Способ получения активного угля на основе древесного сырья

Изобретение относится к области производства активных углей. Предложен способ получения активного угля на основе древесного сырья, включающий измельчение исходного сырья до фрагментов 3-7 мм, его карбонизацию и парогазовую активацию. В качестве исходного сырья используют древесину железного дерева. Карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при температуре 850±20°С и расходе водяного пара, равном 3-5 кг на 1 кг карбонизата. Способ позволяет получать активный уголь с высокой адсорбционной способностью по извлечению токсичных паров метанола из сигаретного дыма. 3 пр.

 

Изобретение относится к области производства активных углей и может быть использовано в различных углеадсорбционных технологиях очистки газовых и жидких сред.

Известен способ получения активного угля из древесины березы (типа БАУ-А), включающий термическую обработку без доступа воздуха при температуре до 800-850°С, активацию водяным паром и дробление, отличающийся тем, что исходный уголь-сырец перед термической обработкой подвергают дроблению и окислению на воздухе в течение 40-60 мин при 25-40°С, а термическую обработку осуществляют со скоростью нагрева 1,5-8,0°С/мин (см. пат. РФ №2208578 кл. С01В 31/08 опубл. 20.07.2003).

Недостатком известного способа является сложность проведения процесса в связи с низкой скоростью нагрева на стадии карбонизации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля для производства водки, включающий карбонизацию исходного сырья и его парогазовую активацию при температуре 850±20°С, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют древесину белого клена, карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 4-8°С/мин до конечной температуры 500-550°С, затем карбонизат охлаждают без доступа воздуха до температуры 15-25°С и подвергают его дроблению с выделением фракции зерен 1,0-3,6 мм, которую активируют до обгара 35-40% масс. (пат. РФ №2646074 кл С01В 32318, 32312, опубл. 01.03.2018).

Недостатком прототипа является низкая адсорбционная способность получаемого активного угля по парам метанола. Пары метанола присутствуют в составе сигаретного дыма и являются очень токсичными. Такой компонент сигаретного дыма удерживается в сигаретных фильтрах активным углем.

Техническим результатом (целью изобретения) является повышение адсорбционной активности получаемого активного угля по парам метанола.

Этот технический результат (поставленная цель) достигается способом получения активного угля на основе древесного сырья, включающим измельчение исходного сырья, его карбонизацию и парогазовую активацию при температуре 850±20°С, при этом в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева (Пуинкадо/Pyinkado), измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.

Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева, измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.

Из патентной и научно-технической литературы авторам не известен способ получения активного угля на основе древесного сырья, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева, измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Активные угли, получаемые на основе древесного сырья, обычно имеют сильно развитую макропористую структуру, достигающую 80-90% суммарного объема пор, и это в свою очередь обусловливает низкую насыпную плотность получаемого активного угля. Поэтому при термической обработке древесного сырья с целью получения активного угля необходимо стараться использовать более плотную структуру исходного сырья и подбирать такие режимы карбонизации, которые увеличивают выход твердого углерода и количество кристаллитов. На стадии активации следует стремиться к умеренному дозированию активатора, чтобы предотвратить поверхностный обгар такого реакционно-способного материала как древесный уголь, а, наоборот, побудить развиваться реакции, приводящие к развитию микропор. Такие режимы могут быть подобраны только экспериментально.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут фрагменты железного дерева (древесины ствола и ветвей) и измельчают в зубчатой дробилке, из продукта дробления грохочением выделяют кондиционную фракцию с размером частиц 3-7 мм. Эту фракцию помещают в стационарную или вращающуюся электропечь, куда подают азот с расходом 0,5-1 л/мин (для предотвращения случайного поступления воздуха), и начинают поднимать температуру со скоростью 10-12°С/мин до конечной температуры 420-450°С. По достижении указанной температуры осуществляют изотермическую выдержку при конечной температуре в течение 10-15 мин, затем полученный карбонизат направляют на активацию также в стационарной или вращающейся электропечи, причем активацию проводят при температуре 850±20°С при расходе водяного пара 3-5 кг на 1 кг карбонизата. По завершении процесса активации и охлаждения печи выгружают полученный активный уголь и подвергают его анализу на адсорбционную активность по парам метанола.

