Способ получения активного угля

 

3CS9 С 04. В 31 08

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 l

1 ф

Ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОФ4ИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (24,) 3005992/23- 26 (22) 29.О9.8О . (+6) 30,06.83. Бал„Ж 20 (72) К, А, Галушкина, A. Ф Туболкян, Ч. А. Петрова, В. А. Ольшанецкий, П, В Шпильфогель и Д. Н. ВаРюха

I7Ц йа а . Революции и--ордена Трудового Красного

Знамени технологический жстигут им. Ленсовета (63) 664;.:183.2(О88.8) (66) Х, Патент Японии Иу 50-3.7387, кл. Х4 Б, 334. 3.976, 2. Патент - ВепвсобИнтанин йу 2026997, кл, С 03. В 3%/10, ,13.02.80. (протоЖ д..,Я0„„102О 1 А (54) (57) СПОСОБ. ПОЛУЧЕНИЯ AKTHBНОГО УГЛИ, вклкщаащий карбонизщцио углеродсоцержащик отходов, . ax активацию и подачу вМэы, о т л н ч а в щ и и с и тем, что. с келью унрожении ,и снщщен и затрат на лроиесс, вощг по@ащт в корбаиазоваиные отходы перед евтивапией с расходом.0,4 0,8 м /т отход лов и &квита3иио halter до 709 750 С, 3. 02037 3.

Изобретение относится к способу, получения активных углей, точнее к способу получения активного угля иэ твердых остатков пиролиза бытовых и промышленных отходов, и может быть использовано в процессах получения сор бентов, необходимых для очи "ки сточных вод и промышленных газовых выбросов.

Известен способ получения активного

10 угля из OTxoIIoa производства полимеров путем карбонизации измельченного полимера при 250-600 C и последующей активации цри 700-3000 С s атмосфеФ ре водяного пара 3.3.

Недостатком способа является сложность аппаратуриого оформления процесса и подготовка специального активщрующего агента - во диого пара, что усложняет процесс.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения активного угля для очистки сточных вод, включаващй карбоннзацию дроблеиных углеродсодерж@ших растительных отходов до 600 С с регулируемой скоростью, эамораживаиие для удаления летучих, охлаждение, ломе шенне в специальный реактор и активация в нем при подачЕ воды, которая превращается в пар, транспортируемую в реактор потоком азота или СО с расходом ЗО- ЗО

3. 00 г/ч (0,6-0,8 г/г карбонизованных отходов) при 800-3-000 C выдержкой до 30 мин g2).

Недостатком известного способа является его сложность (миогостадийность),з высокая температура активации, большой расход воды и других реагентов, что аовышает затраты на процесс.

Бель: изобретении - упрощение и сии-46 жение затрат на процессе

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, вкжочанийему карбо. низацяю углеродсодериаших оотходов, подачу в карбонизованные отходы воды 4g с расходом 0,4-0,8 м /т отходов и: пос3 ,ледуюшую активацию до 700-750 С, воду подают в карбонизованные отходы перед активацией с расходом 0,40,8 м/т отходов и активацию ведут при 700-750 С.

При подаче воды в указанном количеств ве перед активацией происходит смачивание карбонизованных отходов, mo позве. лиат не подавать дополнительных газооб- >5 разных агентов в процессе активации при нагреве до 700-780 С :, ace ето уаротает процесс и. снижает, энер1-етические .и материальные затраты на процесс» (при сохранении адсорбционных свойств активного угля - иодное число 550900 мг/г) .

Иарбоннзацию (без доступа воздуха) отходов проводят в печах при повышеннеф темн (до 800 С),. Летучие про дукты пнролиэа {газ, смола) улавливаются . системой конденсации, а углеродистый остаток остается в нечи s виде спекша® ся трещиноватой пористой массы.

Пори карбонизованных отходов закры ты в основном сравнительно низкомолеку лярными продуктами термического разлф женин углеродистых материалов.

Смачиванне корбонизованных отходоя водой представляет собой процесс обиль кого увлажнений отходов, при котором влага цроникает равномерно во все трещины спека, пристенное пространство и достуцные поры t При повышении температуры до 50-70 С увлажиенность всего объема карбонизоваиных отходов выравнивае Гся.

Удаление воды из реактора активации начинается ари температуре 90 С (это хорошо видно в стеклянной системе конденсации) е

Вода образует с органическими соединени@ ми азеотроиные смеси (кипящие часто ниже

3.00 С) и интенсивно выводит ниэкомолекулярные продукты нз карбонизовакных отходов, освобождая поры.

Последние капли воды удаляются из о реактора при 300 -400 С. з

Расход воды составляет 0,4-0,8 м ка 3. т остатка (0,2-0,4ьРна 3. м объема остатка пиролизф Указанный расход воды не следует увеличивать, так как улучшение качества продукта при этом нь происходит, а расход энергии на перегон ку воды возрастает.

При повторном. нагреве (активации) при сравнительно низких,температурах. ,(700-750 С) получаются активирован ные угли, пригодные для использования в процессах адсорбционной очистки воды и промышленных газовых выбросов.

Время активации складывается из ,нагрева печи до 700 750 С и ее охлаждения до 400 С, что не превышает

2,5 ч. Нагрев печей обычно производится газовыми горелками, Охлаждение печей производится чепце всего наружным воздухом, Но может 6blTh использован H хладоагент. B результате термической активации, выполненной предлагаемым способом, получают углеродный продукт, который для использования в качестве

102037l

3 сорбента должен быть раздроблен и разделен на фракцьи. В качестве сорбеитов могут быть использованы как фракции определенных размеров, так и порошкообразный материал э процессах со взве- 5 шенным слоем и т. ц.

