Способ получения активированного угля

Авторы патента:

C01B32/312 - Неметаллические элементы; их соединения

Владельцы патента RU 2776051:

Аверичев Эдуард Григорьевич (RU)

Изобретение относится к способу получения активированного угля, включающему карбонизацию, характеризующемуся тем, что дополнительно содержит активирование, причем карбонизацию и активирование осуществляют одновременно в герметичном объеме без доступа кислорода, в качестве сырья используют лузгу подсолнечника, активирование углеродного продукта осуществляют за счет испаренной из сырья влаги, направленной в сторону образования раскаленного углерода за счет ориентирования в пространстве зоны пиролиза, на всех этапах обработки осуществляется постоянное принудительное перемещение материала и его перемешивание.

Изобретение относится к области получения активных углей из сырья растительного происхождения, а именно из лузги подсолнечника.

В Российской Федерации возделываются такие культуры, как подсолнечник, гречиха и другие, при этом глубокая переработка урожая недостаточно распространена. Лузга (оболочка семян) является ценным возобновляемым органическим сырьем для производства широкого спектра продукции.

«Плодовая оболочка (перикарпий, лузга) состоит из эпидермиса, гиподермы (пробковая ткань), фитомеланового слоя, склеренхимы и паренхимы. Панцирный слой состоит из углеродистого вещества фитомелана. … Клеточная стенка оболочки подсолнечника в основном состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. … Лузга подсолнечника характеризуется относительно высоким содержанием углерода и низкой зольностью.» [Ковехова А.В. Особенности химического состава плодовых оболочек подсолнечника и продуктов их переработки: дис. … канд. хим. наук / Ковехова Анна Васильевна. - Владивосток: Дальневост. фед. ун-т, 2015]. Указанное свидетельствуют о возможности ее глубокой переработки с получением углеродного продукта, являющегося сырьем для производства широкого ассортимента материалов, в том числе и различных сорбентов. К числу преимуществ лузги подсолнечника как сырья относится однородность зерен в общей массе по геометрическим размерам, массе, внутренней структуре. Это в некоторой степени может упростить технологический процесс с точки зрения набора операций и режимов их реализации.

Известен способ получения активированного угля, включающий одновременную карбонизацию и активирование предварительно увлажненных до 70-76% отходов кожи в герметичном объеме при температуре 432-520°С [SU 1838235. Способ получения активированного угля / Бондаренко В.К., Каденаций Л.А.; заявитель НПО «Легпроммеханизация». Опубл. 30.08.1993. - Режим доступа: http://www1.fips.ru]. В данном случае активирование угля происходит за счет действия испаренной из сырья в процессе карбонизации влаги. Это обеспечивает экологическую чистоту получаемого продукта, поскольку не требует применения каких-либо химических реагентов и, соответственно, существенно снижает издержки производства и стоимость готового продукта.

Известен способ получения активированного угля из отходов сельского хозяйства [Пат. №2315712. Российская Федерация. Способ получения активированного угля из отходов сельского хозяйства / Хоанг Ким Бонг и др.; патентообладатель: ООО «Научно-производственная группа «Ренари». Опубл. 27.01.2008. - Режим доступа: http://www1.fips.ru], преимущественно из отходов ячменя. Отходы подвергают предварительной сушке при температуре 90-120°С в течение 2 часов с последующим подъемом температуры со скоростью 5-10°С в мин и карбонизации при 290-320°С в течение 7-15 минут. Способ позволяет получить сорбент с высокой емкостью и пористостью. К числу недостатков способа относятся наличие довольно продолжительного этапа предварительной сушки сырья и реализация этапа карбонизации в электрической печи. Это существенно повышает энергоемкость и себестоимость готового продукта. Кроме того, сырье в процессе карбонизации находится в статическом состоянии, не движется, а значит существует вероятность неравномерного протекания процесса в его массе. Указанный способ по своей сути наиболее близок к заявленному, поэтому выбран в качестве прототипа.

