Способ получения дробленого активного угля


 


Владельцы патента RU 2607810:

Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика"(ОАО"ЭНПО" Неорганика") (RU)

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 технологии получения активного угля (АУ) на основе косточек плодов фруктовых деревьев и скорлупы орехов и может быть использовано для процессов санитарной очистки воздуха и питьевой воды.

Известен способ получения дробленого АУ из скорлупы орехов, включающий сушку, карбонизацию, активирование смесью водяного пара, диоксида углерода и кислорода, отмывку угля кислотой, сушку и повторную активацию (см. патент Японии 56-28846, кл. С01В, 31/10, B01J 20/20, 1981).

Недостатком известного способа является значительная стоимость технологического процесса, многостадийность, образование кислотных отходов, низкий выход углеродного остатка, узкий спектр пористой структуры получаемых углей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения дробленого АУ из скорлупы орехов и косточек плодов фруктовых деревьев, включающий карбонизацию при температуре 20-750°С, со скоростью подъема 30-50°С/мин и активацию смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 820-870°С, причем карбонизованный продукт подвергают дроблению с выделением фракции частиц размером 0,5-3,5 мм, который передают на активацию, а после активации отмывают водой (см. патент РФ №2105714, кл. С01В 37/10, B01J 20/20, опубл. 27.02.1998 г.).

Недостатком известного способа является низкая активность полученного АУ по извлечению из воздуха паров декана.

Целью изобретения является получение АУ с высокой адсорбционной способностью по декану, так как декан, имея молекулярную массу 142,29 г/моль, является хорошим тестовым для процессов веществом санитарной очистки газов.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом, включающим карбонизацию, дробление, рассев, активацию водяным паром, отличающимся тем, что карбонизацию проводят в атмосфере азота при подъеме температуры со скоростью 15-25°С/мин до 450-550°С с выдержкой при конечной температуре в атмосфере азота в течение 30-40 минут, после охлаждения карбонизата до комнатной температуры его дробят, рассеивают и активируют при 875-920°С и расходе водяного пара 2,0-3,5 кг на кг полученного продукта.

Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что карбонизацию проводят в атмосфере азота при подъеме температуры со скоростью 15-25°С/мин до 450-550°С с выдержкой при конечной температуре в атмосфере азота в течение 30-40 минут, после охлаждения карбонизата до комнатной температуры его дробят, рассеивают и активируют при 875-920°С и расходе водяного пара 2,0-3,5 кг на кг полученного продукта.

Авторам из научно-технической и патентной литературы неизвестен способ получения АУ из скорлупы грецких орехов, в котором карбонизацию ведут в атмосфере азота при подъеме температуры со скоростью 15-25°С/мин до 450-550°С с выдержкой при конечной температуре в атмосфере азота в течение 30-40 минут, после охлаждения карбонизата до комнатной температуры его дробят, рассеивают и активируют при 875-920°С и расходе водяного пара 2,0-3,5 кг на кг полученного продукта.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

Скорлупа грецких орехов в отличие от других типов уплотненного растительного сырья имеет рыхлую внутреннюю оболочку, обращенную к плоду. Поэтому для того, чтобы добиться одинакового размера кристаллитов углерода во всем объеме скорлупы, необходимо подобрать более плавный режим карбонизации и оптимизировать выдержку при конечной температуре в атмосфере азота. Причем наличие на этой стадии инертного газа азота снижает скорость газовыделения из скорлупы, особенно в начальных стадиях, что в целом приводит к большему объему кристаллизованного в кристаллиты углерода и минимуму содержания аморфного углерода. В результате на стадии активации при правильном подборе температурных режимов и расхода активирующего агента (водяного пара) образуются щелевидные микропоры, имеющие размер (полуширину Х0) 1,0-1,2 нм, наиболее благоприятные для адсорбции молекул декана.

Оценка адсорбционной способности по декану производилась в соответствии с МИ 2568-096-04838763-99, цель которой заключается в том, что через стандартный слой угля массой 10 г пропускается воздух, содержащий С0=40-80 мг/м3 до фиксации его проскока, после чего определяется адсорбционная активность в динамических условиях, выраженная в мг поглощенного декана на 1 г АУ.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут скорлупу грецкого ореха, которую помещают в стационарную или вращающуюся электропечь, куда подают азот с расходом 0,5-1 л/мин, и начинают поднимать температуру со скоростью 15-25°С. После выдержки при конечной температуре 30-40 мин, выключают нагрев печи, при этом азот продолжает подаваться. После охлаждения печи до комнатной температуры, выгружают полученный карбонизат и дробят. После чего рассеивают с выделением частиц размером 0,5-3,5 мм. Кондиционную фракцию карбонизованных частиц загружают в стационарную или вращающуюся печь активации и активируют водяным паром, при температуре 875-920°С, при этом расход пара на 1 кг готового продукта поддерживается на уровне 2,0-3,5 кг. После завершения процесса активации, который продолжается, как правило, 1,5-2 ч, печь охлаждают, а полученный продукт подвергают анализу на адсорбционную активность по декану.

