Печь для термообработки углеродсодержащих материалов

 

Изобретение относится к производству активных углей и может быть использовано для термообработки и для проведения реактивации отработанных углеродных адсорбентов. Печь для термообработки углеродсодержащих материалов содержит корпус, расположенную внутри него реторту Р с отношением длины к диаметру 1 : 15 - 35, систему нагревания в виде горизонтальных спиралей, расположенных над и под Р, огнеупорную теплоизоляцию над Р, выполненную из термостойкого волокнистого материала, например, коалинового волокна, загрузочные и выгрузочные устройства и патрубки для ввода газообразных реагентов, введенные внутрь Р. Это позволяет получить активный уголь с высокой адсорбционной способностью и прочностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству активных углей и может быть использовано для термообработки материалов в электроугольной, графитовой, строительной и других отраслях промышленности, а также для проведения реактивации отработанных углеродных адсорбентов.

Известна вертикальная печь для получения активного угля (а.у.), содержащая корпус, расположенную внутри него неподвижную прямоугольную цилиндрическую реторту и огнеупорную теплоизоляцию, систему нагревания материалов в виде встроенных электродных пластин, установленных через равные промежутки по высоте реторты в противоположных стенках, загрузочное и выгрузочное устройства и патрубок для ввода перегретого пара в средней зоне реторты (Япония, заявка N 64-1403, 1983 г.).

Недостатком известной печи является низкая производительность при проведении процесса активации угля, а также невозможность осуществлять карболизацию углеродсодержащих материалов с большим содержанием летучих веществ.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является вращающаяся муфельная печь для тепловой обработки материалов, содержащая корпус с размещенной в нем цилиндрической ретортой, имеющей отношение длины к диаметру 1:5, и огнеупорной теплоизоляцией, выполненной из шамота, систему нагревания материалов путем передачи тепла от топочных газов к инертному материалу, имеющему плотный контакт с наружным корпусом реторты, загрузочное и выгрузочное устройства, причем патрубки для ввода и вывода газообразных реагентов совмещены с загрузочным и выгрузочным устройствами (авт. св. СССР N 0490571, 1975 г.).

Недостатком прототипа является низкое качество получаемого активного угля и сложность ремонта и обслуживания печи.

Целью изобретения является повышение качественных показателей получаемого активного угля (адсорбционных и прочностных свойств), а также упрощение ремонта и обслуживания печи.

Поставленная цель достигается предложенной печью, содержащей корпус, расположенную внутри него цилиндрическую реторту и огнеупорную теплоизоляцию, систему нагревания материалов, загрузочное и выгрузочное устройства и патрубки для ввода и вывода газообразных реагентов, причем реторта имеет отношение длины к диаметру 1:15-35. Система нагревания выполнена в виде горизонтальных спиралей, расположенных над и под ретортой, огнеупорная теплоизоляция над ретортой выполнена из термостойкого волокнистого материала (при этом использовано термостойкое каолиновое волокно), а патрубки для подачи газообразных реагентов введены внутрь реторты.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Печь для проведения термообработки (карбонизации, активации, реактивации и др.) углеродсодержащих материалов должна иметь достаточно длинную реторту, позволяющую обеспечивать необходимую продолжительность контакта материала с газообразными реагентами (перегретым водяным паром, двуокисью углерода и т.п. ), при этом желательно уже на начальной стадии контакта иметь высокую температуру газообразных реагентов, чтобы избежать осмоления обрабатываемых частиц материала. Теплоизоляция должна, с одной стороны, обеспечивать сохранность тепла в зоне реакции, а с другой, не быть очень громоздкой, кроме того, она должна легко разбираться и обеспечивать быстрый доступ к нагревательным элементам (в данном случае горизонтальным спиралям), которые на всех типах печей наиболее часто выходят из строя.