Технической задачей заявленного изобретения является разработка ресурсосберегающего способа получения активированного угля из растительного сырья, обеспечивающего расширение ассортимента угольных продуктов, обладающих достаточными сорбционными характеристиками.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет реализации последовательности этапов в потоке движущегося материала, что существенно снижает трудоемкость процесса, и применения только термической активации без использования дополнительных химических веществ, что позволяет значительно упростить процесс в целом. Кроме того, для производства активированного угля используется возобновляемое растительное сырье - лузга подсолнечника, являющаяся отходом производства растительного масла и изначально отличающаяся гомогенностью свойств (геометрические размеры, масса, влажность и т.д.). Это исключает необходимость операций сортировки и измельчения сырья.

Суть заявленного изобретения заключается в следующем.

Лузга подсолнечника в естественном состоянии (при фактической влажности) поступает в зону питания, например, бункер-питатель, и затем перемещается в зону пиролиза. Особенностью перехода «зона питания» - «зона пиролиза» является постоянное образование саморазрушающейся пробки из лузги, обеспечивающей герметичность и непопадание воздуха из зоны питания в зону пиролиза и пиролизных газов из зоны пиролиза в зону питания. Пробка образуется за счет разности скоростей движения материала в этих зонах. В зоне пиролиза осуществляется постоянное принудительное движение материала вперед и его перемешивание, например, винтовым спиральным транспортером. Могут использоваться винтовой ленточный или винтовой лопастной транспортер. Это обеспечивает равномерное попадание частиц материала в зону осуществления термохимического процесса и стабильное его протекание, в том числе за счет газопроницаемой формы транспортера. Пиролиз (карбонизация) лузги осуществляется непрерывно без доступа кислорода при температуре 350-550°С. Это обеспечивает эффективное разложение органических веществ и получение углеродного материала высокой степени очистки и пиролизных газов. Обрабатываемый материал в зоне пиролиза интенсивно перемешивается, обеспечивая свободный выход пиролизных газов и попадание их в верхнюю часть зоны, откуда они по газоходу выводятся в зону горения и, сгорая, обеспечивают поддержание непрерывного процесса и требуемую температуру в зоне пиролиза. Посредством винтового спирального транспортера материал перемещается от входа в зону пиролиза к выходу из нее, постепенно и полно разлагаясь и преобразовываясь в углеродный продукт, а на выходе из зоны пиролиза - в активированный уголь. По ходу движения плотность материала и занимаемый им объем постепенно уменьшается, освобождая пространство для циркулирования пиролизных газов и водяных паров (испаренной связанной влаги, внутренней влаги материала). Поскольку плотность пиролизных газов и водяных паров по величине существенно отличается, происходит их расслоение в свободном пространстве зоны пиролиза. Зона пиролиза ориентирована в пространстве таким образом (под углом к горизонту), что водяные пары движутся в сторону раскаленного углеродного материала, где при постоянном перемешивании винтовым спиральным транспортером активируют углеродный материал и вступают с ним в реакцию восстановления с образованием горючих газов, которые, как и пиролизные газы, по газоходу выводятся в зону горения. Скорость выхода углеродного материала из зоны пиролиза и скорость попадания его в зону стабилизации соотносятся таким образом, что на их границе также постоянно образовывается саморазрушающаяся угольная пробка, препятствующая попаданию воздуха в зону пиролиза и неконтролируемому выбросу пиролизных газов из нее. Далее углеродный продукт попадает в зону стабилизации, где продукт охлаждается и стабилизируется в процессе его перемещения, например, винтовым спиральным транспортером, в замкнутом пространстве, омываемом потоками атмосферного воздуха, без доступа кислорода. В процессе стабилизации горячие частицы углеродного продукта постоянно взаимодействуют между собой (ударяются) и с витками транспортера, в результате чего происходит разрушение их структуры и гомогенизация потока по геометрическим размерам составляющих его частиц.