Оценка адсорбционной активности проводилась в соответствии с МИ 2568-096-04838763-99, суть которой заключается в том, что через стандартный слой зерен угля массой 10 г пропускается воздух, содержащий пары метанола в концентрации Co=40-80 мг/м3, до фиксации его проскока, после чего определяется адсорбционная активность в динамических условиях, выраженная в мг/мкг поглощенного метанола на 1 г активного угля.

Адсорбционная активность полученного по предлагаемому способу активного угля составила 180-200 мкг/г.

Пример 1

Берут 1 кг фрагментов железного дерева и измельчают в валковой зубчатой дробилке с выделением фракции 3 мм. Эту фракцию помещают в стальную реторту электропечи, подают в реторту азот и начинают поднимать температуру со скоростью 10°С/мин до конечной температуры 420°С. По достижении указанной температуры осуществляют выдержку в течение 15 мин. Затем печь переводят в режим активации, подают в реторту пар с расходом 3 кг на 1 кг карбонизата и поднимают температуру до 850±20°С, после чего активацию ведут в течение 90 мин.

Полученный активный уголь имел адсорбционную активность по парам метанола 180 мкг/г.

Пример 2

Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что измельчение древесины железного дерева проводят с выделением фрагментов размером 7 мм, карбонизацию осуществляют при 450°С со скоростью нагревания 12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара 5 кг на 1 кг карбонизата.

Полученный активный уголь имел адсорбционную активность по парам метанола 190 мкг/г.

Пример 3

Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что измельчение древесины железного дерева проводят с выделением фрагментов размером 5 мм, карбонизацию осуществляют при 435°С со скоростью нагревания 11°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара 4 кг на 1 кг карбонизата.

Полученный активный уголь имел адсорбционную активность по парам метанола 200 мкг/г.

Активный уголь, полученный по известному способу (пат. РФ №2646074 кл С01В 32318, 32312 опубл. 01.03.2018), имел адсорбционную активность по парам метанола 120 мкг/г.

Экспериментально установлено, что при увеличении скорости подъема температуры выше 12°С/мин на стадии карбонизации на стадии активации развивается преимущественно макропористая структура (более 60% от суммарного объема пор), что приводит к снижению адсорбционной способности по метанолу. С другой стороны, при снижении скорости подъема температуры менее 10°С/мин на стадии карбонизации на стадии активации идет графитизация структуры карбонизата, что снижает объем микропор и адсорбционную способность активного угля по метанолу.

Если температура карбонизации ниже 420°С, в угле остается большое количество летучих веществ, что ведет к возрастанию доли аморфного углерода в карбонизате. При температуре выше 450°С также имеет место графитизация структуры карбонизата, что снижает адсорбционную активность активного угля по метанолу.

Относительно расхода водяного пара было установлено, что при его значении выше 5 кг на 1 кг карбонизата идет поверхностный обгар, а не развитие пористости, что снижает адсорбционную способность по метанолу, а при расходе меньше 3 кг на 1 кг карбонизата существенно увеличивается время активации.

Относительно дробления было констатировано, что если размер фрагментов древесины менее 3 мм они на стадиях карбонизации и активации озоляются, а если он более 7 мм, то ядро частиц не активируется и, следовательно, снижается адсорбционная способность по метанолу в мкг/г.

Из вышеизложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Способ получения активного угля на основе древесного сырья, включающий измельчение исходного сырья, его карбонизацию и парогазовую активацию при температуре 850±20°С, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева, измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения синтез-газа, который может быть использован в химической промышленности для производства метанола, диметилового эфира, синтетических жидких углеводородов и других продуктов.
Настоящее изобретение относится к способу введения одностенных и/или двустенных и/или многостенных углеродных нанотрубок в состав адгезионных добавок для асфальтового покрытия.

