Способ регенерации активного угля

 

Сущность изобретения: загрязненный активный уголь нагревают потоком дымовых газов до 500 600°С со скоростью подъема температуры 15 25°С/мин, охлаждают и обрабатывают потоком водяного пара при его расходе 5 15 кг на 1 кг активного угля при нагревании до 800 950°С со скоростью подъема температуры 2 10°С/мин. 2 табл.

Изобретение относится к сорбционным технологиям и может быть использовано для восстановления свойств углеродных адсорбентов и их повторного использования в производстве.

Известен способ регенерации активного угля (АУ) путем предварительного насыщения его водой до влажности 60-75% и последующей обработки окислительным газом (воздухом или смесью воздуха и водяного пара) при 760-1040^оС со скоростью подъема температуры 100-400^оC/мин, при этом водяной пар подают в количестве 0,1-2,0 кг на 1 кг угля.

Недостатком этого способа является невысокая адсорбционная способность регенерированного угля при очистке газовых сред от паров органических веществ, в частности от паров органических и хлорорганических растворителей.

Целью изобретения является повышение адсорбционной способности регенерированного угля по парам органических и хлорорганических растворителей.

Цель достигается предложенным способом, включающим обработку АУ cначала потоком дымовых газов до 500-650^оС со скоростью подъема темперауры 15-25^оС/мин, охлаждение и обработку угля окислительным газом до 800-950^оС cо cкоростью ее подъема 2-10^оС/мин, при этом в качестве окислительного газа подают водяной пар в количестве 5-15 кг на 1 кг угля.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В процессе использования АУ в многоцикловых процессах его пористая структура с течением времени оказывается заблокированной высокомолекулярными органическими примесями, содержащимися в очищаемых средах (газах, жидкостях, воде).

Регенерация АУ должна обеспечивать восстановление его адсорбционных свойств. При этом важно сначала обеспечивать удаление этих примесей из объема транспортных пор (мезо- и макропор), а затем провести разблокировку основного сорбирующего объема микропор.

На первом этапе регенерации наряду с правильным выбором температуры важно определить и скорость ее подъема.

Опытным путем установлено, что слишком низкая скорость подъема температуры на этом этапе приводит к закоксовыванию пор, а слишком высокая к механическому разрушению гранул при интенсивном разложении органических примесей.

На второй стадии регенерации при обработке гранул потоком окислительного газа также важно не только создать температуру, но и выдержать определенную скорость ее подъема.

Многочисленные эксперименты показали, что при высокой скорости подъема температуры будет иметь место выгорание стенок соседних микропор и образование несорбирующих транспортных макпропор, а при низкой скорости подъема температуры необходимо существенно увеличивать реакционную зону и, следовательно, габариты реактора.

Опытным путем было также установлено, что наилучшие адсорбционные свойства у регенерированного угля появляются в том случае, когда при соблюдении указанных выше условий скорости подъема температуры уголь обрабатывали сначала потоком водяного пара до 800-950^оС.

Если на первом этапе температура дымовых газов не достигает 500^оС, то остающиеся летучие вещества ухудшают проведение второй стадии обработки (происходит спекание гранул в реакторе), а при повышении температуры выше 650^оС происходит озоление гранул.

С другой стороны, если температура на второй стадии ниже 800^оС, то очень мала скорость реакции окисления находящегося в порах углерода водяным паром (возрастает продолжительность процесса), а при увеличении температуры выше 950^оС происходит преимущественно поверхностный обгар (а не активация гранул), что снижает адсорбционные свойства регенерированного угля.

Количество подаваемого водяного пара на второй стадии должно быть достаточным для проведения реакции окисления углерода в микропорах угля, а, с другой стороны, обеспечивать слабоокислительную среду.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут отработанный АУ, который в процессе многоцикловой работы утратил свою адсорбционную способность на 50% и более. Загружают уголь в реактор и проводят его обработку дымовыми газами до 500-650^оС cо cкоростью ее подъема 15-25^оС/мин.

Затем уголь выгружают, охлаждают и подают его в другой реактор, где проводят обработку водяным паром до 800-950^оС со скоростью ее подъема 2-10^оС/мин, при этом водяной пар подают в количестве 5-15 кг на 1 кг угля.

Регенерированный уголь выгружают, охлаждают, отсеивают мелочь, затаривают в бумажные мешки или металлические барабаны и направляют потребителю.

П р и м е р 1. Берут 10 кг отработанного активного угля марки АР-В и подают его в реактор противотоком дымовым газам, обеспечивая нагрев его до 500^оС при скорости подъема температуры 15^оС/мин. Выдерживают при конечной температуре 10 мин, после чего выгружают и охлаждают. Затем уголь направляют в реактор, где проводят обработку его в потоке водяного пара, нагревая до 800^оС при скорости подъема температуры 2^оС/мин, при этом расход водяного пара составлял 5 кг на 1 кг угля. Полученный регенерированный уголь имел адсорбционную способность по толуолу 126 г/дм³ и адсорбционную способность по дихлорэтану 136 г/дм³.

П р и м е р 2. Проведение процесса как в примере 1, за исключением того, что обеспечивают нагревание угля в потоке дымовых газов до 650^оС при скорости подъема температуры 25^оС/мин, а после охлаждения в потоке водяного пара до температуры 950^оС при скорости подъема температуры 10^оС/мин, причем водяной пар подают из расчета 15 кг на 1 кг угля. Полученный регенерированный уголь имел адсорбционную способность по дихлорэтану 146 г/дм³ и адсорбционную способность по толуолу 132 г/дм³.

П р и м е р 3. Проведение процесса как в примере 1, за исключением того, что обеспечивают нагрев угля в потоке дымовых газов до 600^оС при скорости подъема температуры 20^оС/мин, а затем в потоке водяного пара до 900^оС при скорости подъема температуры 8^оС/мин, причем водяной пар подают из расчета 10 кг на 1 кг угля. Полученный регенерированный уголь имел адсорбционную способность по толуолу 140 г/дм³ и адсорбционную способность по дихлорэтану 152 г/дм³.

В табл.1 приведены результаты исследования адсорбционной способности углей, регенерированных по предлагаемому способу в зависимости от скорости подъема температуры, а также исходного АУ марки АР-В и прототипа.

В табл.2 приведены результаты исследования адсорбционной способности углей, регенерированных по предлагаемому способу, в зависимости от расхода водяного пара на второй стадии.

Как следует из данных, приведенных в табл.1 и 2 при скорости подъема температуры до 600^оС в потоке дымовых газов, равной 15-25^оС/мин, при скорости подъема температуры до 900^оС в потоке водяного пара, равной 2-10^оС/мин, и при расходе водяного пара 5-15 кг на 1 кг угля достигается не только восстановление адсорбционной способности угля по органическим и хлорорганическим растворителям, но и даже некоторое ее увеличение вследствие развития дополнительной микропористости.

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АКТИВНОГО УГЛЯ, включающий обработку активного угля потоком, содержащим водяной пар, при нагревании до 800 950^oС, отличающийся тем, что предварительно активный уголь нагревают потоком дымовых газов до 500 650^oС со скоростью подъема температуры 15 25 град./мин и охлаждают, а обработку ведут водяным паром при его расходе 5 15 кг на 1 кг активного угля со скоростью подъема температуры 2 10 град./мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2