АУ из скорлупы грецких орехов, полученный по предлагаемому способу, имел адсорбционную активность по декану 135-150 мг/г, в то время как АУ, также полученный из скорлупы грецких орехов по способу, предложенному в прототипе, имел адсорбционную активность по декану 90 мин.

Следующие примеры поясняют сущность изобретения.

Пример 1

Берут 1 кг скорлупы грецкого ореха с влажностью 0,8% и содержанием золы 2,2%, имеющий примерные размеры 10-20 мм. Скорлупу загружают в стационарную электропечь, куда подают азот с расходом 1 л/мин, и начинают осуществлять процесс карбонизации со скоростью 15°С/мин до температуры 450°С и выдерживают при конечной температуре в атмосфере азота 35 мин. Затем отключают нагрев, охлаждают печь до комнатной температуры, не выключая азота, карбонизованную скорлупу выгружают, дробят на валковой дробилке, а затем высеивают фракцию частиц с размером 0,5-3,5 мм. Кондиционную фракцию направляют на активацию во вращающейся электропечи с диаметром реторты 52 мм, нагретую до температуры 875°С, и ведут процесс активации водяным паром при его расходе 2,0 кг на 1 кг готового продукта. По завершении процесса активации печь охлаждают и определяют адсорбционную активность полученного АУ по декану в соответствии с МИ 2568-096-04838763-99.

Полученный АУ имел адсорбционную активность по декану 135 мг/г.

Пример 2

Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 25°С/мин до конечной температуры 550°С и выдерживают при конечной температуре в атмосфере азота в течение 30 мин, а активацию ведут при температуре 920°С при расходе водяного пара 3,5 кг на кг готового продукта. Полученный АУ имел адсорбционную активность по декану 142 мг/г.

Пример 3

Осуществление процесса, как в примере 1, за исключением того, что карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 20°С/мин до конечной температуры 500°С и выдерживают при конечной температуре в атмосфере азота в течение 40 мин, а активацию ведут при температуре 905°С при расходе водяного пара 3,0 кг на кг готового продукта. Полученный АУ имел адсорбционную активность по декану 150 мг/г.

Опытами было установлено, что при повышении скорости подъема температуры выше 25°С/мин увеличивается доля аморфного углерода, что не позволяет получить уголь с большим объемом микропор. С другой стороны, снижение скорости подъема ниже 15°С/мин дает очень плотный графитизированный углерод, трудно поддающийся активированию (резко возрастает время активации). Относительно конечной температуры карбонизации установлено, что ее снижение ниже 450°С приводит к наличию в карбонизованном продукте остаточных летучих веществ и развитию не сорбирующих макропор. При повышении температуры выше 550°С имеет место процесс графитизации, а не образования кристаллитов - основы будущих микропор.

Исследование важного параметра выдержки карбонизованного продукта при конечной температуре в атмосфере азота показало, что если время выдержки менее 30 мин, в продукте остается значительное количество летучих веществ, что приводит к макропористому продукту и снижению адсорбционной активности по декану. С другой стороны, увеличение времени выдержки свыше 40 мин увеличивает продолжительность технологического процесса и имеет место некоторая графитизация структуры кристаллитов, что ухудшает развитие микропористости.

Подача азота на стадии карбонизации обеспечивает равномерность образования кристаллитов во всей массе скорлупы, особенно с внутренней рыхлой стороны. На стадии активации идет выгорание части макромолекул кристаллитов и образование микропор. В этом случае при температуре активации ниже 875°С идет образование тонких микропор, плохо доступных молекулам декана, особенно в динамическом режиме очистки. При температуре выше 920°С увеличивается поверхностный обгар, а не развитие микропористости.

Относительно расхода водяного пара на стадии активации показано, что если его расход на 1 кг готового продукта ниже 2,0, существенно возрастает время активации, а при расходе выше 3,5 кг на 1 кг готового продукта усиливается поверхностный обгар.

Из вышеизложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение адсорбционной активности по декану.

Способ получения активного угля из скорлупы грецких орехов, включающий карбонизацию, дробление, рассев, активацию водяным паром, отличающийся тем, что карбонизацию проводят в атмосфере азота при подъеме температуры со скоростью 15-25°С/мин до 450-550°С с выдержкой при конечной температуре в атмосфере азота в течение 30-40 минут, после охлаждения карбонизата до комнатной температуры его дробят, рассеивают и активируют при 875-920°С и расходе водяного пара 2,0-3,5 кг на кг полученного продукта.



 

Похожие патенты:

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.
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).

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.
Наверх