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении композитов, электрохимических и электрофизических устройств. В электролите, содержащем источник углерода, размещают электроды.

Изобретение относится к технологии обработки в печи каталитического окисления, а именно к способу интерактивной сушки адиабатической печи каталитического окисления природного газа.

Изобретение относится к аппарату и способу получения водородсодержащего газа. Способ включает в себя подачу парометановой смеси в межтрубное пространство коаксиального смесителя, установленного на верхнем корпусе реактора.

Изобретение относится к получению нанодисперсного порошка карбида хрома. Проводят восстановительную обработку оксидного соединения хрома микроволновым излучением в атмосфере аргона.

Изобретение относится к способу и устройству производства синтез-газа. Способ производства синтез-газа (5) осуществляется посредством парового риформинга, при котором для получения обедненного азотом загружаемого сырья (4) для парового риформера (D), обогреваемого горелкой, из исходного вещества (1), содержащего углеводороды и азот, выделяют азот с образованием содержащего углеводороды остаточного газа (2), который впоследствии служит топливом (6).

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении сорбентов, катализаторов, композитных материалов. Углеводородное сырьё разлагают в кварцевом реакторе при 850-900°C в присутствии инертного газа.

Изобретение относится к установкам для получения водорода паровым риформингом. Предложена установка, включающая реактор с катализатором парового риформинга, в котором размещены узел селективного выделения водорода с водородселективной перегородкой и узел нагрева реактора с катализатором окисления, также содержащая устройство нагрева сырьевой смеси, состоящее из узла окисления и узла теплообмена, и систему подачи кислородсодержащего газа с газодувкой, холодильником и рекуперационным теплообменником.

Изобретение относится к устройству для получения ацетилена и синтез-газа путем частичного окисления углеводородов кислородом. Устройство включает: реактор, снабженный блоком горелки с топочной камерой, для получения состава Z1, содержащего по меньшей мере ацетилен и замещенный ацетилен, первый скруббер, выполненный для смешивания состава Z1 с растворителем с получением состава Z2, второй скруббер, выполненный для смешивания состава Z2 с растворителем с получением состава Z3, первый отпарной аппарат, выполненный для отпаривания состава Z3 с получением состава Z4, содержащего замещенный ацетилен, ацетилен и растворитель, а также для выделения ацетилена, первую колонну, выполненную для частичной дегазации состава Z4 под давлением от 1,0 до 1,5 бар с получением состава Z5, состава Z10 и первой части А1 растворителя, второй отпарной аппарат, в который можно подавать состав Z5 для отпаривания состава Z9 с получением второй части А2 растворителя и состава Z6, третий отпарной аппарат, выполненный для отпаривания растворителя из первого скруббера с получением состава Z9, причем для подачи состава Z9 во второй отпарной аппарат третий отпарной аппарат соединен со вторым отпарным аппаратом.
Изобретение относится к области получения активных углей, используемых в процессах очистки жидкостей. Предложен способ получения активного угля, включающий карбонизацию и парогазовую активацию растительного сырья. В качестве сырья используют предварительно подсушенные и измельченные оболочки семян манго. Карбонизацию осуществляют нагреванием сырья со скоростью 10-15°С/мин до температуры 550-600°С и изотермической выдержкой при конечной температуре в течение 20-40 минут. Активацию проводят при 800-820°С. Технический результат изобретения: получение активного угля на основе растительных отходов, обладающего эффективностью при осветлении растворов желатина. 3 пр.

