Способ получения активированного угля

 

Углеродсодержащее сырье во взвешенном состоянии подвергают термообработке активирующей смесью воздуха, водяного пара и добавки, в качестве которой используют продуты сжигания пылевидного топлива с коэффициентом избытка воздуха 40-65% при этом в зону термообработки подают раздельно смесь водяного пара с добавкой и воздух в количестве 1-4 в пересчете на кислород по отношению к объему активирующей смеси. 1 табл.

Изобретение относится к термообработке твердого органического сырья, а именно к процессам получения активированных углей в взвешенном слое.

Известен способ получения активированного угля путем обработки дробленного ископаемого топлива в псевдоожиженном состоянии смесью продуктов сгорания природного газа и водяного пара [1] Недостатком этого способа является высокая температура подаваемой через распределительную решетку газовой смеси, что усложняет технологический процесс.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения активированного угля путем обработки твердого органического сырья в взвешенном состоянии предварительно подогретой газовой смесью, содержащей воздух и водяной пар, в присутствии активирующей и топливной добавки углеводородного газа, отличающийся тем, что предварительный подогрев газовой смеси осуществляют до 300-500^оС. Благодаря сравнительно низкой температуре предварительного подогрева газовой смеси упрощается технологический процесс и повышается надежность работы оборудования [2] Недостатком известного способа является большая продолжительность процесса (3-3,5 ч).

Цель изобретения сокращение продолжительности процесса.

Цель достигается тем, что в качестве топливной добавки используют пылевидное органическое сырье, которое сжигают в воздушном потоке с коэффициентом избытка воздуха 40-65% по отношению к стехиометрическому, и в зону активации вводят 1-4 об. кислорода.

Сопоставительный с прототипом анализ показал, что предлагаемое решение предусматривает сжигание в воздушном потоке пылевидного сырья (вместо углеводородного газа). За счет этого повышается объемная теплоемкость активирующего агента благодаря наличию в нем пылевидных частиц и количеству тепла, поступающего с ним в зону активации. Кроме того, 1-4 об. кислорода, поступающие в ту же зону, позволяют окислять газообразные продукты активации, что также дает дополнительное тепло. За счет этих двух факторов достигается сокращение продолжительности процесса.

Сырье (бурый уголь, гидролизный лигнин, каменный уголь) подвергали дроблению и затем разделяли по размеру частиц на крупную, среднюю и мелкую фракции. Крупная фракция возвращалась в дробилку на доизмельчение, средняя использовалась в качестве сырья для получения активированного угля, мелкая собиралась в промежуточный бункер. Из бункера пылевидное топливо подавалось пневмотранспортом в предварительно разогретый муфель, в котором смешивалось с воздухом в заданном соотношении и частично сжигалось. В качестве дополнительного пылевидного топлива в муфель подавался унос из аппарата активации. На выходе из муфеля газоугольный поток смешивали с водяным паром. Полученная смесь поступала в аппарат активации, где в нее вводили заданное количество кислорода (воздуха). В этот же аппарат подавалась порция сырья (средняя фракция). Обработку сырья во взвешенном состоянии осуществляли в течение 1 ч, что примерно в 3 раза меньше, чем в способе-прототипе. По окончании активации открывали клапан и обработанный материал самотеком пересыпался в сборник готового продукта. Затем определяли выход активированного угля в расчете на сухое сырье и активность в отношении сорбции йода по стандартной методике. В ходе опытов остатки газоугольного активирующего агента, смешанные с газообразными продуктами активации удалялись из верхней части аппарата и направлялись в циклон. Отделившаяся в циклоне пыль возвращалась в муфель, а газы поступали на дальнейшую очистку.

П р и м е р 1. Был реализован способ, взятый за прототип. В муфель вместо пылевидного топлива подавали углеводородный газ (пропан-бутан). В продукты неполного сгорания, содержащие углеводородный газ, вводили водяной пар (150^оС) и температуру активирующего агента поддерживали на выходе в аппарате 480-490^оС. Количество воздуха, подаваемого в аппарат активации, задавали из условия достижения в зоне активации 840-860^оС. В качестве сырья использовали Канско-Ачинский бурый уголь. Продолжительность эксперимента 1 ч. Характеристики продукта представлены в таблице.

П р и м е р 2. Реализован способ, аналогичный предлагаемому, но с центрацией пылевидного топлива выше оптимального уровня. Результаты представлены в таблице. За 1 ч приемлимая активность (60%) не была достигнута.

П р и м е р 3. В данном примере представлен заявленный способ при коэффициенте избытка воздуха равном 40% Через 1 ч парогазовой активации был получен продукт, удовлетворяющий заданному качеству (активность по йоду не ниже 60%).

П р и м е р 4. При условиях, аналогичных примеру 3, был увеличен расход воздуха, что привело к снижению выхода продукта и повышению его активности по йоду.

П р и м е р 5. При коэффициенте избытка воздуха 65% наблюдается наряду с уменьшением выхода продукта и снижение его сорбционной емкости по сравнению с результатами, полученными в примере 4.

П р и м е р 6. В данном случае при концентрации кислорода в активирующем агенте 1 об. и избытке воздуха 68% получен конечный продукт с сорбционной емкостью по йоду неудовлетворительного качества.

П р и м е р 7. Увеличение концентрации кислорода до 2 об. при коэффициенте избытка воздуха 50% таком же как в примере 4, привело к снижению выхода продукта и увеличению его сорбционной емкости по йоду. Данный режим активации относится к предлагаемому способу.

П р и м е р 8. Увеличение концентрации кислорода до 3 об. при прочих условиях, аналогичных примеру 7, приводит к снижению выхода продукта и увеличению сорбционной емкости по йоду. При этом выход конечного продукта остается высоким, данный режим относится к предлагаемому способу.

П р и м е р 9. При приемлемом выходе по конечному продукту в данном режиме получена наибольшая сорбционная емкость по йоду. Режим относится к предлагаемому способу.

П р и м е р 10. При концентрации кислорода в активирующем агенте 5 об. получен низкий выход конечного продукта, поэтому данный режим активации является неприемлемым.

П р и м е р 11. Здесь в качестве исходного сырья для получения активированного угля использован технический гидролизный лигнин с Красноярского гидролизного завода. Исходный лигнин с влажностью 60% предварительно сушился до влажности 12-20% и затем перерабатывался на установке, принципиальная схема которой описана выше. При коэффициенте избытка воздуха 40% получен приемлемый выход конечного продукта 18% и сорбционная активность по йоду, удовлетворяющая заданному качеству. Режим относится к предлагаемому способу.

П р и м е р 12. В данном случае активированный уголь получали из каменного Кузнецкого угля (марки ОС).

Следует отметить, что при одинаковой концентрации кислорода в активирующем агенте для каменного и бурого (пример 9) углей, выход конечного продукта из каменного угля в 1,5 раза больше при сопоставимой сорбционной емкости по йоду. Режим относится к предлагаемому способу.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ, включающий термообработку углеродсодержащего сырья во взвешенном состоянии активирующей смесью воздуха, водяного пара и добавки, отличающийся тем, что в зону термообработки подают раздельно смесь водяного пара с добавкой и воздух в количестве 1 4% в пересчете на кислород по отношению к объему активирующей смеси, а в качестве добавки используют продукты сжигания пылевидного топлива с коэффициентом избытка воздуха 40 65%

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2