный пористый углеродный материал имеет содержание кремния, составляющее 1 мас.% или меньше, и (В) функционального материала, закрепленного на пористом углеродном материале, и имеет удельную площадь поверхности 10 м2/г или больше, которую определяют по адсорбции азота методом BET, и объем пор 0,1 см3/г или больше, который определяют методом BJH и методом МР.
Изобретение относится к области адсорбционной техники, в частности к способам получения активных углей на основе каменноугольного сырья. Предложен способ получения активного угля на основе антрацита.

Изобретение относится к области получения углеродных сорбентов на основе растительного сырья. Способ получения углеродного адсорбента включает карбонизацию измельченной древесины березы при 300-800°C в инертной среде.
Изобретение относится к магнитоуправляемому сорбенту для удаления эндо- и экзотоксинов из организма человека, приготовленному из наночастиц магнетита Fe3O4. Поверхность магнетита модифицирована соединением, образующим прочную связь с частицей-носителем за счет поверхностно-активных групп, придающих свойства селективности и выполненных в виде оболочки из нормальных углеводородных цепей C12H25, присоединенных к ядру посредством сульфидной связи Fe-S, причем в качестве упомянутого соединения, обеспечивающего связывание железа с углеродной цепочкой, выбран додецилмеркаптан.

Изобретение относится к обработке питьевой воды с использованием сорбционной очистки. Способ дообработки питьевой воды включает механическую фильтрацию воды через древесную активированную угольную сорбционную загрузку и введение в исходную фильтруемую воду гипохлорита натрия.
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.
Изобретение относится к способу получения активного угля. Способ включает выделение фракции 1-3 мм из шихты для слоевого высокотемпературного коксования и следующие стадии: окисление кислородом воздуха при температуре 250°C со скоростью подъема температуры от комнатной до заданной 15-20°C/мин, с выдержкой при конечной температуре в течение 2,5 часов, карбонизация окисленного сырья при подъеме температуры со скоростью 5°C/мин до температуры карбонизации 550-650°C, с выдержкой при температуре карбонизации в течение 60 минут и активирование полученных продуктов водяным паром до обгара 35-40% при температуре 950°C.

Изобретения могут быть использованы при очистке жидкостей и газов от органических загрязнений. Для осуществления способа загрязненные жидкость или газ подают в очистной резервуар, содержащий адсорбент на основе углерода в форме слоя, опирающегося на плиту на дне резервуара.

Изобретение относится к способу получения древесноугольного сорбента, которое может быть использовано для получения активных углей и углеродных сорбентов, используемых в сельском хозяйстве. Углеродсодержащее сырье 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°Смин. Полученный древесноугольный сорбент направляют на дополнительную активацию для окисления кислородом воздуха. Изобретение позволяет получить древесноугольный сорбент с адсорбционной способностью по йоду - 30-41 ; 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.

Наверх