Изобретение относится к способу получения железа прямого восстановления (DRI) и газообразного топлива для сталелитейного завода с применением коксового газа (COG) и газа основной сталеплавильной печи с подачей кислорода (BOFG). Способ включает следующие стадии: сжатие потока COG в компрессоре; пропускание сжатого потока COG через слой активированного древесного угля с удалением смол из сжатого потока COG; отделение потока газа, обогащенного водородом, от сжатого очищенного потока COG с применением блока адсорбции с перепадом давления (PSA). Далее подачу потока газа, обогащенного водородом, в шахтную печь прямого восстановления в качестве восстановительного газа и подачу потока оставшегося газа из блока PSA в сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. При этом способ дополнительно включает рециркулирование потока колошникового газа из шахтной печи прямого восстановления обратно в восстановительный газ. Технический результат изобретения заключается в снижении уровня углеводородов в COG. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов топливных элементов, двухслойных конденсаторов, литий-ионных или литий-полимерных батарей, а также катализаторов или адсорбентов. На электропроводящую подложку, например стеклоуглеродную пластину, наносят слой полимерного комплекса переходного металла с основанием Шиффа вида [M(Shiff)]n, имеющего повторяющийся фрагмент следующей структуры: где n - целое число в интервале от 2 до 50000; М - переходный металл, выбранный из группы, состоящей из никеля, палладия, платины, кобальта, меди, железа; Shiff - тетрадентатный лиганд, выбранный из группы, состоящей из Salen (остаток бис-(салицилальдегид)-этилендиамина), Saltmen (остаток бис-(салицилальдегид)-тетраметилэтилендиамина), Salphen (остаток бис-(салицилальдегид)-о-фенилендиамина); R - заместитель в основании Шиффа, выбранный из группы, состоящей из Н- и углеродсодержащих заместителей, предпочтительно СН3-, С2Н5-, СН3О-, С2Н5O-; и Y - диаминовый мостик в основании Шиффа, имеющий следующую структуру: для основания Шиффа Salen, для основания Шиффа Saltmen, для основания Шиффа Salphen. Затем проводят нагрев в инертной атмосфере до 500-750°С в течение 1-4 ч до завершения процесса карбонизации полимерного комплекса. Инертную атмосферу создают одним или несколькими газами, выбранными из группы, включающей азот, аргон и гелий. Перед нагреванием подложку с нанесенным на нее слоем указанного комплекса можно промыть, используя ацетонитрил. Полученный электрохимически активный металлуглеродный материал имеет высокую электронную проводимость, удельную поверхность, контролируемые элементный состав и распределение размера пор, при этом атомы металла распределены внутри него равномерно. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 пр.