Отличительной особенностью заявленного способа является постоянное перемещение и перемешивание потока частиц по ходу технологического процесса, например, посредством винтовых спиральных транспортеров. Это обеспечивает равномерную обработку всех частиц потока материала на всех этапах процесса и повышение однородности свойств углеродного продукта, его качества. Обработка лузги при температуре 350-550°С обеспечивает оптимальное протекание процесса термодеструкции сырья и формирование необходимой пористости готового продукта, определяющей его адсорбционную способность. Организация движения продуктов пиролиза в зоне реакции с учетом их плотности и ориентирование зоны пиролиза под углом к горизонту обеспечивает без применения дополнительных ресурсов использование испаренной из сырья влаги для активации углеродного продукта непосредственно в месте образования, а пиролизных газов для поддержания непрерывности процесса карбонизации и активирования. Ресурсосбережение обеспечивается также за счет организации поточности процесса с принудительным механическим движением материала на всех стадиях получения активированного угля.

Способ получения активированного угля, включающий карбонизацию, отличающийся тем, что дополнительно содержит активирование, причем карбонизацию и активирование осуществляют одновременно в герметичном объеме без доступа кислорода, в качестве сырья используют лузгу подсолнечника, активирование углеродного продукта осуществляют за счет испаренной из сырья влаги, направленной в сторону образования раскаленного углерода за счет ориентирования в пространстве зоны пиролиза, на всех этапах обработки осуществляется постоянное принудительное перемещение материала и его перемешивание.

Изобретение относится к области получения углеграфитовых изделий и может быть использовано при производстве крупногабаритных электродов для электрометаллургии, в технологии ядерного топлива и порошковой металлургии. Способ получения углеграфитовых изделий включает комплектование и приготовление сырья, дробление сырья вальцовыми дробилками, прокаливание при температуре 1260°С, размол, фракционирование, подогрев до 130-150°С, смешивание с каменноугольным пеком, прессование, охлаждение до +35°С, тестирование измерением объёмного электросопротивления с выводом брака из технологического процесса и подачей его на повторное дробление, обжиг годных заготовок при температуре 1265°С в течение 18 суток, механообработку, тестирование ультразвуковым сканированием, определяющее наличие брака, который также возвращают на операцию дробления, чистовую механообработку годной продукции, подачу готовой продукции на склад.

Способ закрепления люминофорсодержащих композиций на поверхности алмазов // 2775307

Изобретение относится к химической и горнодобывающей промышленности и может быть использовано при детектировании алмазов методом рентгенолюминесцентной сепарации. Сначала люминофор обрабатывают реагентом, повышающим его гидрофобность, в качестве которого используют водный раствор ксантогената калия или олеата натрия.

Способ получения активных углеродных материалов // 2774997

Изобретение относится к способу получения углеродного пористого материала, который осуществляется следующим образом: исходное сырье, в качестве которого используют гудрон, асфальт, тяжелую сланцевую смолу, тяжелый газойль каталитического крекинга, подвергают замедленному коксованию при температуре от 495 до 505 °С и избыточном давлении от 1,5 до 3,5 ати с получением нефтяного кокса, затем полученный нефтяной кокс измельчают и смешивают его с порошком гидроксида калия в массовом соотношении 3:1, карбонизацию смеси проводят при температуре от 745 до 755 °С, далее промывают раствором соляной кислоты концентрацией от 0,8 до 1,2 М, затем водой до нейтрального значения рН промывных вод, после этого сушат при температуре от 105 до 120 °С с получением углеродного пористого материала с удельной площадью поверхности от 800 до 2300 м2/г.

Способ получения композиционных покрытий на основе оксида графена // 2774678

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при нанесении покрытий на поверхность изделий, предназначенных для машиностроения, авиации, космонавтики, энергетики. В качестве исходных компонентов используют металлосодержащий порошок и оксид графена в объёмном соотношении (1:1)÷(5:1).

Способ производства метанола // 2774658

Настоящее изобретение относится к способу совместного синтеза метанола, аммиака и монооксида углерода, а также к установке для его осуществления. Предлагаемый способ включает следующие стадии: а) синтез метанола посредством каталитической конверсии первого синтез-газа (12), содержащего водород и оксиды углерода, б) синтез аммиака посредством каталитической конверсии второго синтез-газа (25), представляющего собой аммиачный подпиточный газ, содержащий водород и азот, и в) синтез монооксида углерода посредством окисления содержащего метан потока.