В зависимости от состава отходов (резина, пластмассы, смесь некомпостируемых.отходов, осадки сточных вод "и др,) механическая прочность получаемых углей 10 и. содержание золы в них колеблятся в широких интервалах, тем не менее все они пригодны для зашиты окружаккцей среды от загрязнения промышленными сточными водами -и газовыми выбросами.

При проведении термической активации карбонизованиых отходов предлагаемым способом ие требуется специальных печей и устройств для получении и neperpesa

aKTJGQEp 1þþèõ агеитой» что упрощает и 2й снижает затраты иа процесс.

Пример 1. Пиролизу подвергают кусочки размером l-2 см резины, пластмассы и синтетической ткани. Смесь от- 25 ходов, подвергаемая. карбонизации, составлена иэ разных весовых количеств ука занных материлов» B печь объемом 4 цмто загружают 2,5 кг отходов, котор м плотно утрамбовывают, так что третья часть З»ъ печи остается свободной. Йалее печь закрывают герметично крышкой и соедияяют с системой конденсации.

Карбонизацию (пиролиз) проводят при атмосферном давленки, беэ доступа воздуха, при нагреве до 800 е С. Твердый остаток имеет cJE6g fM характеристику» плотность - 1»44 г/см; пористость

О»4 см /г; удельная поверхность 40,8м/г зола 3,03%»: летучие вещества 29,2%, углерод 86»4%». Водород 3,9%, Выход твердого остатка 40% от массы отходов.

Карбонизованные отходы занимают поло- . вину Объема печи, т. е.. 2 дм . B печь вводят 0,8 м воды/т отходов.

Ъ

Карбонизованные отходы достаточно хорошо смачнваются водой, которая проникает в его трещины и в пристеночное пространство. Выдержки дли. смачивания во . времени практически не требуется. От мо- мента смачивания до сбора печи для повторного нагрева (активации) проходит не более 30 мин. Активацию проводят при атмосферном давлении. Подъем темпераi туры до 750 С осуществляют со скорос- ° о тью 8-9 град/мин. Остываине про ходит . 1,через стенку за 80 мин до 200 С, Активированный уголь (в виде спека) внешне светлее. тоном, меньше блестит, но имеет почти прежнюю форму, Спек легко выгружают из печи. Выход активного угля сос: тавляет 80% от массы карбонизованных отходов, угар 20%..

Выгруженный активироваиный уголь в шаровой мельнице размаливают в тече ние 2 мин и рассеивают на фракции.

Фракционный состав %

Более 3 мм 35

2-3 мм 25

3.— 2 мм 20

Менее 4. Мм 20

Характеристика фракции 2-3 мм; удельная поверхность 209 мй/г. общий ь Ъ объем пор t,0 см /г, объем макропор

0,52 смог, объем микропор 0,4. 2 см /r, объем перехоциьщ пор 0 38 см »/г» плотность 1,52 r/ñì (по данным ртутной порометрии) .

П р и и е р 2. Карбонизованиые отходы цря ера l подвергают активации при 700 С. Количество воды, внесенное в к &рбоиизованнью отходы» с оставлиет

400млна 1 дм или 0,8м на 1. т

3 3 отходов»

Полученный активированный уголь имеет практическй те же характеристики что и в примере 1.

Пример 3. Карбонизацию осадков сточных вод (обеэвоженньФ избыточный активный ил) проводят при 800 С s те чение 3 ч»

Характеристика карбонизованного твердого остатка: плотность : 1»8 1 г/см » пористость 0,34 см / г, удельная поверхность 39,8 и /г, эола 72,1%, летучие вещества 9,2%, углерод 25,4%, водород

2,3%,Выход 35%.

Твердый карбоиизоваииый остаток осадков сточных вод смачивают водой

{200 мл на 1.дм или 0,4 м на 4. т остатка) при комнаткой температуре и проводит активацию црн 700» C.

Время подъема температуры 62 мин.

Режим остывания аналогичен, приведенному в примере »..

Выход сорбента 89% от корбс»иизоваи ного остатка. Угар l 4%. Фракционный. состав, полученный в условиях примера 4. » следующий %:

Более 3 мм 20

2-3 мм 35

1-2 мм 20

Менее 3. Мм 25

Характеристика фракции 2-3 мм °

Плотность L,92 г/см, удельная поверхность 196 м /г, общий объем пор

1,01 см /г, объем Макропор 0,43 см /г

3 Э. объем микропор 0,26 см /г и объем пе1020371

С Т. Иин„

Редактор А. Фролова Техред А.Ач Корректор. В, рирня, Заказ 3828/3.9 Тяраис 473. Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретения и открытнВ

3.3.3036, Москва, Ж3З6, Раушская наб. д. 4/6 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 реходных пор 0,Э2 см /г. Прочность

36%.

Хак помазали жследованяя пористой структуры, долучеиные активные угли . имеют небольшую долю нстннных мшсропор и поэтому уступают промышленным активным углям. Однако по объему переходных . пор онн входят их. Угля, получаемые предлагаемым способом, относятся к мак» рояоржтым, что делает ях нееамеяимымя

I при очистке сточных вод.

Ь

Сорбпяонная активность по поду для всех полученных по пршсарам актнвньпс углей 660 900 мг/г, что свидетельствует об ях высокой сорбпнониой способ1 ности (практячески на том же уровне, что я в известном способе). по сравнению с известным предлагаемый способ позволяет снизить расход .энергии, т. е. дроводжь процесс прн бо1о лее низких температурах, уменьшить рас ход воды и искшьч3сиь расход газа-аосителя.