На фиг. 1 приведена печь для термообработки углеродсодержащих материалов, общий вид; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Предложенная печь содержит корпус 1 с расположенной внутри него цилиндрической ретортой 2, нижней и боковой огнеупорной теплоизоляцией 3, выполненной из шамотного кирпича, на котором размещены нижние нагревательные спирали 4, верхней огнеупорной теплоизоляцией 5, выполненной из термостойкого каолинового волокна и верхние горизонтальные нагревательные спирали 6, уложенные на фарфоровую обрешетку 7; загрузочное устройство 8 для подачи в реторту 2 обрабатываемого материала, выгрузочное устройство 9 со сборником для приемки готового продукта 10, закрепляемого на байонетном затворе, патрубок 11 ввода перегретого пара, патрубок 12 для ввода углекислого газа и патрубок 13 для вывода газообразных продуктов реакции, соединенный с системой вытяжки; раму 14, на которой устанавливаются корпус 1, а также электромотор 15 с редуктором 16, который приводит во вращение реторту 2, удерживаемую на раме 14 опорными роликами 17. С каждой из сторон корпуса 1 по всей его длине расположена дверца для доступа к нагревательным горизонтальным спиралям (на фиг.1 и 2 не показаны).

Печь работает следующим образом. С помощью электромотора 15 и редуктора 16 реторта 2 приводится во вращение и вращается на роликовых опорах 17. Затем на верхние 6 и нижние 4 горизонтальные нагревательные спирали подается напряжение 360 В. Соединение нагревателей в зоне нагрева выполнено звездой. Температура в зоне нагрева контролируется термопарой, установленной в верхней части корпуса (на фиг.1 и 2 не показана). Затем в патрубок 11 подается дистиллированная вода или конденсат при расходе 6,3-40 л/ч, которые, проходя над верхними нагревателями 6, преобразуются в водяной пар, поступающий внутрь реторты 2, туда же одновременно подается и углекислый газ при расходе 0,16-2,6 м³/ч по патрубку 12. В зависимости от требуемого режима термообработки материала возможна подача только одного реагента: водяного пара или углекислого газа. После вывода на режим температуры в зоне нагрева и расхода газообразных реагентов через загрузочное устройство 8 внутрь реторты 2 подается обрабатываемый углеродсодержащий материал при расходе 0,5-300 кг/ч, который, проходя по реторте, за счет естественного пересыпания реагирует с газообразными реагентами, приобретает необходимые свойства и через выгрузочное устройство 9 поступает в приемник готового продукта 10. Для увеличения времени пребывания материала в зоне нагрева, возможна установка внутри реторты 2 различных ворошителей, лопастей, порогов и т.п. Газообразные продукты реакции удаляются через патрубок 13 с помощью вентилятора (на фиг.1 и 2 не показан).

Многочисленными экспериментами показано, что наилучшее качество готового продукта получается при отношении длины реторты к ее диаметру, равному 1: 15-35. Это объясняется тем, что если это отношение меньше 1:15, то частицы материала не успевают прогреться до температуры реакции, а если это отношение больше 1:35, то имеет место увеличение поверхностного обгара материала, что снижает качество получаемого активного угля. Изготовление системы нагревания в виде горизонтальных спиралей, расположенных над и под ретортой, а также соответствующие выполнения теплоизоляции обеспечивают стабильность температуры в зоне нагрева реторты 2, а также быстрый ремонт и замену отдельных элементов. Таким образом, в предлагаемой печи для термообработки углеродсодержащих материалов удается добиться повышения качественных показателей получаемого активного угля, а также упростить ремонт и обслуживание печи. Экспериментальные работы показали, что предлагаемая печь позволяет получить а. у. с прочностью 95-99% по ГОСТ 16188-70 и адсорбционной способностью по толуолу по ГОСТ 8703-74 до 250 гр/дм³.

Время ремонта предлагаемой печи в случае выхода из строя системы нагревания в 4-6 раз меньше, чем у известных печей для проведения термообработки углеродсодержащих материалов.

Использование предлагаемой печи в производстве активных углей или реактивации отработанных а. у. позволит получить значительный экономический эффект.

Формула изобретения

1. ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая корпус, расположенную внутри его цилиндрическую реторту и огнеупорную теплоизоляцию, систему нагрева, загрузочное и разгрузочное устройства, патрубки для ввода и вывода газообразных реагентов, отличающаяся тем, что реторта выполнена с соотношением длины к диаметру 1:15-35, система нагрева выполнена в виде спиралей, горизонтально расположенных над и под ретортой, огнеупорная теплоизоляция над ретортой выполнена из термостойкого волокнистого материала, а патрубки для ввода газообразных реагентов введены внутрь реторты.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляция над ретортой выполнена из каолинового волокна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2