Рукав с наноматериалами (варианты) // 2774496

Изобретение предназначено для техники, связи, строительства, жилищно-коммунального хозяйства и может быть использовано при изготовлении корпусов, силовых конструкций, арматуры, основы для производства санирующих рукавов, вставок, ремонтных комплектов, конструкционных изделий – уголков, тавров, двутавров, швеллеров, а также предметов декоративно-прикладного назначения.

Установка для разделения газов и способ разделения газов // 2773664

Группа изобретений относится к установке для разделения газов и способу разделения газов. Установка 2 для разделения газов в соответствии с одним воплощением содержит первый адсорбер 6, содержащий адсорбент gate-типа для адсорбции первого газа; второй адсорбер 10, соединенный с первым адсорбером посредством второго двухпозиционного клапана V1 и содержащий адсорбент ленгмюровского типа для адсорбции первого газа.

Способ непрерывного выращивания полупроводниковых пленок алмаза // 2773320

Изобретение относится к области выращивания кристаллов и может быть использовано для получения пленок алмаза большой площади на подложках из кремния. Способ непрерывного выращивания полупроводниковых пленок алмаза включает нагрев порошка алмаза 5 в графитовом контейнере в среде вакуума с осаждением пленки алмаза 8 на поверхности кремния, при этом под нижней поверхностью контейнера посредством бобин 2, 9 перемещают ленту из графитовой фольги 3 с предварительно полученным слоем мультикристаллического кремния, днище контейнера выполняют в виде приваренного к его граням слоя 7 углеродной ткани с саржевым плетением, нагрев порошка алмаза осуществляют до температуры 1050°С графитовым нагревателем 6, затем создают разность потенциалов между корпусом контейнера и подающей бобиной 2 с упомянутой лентой 3, а ленту с полученной пленкой алмаза 8 наматывают на приемную бобину 9.

Генератор озона // 2773284

Изобретение относится к устройству получения озона с помощью электрического разряда. Генератор озона состоит из корпуса и установленных в нем электродов, выполненных в виде цилиндрических трубок, образующих пучок в виде правильного шестигранника.

Смеси азоторганических соединений, содержащих ароматические c5-c6-циклы, как жидкий органический носитель водорода и водородный цикл на его основе // 2773218

Изобретение относится к жидкому органическому носителю водорода, представляющему собой смесь азоторганических соединений, содержащих ароматические С5-С6-циклы, способных в присутствии катализаторов присоединять атомы водорода, имеющую более низкие тепловые эффекты реакций гидрирования-дегидрирования компонентов, причем смеси содержат по крайней мере одно соединение, выбранное из ряда: индол, карбазол, и по крайней мере одно соединение, выбранное из ряда: акридин, пиридин, фенантридин, хинолин, причем для бинарной системы соотношения компонентов выбраны из ряда 25:75% масс., 50:50% масс., 75:25% масс., а для системы из трех компонентов первый компонент взят в количестве не более 30% масс., второй компонент взят в количестве не более 30% масс., третий компонент - остальное до 100% масс.

Способ разложения сульфида кальция // 2776054

Изобретение относится к способу разложения сульфида кальция (CaS) до оксида кальция (CaO) и диоксида серы (SO2). Способ включает обеспечение наличия реактора, содержащего сульфид кальция и источник углерода, окисление источника углерода кислородом для генерирования диоксида углерода (CO2). Далее вводят во взаимодействие сульфид кальция с указанным диоксидом углерода для получения оксида кальция (CaO), диоксида серы (SO2) и оксида углерода (CO) в соответствии с реакцией: CaS+3CO2→CaO+SO2+3CO. Причем содержание кислорода и углерода на стадии окисления выбирают таким образом, чтобы массовое отношение C/CaS составляло от 0,15 до 0,35 и массовое отношение O2/C составляло от 5 до 25. Обеспечивается выработка необходимой энергии для разложения сульфида кальция при эффективной конверсии CaS в CaO и SO2. 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.