Изобретение относится к нанотехнологии. Углеродосодержащий материал обрабатывают в электрическом поле между электродом в виде иглы 1, подключенным к источнику высокого напряжения 2, и жидкостным проточным осадительным электродом 3. Электрод в виде иглы 1 изготовлен из графита и его заостренное под иглу окончание обращено в сторону осадительного электрода 2. Электрод в виде иглы 1 размещен внутри трубки 4, выполненной из металлического катализатора, выбранного из Pt, Pd, Ni, Cr, Mn, Fe или стали, легированной Ni, Cr, Mn, а конец этой трубки, обращенный к осадительному электроду 3, сформирован с острой кромкой, примыкающей к графиту. Полученные фуллерены собирают на осадительном электроде 3. Изобретение позволяет снизить энергозатраты при получении фуллеренов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к водородным технологиям и водородной энергетике. Водород-аккумулирующие материалы содержат следующие компоненты, мас.%: 97-75 MgH2 и 3-25 никель-графенового катализатора гидрирования, представляющего собой 10 или 25 мас.% наночастиц Ni размером 1-10 нм, равномерно закрепленных на графеновой поверхности. Указанные материалы получают механохимической обработкой металлического магния с никель-графеновым катализатором гидрирования при комнатной температуре и давлении водорода 10-30 атм. Полученные водород-аккумулирующие материалы обладают большим содержанием обратимого водорода и высокой циклической стабильностью при уменьшении содержания и размеров наночастиц никеля. 2 н.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение относится к способу получения и очистки синтез-газа, содержащего CO, H2, CO2, CH4, H2O и N2. Способ включает стадии получения CO- и H2-содержащего потока синтез-газа из углеводородсодержащего сырья, отделения по меньшей мере CO2 от потока синтез-газа и криогенного выделения CO из потока синтез-газа. СО2 с помощью адсорбции при переменной температуре отделяется от потока синтез-газа выше по потоку относительно криогенного отделения СО до уровня менее 10 млн-1 по объему. Насыщенный адсорбент регенерируется путем косвенного теплопереноса от среды теплоносителя к адсорбенту. Десорбция СО2 происходит при давлении в диапазоне от 0,5 до 9 МПа, предпочтительно от 1,5 до 6 МПа. CO2 после десорбции возвращается в устройство для получения синтез-газа в качестве реагента. Ниже по потоку относительно адсорбции при переменной температуре может проводиться дополнительная адсорбция при переменной температуре, чтобы отделить от потока синтез-газа оставшийся СО2. Обеспечивается экономичное получение синтез-газа без необходимости в газовом промывании. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предложен способ модифицирования активного угля. Промышленный активный уголь промывают дистиллированной водой. Затем его обрабатывают раствором гидрокарбоната натрия с массовой долей растворенного вещества 5%. Далее осуществляют прогрев при температуре 100°С в течение 1 часа. Изобретение обеспечивает повышение сорбционной емкости угля по отношению к диметилформамиду. 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к способам производства синтез-газа в системе риформинга на основе мембраны транспорта кислорода и жидкого углеводородного продукта с помощью процесса Фишера-Тропша. Способ включает риформинг питающего потока в реакторе риформинга в присутствии пара, лучистой теплоты от элементов мембраны транспорта кислорода и катализатора риформинга с получением потока преобразованного синтез-газа, содержащего водород, окись углерода и непреобразованный газообразный углеводород. Поток преобразованного синтез-газа дополнительно преобразуется в реакторе риформинга на основе мембраны транспорта кислорода и кондиционируется с получением потока продуктового синтез-газа. Поток продуктового синтез-газа затем подвергается синтезу с использованием процесса Фишера-Тропша с получением жидкого углеводородного продукта и отходящего газа Фишера-Тропша. Питающий поток содержит содержащее метан питание и питание в виде части отходящего газа Фишера-Тропша. Обеспечивается улучшение эффективности и рентабельности производства жидких углеводородных продуктов с помощью процесса Фишера-Тропша. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

Изобретение может быть использовано при изготовлении углеродсодержащих композиционных и конструкционных материалов. Поверхность углеродного материала галогенируют путём его обработки галогенсодержащим газом от 1 с до 24 ч при температуре 0–600 °C. Углеродный материал выбирают из группы, состоящей из активированного угля, углеродного нанорога, углеродного наносвитка, графита, сажи, алмазоподобного углерода, углеродного волокна, графена, аморфного углерода, фуллерена и углеродной нанотрубки. Обработанный углеродный материал контактируют с нуклеофильным соединением, в молекуле которого содержатся две или более нуклеофильных групп, от 1 с до 24 ч с образованием сетчатой структуры, в которой углеродные материалы поперечно сшиты друг с другом через связывающую группу, получаемую из указанного нуклеофильного соединения. Нуклеофильное соединение представляет собой по меньшей мере одно из группы, состоящей из алиароматического амина, ароматического амина, реактива Гриньяра, алкиллития, алкоксида металла, дитиола и органической перекиси. Галогенирование и обработку для образования сетчатой структуры можно выполнять одновременно или непрерывно в произвольном порядке. Полученная сетчатая структура обладает высокой механической прочностью, например прочностью при растяжении. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл., 20 пр.

Изобретение относится к области производства активных углей. Предложен способ получения активного угля на основе древесного сырья, включающий измельчение исходного сырья до фрагментов 3-7 мм, его карбонизацию и парогазовую активацию. В качестве исходного сырья используют древесину железного дерева. Карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°Смин, а активацию ведут при температуре 850±20°С и расходе водяного пара, равном 3-5 кг на 1 кг карбонизата. Способ позволяет получать активный уголь с высокой адсорбционной способностью по извлечению токсичных паров метанола из сигаретного дыма. 3 пр.

Наверх