СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ


RU (11) 2086504 (13) C1

(51) 6 C01B31/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94041118/25 
(22) Дата подачи заявки: 1994.11.09 
(45) Опубликовано: 1997.08.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент Великобритании N 1552112, кл. C 01 B 31/10, 1975. 2. Патент Австралии N 493520, кл. C 01 B 31/08, 1975. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Заря" 
(72) Автор(ы): Тамамьян А.Н.; Мухин В.М.; Голубев В.П.; Максимов Ю.И.; Киреев С.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Заря" 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано для получения активных углей и углеродных адсорбентов, используемых в газоочистке, рекугирации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, а также в противогазовой технике. Способ по изобретению включает смешение измельченного угдеродсодержащего материала со связующим, гранулирование, карбонизацию и активацию гранул. Причем активацию гранул ведут при температуре 850-950oC до обгара 20- 40 мас.%, а затем при той же температуре до обгара 42-70 мас.%, при этом после каждой активации уголь охлаждают до температуры 20-50oC со скоростью снижения температуры 10-40oC/мин без доступа воздуха. Способ по изобретению предусматривает дробление активного угля до частиц размером 0,2-1,5 мм. Способ по изобретению позволяет повысить прочность полученного активного угля. 1 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к сорбционной технике и может быть применено для получения активных углей и углеродных адсорбентов, используемых в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, а также в противогазовой технике.

Известен способ получения активного угля, включающий измельчение углеродсодержащего материала с низкой спекаемостью и его прессование на вальцевом прессе при температуре 50-250oC до частиц размером 0,25-3,0 мм. Полученные гранулы карбонизуют и активируют при температуре 950-1000oC до обгара 30-35 мас. в одну стадию. Активный уголь охлаждают до 80-110oC со скоростью снижения температуры 60oC/мин в среде инертного газа [1]

Недостатком известного устройства является сложность технологического процесса получения активного угля, обусловленная необходимостью проведения операций окисления, карбонизации и активации в псевдоожиженном слое, а также низкая адсорбционная способность полученного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC вследствие значительного развития крупных пор.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля, включающий подачу гранул с размером частиц 2-5 мм углеродсодержащего материала, на карбонизацию при температуре 800-850oC до обгара 40-50% с последующим охлаждением активного угля водой до температуры вначале до 415oC, а затем до 70-80oC [2]

Недостатком указанного способа является низкая механическая прочность полученного активного угля.

Целью изобретения является повышение механической прочности высокоактивированного угля, имеющего большой отбор (более 42%) при сохранении высокой адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC. В качестве эталонного органического вещества с температурой кипения 60-100oC при исследовании сорбционных процессов выбран бензол.

Цель достигается предложенным способом, включающим смешение измельченного углеродсодержащего материала со связующим, гранулирование смеси, карбонизацию, активацию и охлаждение гранул.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что активацию ведут при температуре 850-950oC до обгара 20-40% мас. а затем при этой же температуре до обгара 42-70 мас. причем после каждой активации уголь охлаждают до 20-50oC со скоростью снижения температуры 10-40oC/мин без доступа воздуха, а активный уголь дробят до частиц размером 0,2-1,5 мм.

Способ осуществляется следующим образом. Берут измельченный углеродсодержащий материал и смешивают его со связующим (каменноугольной или лесохимической смолой или их смесью) в смесителе при температуре 40-60oC в течение 10-15 мин. Полученную угольно-смоляную пасту гранулируют на шнековом прессе через фильеры с диаметром отверстий 1,0-3,5 мм. Оформованные гранулы подсушивают на воздухе в течение 20-60 мин, после чего направляют на карбонизацию. Карбонизацию ведут во вращающейся, шахтной или полочной печи при температуре 450-600oC в течение 20-30 мин. Карбонизованные гранулы направляют на активацию, которую ведут во вращающейся или шахтной печи при температуре 850-950oC водяным паром из расчета 5-10 кг пара на 1 кг активного угля до обгара 20-40 мас. после чего уголь охлаждают до температуры 20-50oC со скоростью снижения температуры 10-40oC/мин без доступа воздуха. Затем уголь направляют на повторную активацию, которую ведут при тех же режимах до обгара 42-70 мас. а затем охлаждают до 20-50oC со скоростью снижения температуры 10-40oC/мин без доступа воздуха.

Обгар определяют по насыпному весу отобранной пробы угля. Полученный высокопористый активный уголь имел механическую прочность 50-60% и адсорбционную способность по парам бензола 180-200 мг/л. С целью дополнительного повышения механической прочности проводят дробление гранул на валковой дробилке до частиц размерами 0,2-1,5 мм. Полученный активный уголь имел механическую прочность 60-70% и сохранил адсорбционную способность по парам бензола на уровне 180 200 мг/л.

Пример 1. Берут 3,0 кг каменного угля марки СС (ГОСТ 10355-76) и 3,0 кг каменноугольного полукокса длиннопламенного угля марки Д (ГОСТ 5442-74), измельченных в шаровой мельнице до размеров частиц 5-90 мкм, и смешивают их с 2,6 кг лесохимической смолы (ТУ 13 4000-77-160-84) и 4,3 кг воды. Процесс смешения осуществляют в смесителе при температуре 50oC мин в течение 10 мин. Полученную угольную смоляную пасту подают в загрузочную камеру шнекового пресса и ведут гранулирование при температуре 85oC и давлении 90 атм через фильеры с диаметром отверстий 1,7 мм. Оформованные гранулы подсушивают на воздухе в течение 40 мин и направляют на карбонизацию, которую ведут при температуре 500oC в течение 25 мин. Карбонизованные гранулы активируют водяным паром при температуре 900oC до обгара 30 мас. после чего охлаждают без доступа воздуха до температуры 40oC со скоростью снижения температуры 30oC/мин. Затем уголь направляют на повторную активацию, которую ведут при тех же режимах до обгара 60 мас. Полученный активный уголь охлаждают без доступа воздуха до температуры 40oC со скоростью снижения температуры 30oC/мин. На валковой дробилке гранулы дробят до частиц размером 0,2-1,5 мм. Полученный активный уголь имел механическую прочность 60% и адсорбционную способность по парам бензола 182 кг/г.

Пример 2. Ведение процесса как в примере 1, за исключением того, что первую активацию вели до обгара 20 мас. повторную до обгара 42 мас. а скорость снижения температуры при охлаждении составляла 10oC/мин. Полученный активный уголь имел механическую прочность 72% и адсорбционную способность по парам бензола 204 мг/г.

Пример 3. Ведение процесса как в примере 1, за исключением того, что первую активацию веи до обгара 40 мас. повторную до обгара 70 мас. а скорость снижения температуры при охлаждении составляла 40oC/мин. Полученный активный уголь имел механическую прочность 64% И адсорбционную способность по парам бензола 191 мг/г.

Наибольшую механическую прочность при сохранении высокой адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC имел активный уголь, полученный при активации при температуре 850-950oC вначале до обгара 20-40 мас. а затем при этой же температуре до обгара 42-70 мас. охлаждении после каждой активации без доступа воздуха до температуры 20-50oC со скоростью снижения температуры 10-40oC и дроблении гранул до частиц размером 0,2-1,5 мм.

Сущность предложенного метода заключается в следующем.

Известно, что процесс активации имеет целью развитие пористой структуры угля, которая обуславливает поглощение адсорбата, при этом она коррелирует с величиной обгара. Достижение высокой степени обгара непрерывной активации приводит к сильному поверхностному обгару и значительному выгоранию стенок соседних микропор, которые ответственны за адсорбционную способность. Указанные факторы приводят к снижению механической прочности гранул активного угля и падению его адсорбционной способности. Однако проведение процесса активации сначала до средней величины обгара, а затем до требуемой высокой позволяет устранить вышеуказанные недостатки.

Как было сказано выше, развитие пористой структуры осуществляется на стадии активации, однако вследствие снижения температуры на стадии охлаждения эта структура претерпевает изменения в сторону усадки. При высокой скорости снижения температуры вследствие внутренних напряжений происходит разрушение кристаллитов угля и ликвидация части микропор, что способствует уменьшению как механической прочности, так и адсорбционной способности. С другой стороны, медленное снижение температуры при охлаждении приводит к сужению входов в сорбирующие поры и их блокировке, в результате чего снижается адсорбционная способность активного угля.

Дробление гранул активного угля после активации приводит к тому, что происходит удаление с основного прочного ядра гранул частей, имеющих микротрещины и сколы, что приводит к повышению механической прочности оставшихся гранул.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить активный уголь, значительно превосходящий известные по механической прочности при сохранении высокой адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC.

Этот уголь позволит проводить эффективную очистку газовых, жидких и твердых сред от вредных примесей, что даст реальную возможность эффективно решать широкий круг экологических и технологических проблем.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно на повышение механической прочности активного угля, имеющего большой обгар (более 42%), при сохранении высокой адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ получения активного угля, включающий смешение измельченного углеродсодержащего материала со связующим, гранулирование смеси, карбонизацию, активацию и охлаждение гранул, отличающийся тем, что активацию ведут при 850 950oС сначала до степени обгара 20 40 мас. а затем при этой же температуре до степени обгара 42 70 мас. причем охлаждение гранул ведут после каждой стадии активации до 20 50oС со скоростью снижения температуры 10 40oС/мин без доступа воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после охлаждения активный уголь дробят до частиц размером 0,2 1,5 мм.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru