СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ Российский патент 1995 года по МПК C01B31/08 

Изобретение относится к переработке нефти и может быть использовано при утилизации нефтяных коксов, полученных из ванадиеносных нефтей. Известен способ получения активированного угля из нефтяного кокса путем нагревания в инертной атмосфере в два этапа при 200-275^о С и при 350-500^о С [1] Недостатком способа является низкая активность получаемого угля.

Наиболее близок к предлагаемому способ получения активированного угля из сернистого нефтяного кокса. Согласно которому кокс прокаливают без доступа воздуха при температуре 500-600^о С (1-2 ч) или в присутствии воздуха 800-900^о С (3-5 мин) и активируют водяным паром при 900^о С до обгара 50% [2] Недостатком способа является сложность процесса применения водяного пара в специальном реакторе, низкий выход активированного угля и его низкая адсорбционная способность.

Цель изобретения повышение выхода активированного угля и улучшение его качества.

Достигается это тем, что исходный нефтяной кокс измельчают до крупности мене 100 мкм, добавляют воду в количестве 10-15% от массы кокса и выдерживают при температуре 850-950^о С в течение 1-5 ч при подаче воздуха до обгара 30-45%
Способ основан на термоокислении и химическом окислении кокса. В результате воздействия температуры 850-950^о С происходит частичное окисление углерода с образованием кислородных радикалов на поверхности материала, что придает ему адсорбционные свойства. Высокая температура способствует распространению реакции окисления на внутренние поры в исходном коксе. Предварительное добавление воды в количестве 10-15% от массы кокса позволяет повысить его реакционную способность, поскольку на начальных стадиях окисления вода переходит в пар, который способствует активированию углерода.

Контролируемый и ограниченный доступ воздуха позволяет предотвратить значительное выгорание исходного кокса.

Нефтяной кокс измельчают при помощи конусной инерционной дробилки или шаровой мельницы до класса крупности 100 мкм. К коксу добавляют воду в количестве 10-15% от массы кокса и перемешивают до получения однородной смеси. Смоченный водой кокс помещают в трубчатую печь с температурой в самой жаркой части 850-950^о С. Кокс выдерживают при этой температуре от 1 до 5 ч. Доступ воздуха в печь регулируют так, чтобы обгар кокса составил 30-45% и соответственно выход активированного угля составил 55-70%
Условия осуществления способа определены экспериментально и его результаты приведены в таблице.

При выдерживании условий подготовки и термообработки кокса в заявляемых пределах получают активированный уголь с показателем адсорбционной способности, составляющем от 130 до 170% от показателя стандартного активированного угля АГ-3, определенного по поглощению метиленового голубого (примеры 1-5 в таблице). Выход получаемого активированного угля превышает выход по прототипу на 5-20% адсорбционная способность выше известной по прототипу на 10-50% (прототип пример 6).

Снижение температуры термообработки не позволяет в полной мере пройти реакции окисления поверхности углерода и адсорбционная способность получаемого материала снижается (пример 7). Повышение температуры термообработки выше 950^о С не приводит к повышению адсорбционной способности, в то время как выход получаемого активированного угля может снизиться за счет возрастания обгара, поскольку при повышенных температурах степень обгара трудно контролировать. Повышение температуры сверх заявляемых пределов нецелесообразно (пример 8).

Сокращение экспозиции термообработки менее 1 ч не позволяет развиваться реакции окисления, в связи с чем адсорбционная способность получаемого угля снижается (пример 9). Возрастание экспозиции термообработки выше 5 ч не приводит к повышению адсорбционной способности и нецелесообразно, поскольку связано с перерасходом электроэнергии (пример 10).

Измельчение исходного нефтяного кокса до класса крупности выше 100 мкм снижает удельную поверхность и ограничивает реакционную способность кокса. Адсорбционная способность получаемого активированного угля понижается (пример 11).

Добавление воды в кокс перед термообработкой в количестве сверх 15% от массы исходного кокса не имеет положительных результатов, поскольку вода превращается в пар на ранних стадиях реакции окисления (пример 12). Кроме того, избыток воды ухудшает технологические свойства смеси кокса с водой.

Недостаток воды несколько снижает реакционную способность кокса и адсорбционная способность получаемого материала понижается при прочных равных условиях (пример 13).

Величина обгара кокса регулируется подачей воздуха в печь. В том случае, если обгар кокса меньше 30% его адсорбционная способность не превосходит достигнутую по известному способу (пример 14). Увеличение подачи воздуха и обгара кокса активированного угля ниже 55% также нецелесообразно, поскольку при этом не возрастает адсорбционная способность, а ценный конечный продукт выгорает.

П р и м е р ы 1-5. Берут высокосернистый нефтяной кокс термоконтактного крекинга. Измельчают кокс при помощи шаровой мельницы до класса крупности 100 мкм. В закрытой емкости перемешивают кокс с водой, взятой в количестве 10% от массы кокса. Полученную гомогенную смесь помещают во вращающуюся печь. Выдерживают кокс при температуре 850^о С-950^о С 1-5 ч. Подачу воздуха в печь регулируют так, чтобы выход обгар кокса составил 30-45% Определяют адсорбционную способность полученного активированного угля по отношению к метиленовому голубому (см. таблицу).

Предлагаемый способ позволяет решить проблему рационального использования высокозернистых нефтяных коксов. По сравнению с известными способами повышается выход активированного угля и его качество.

Нефтяной кокс измельчают до крупности менее 100 мкм, смешивают с водой, взятой в количестве 10 - 15% от массы кокса, и термообрабатывают при 850 - 950°С в течение 1 - 5 ч при подаче воздуха до обгара 30 - 45%. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ, включающий термообработку нефтяного кокса в присутствии воздуха, отличающийся тем, что перед термообработкой нефтяной кокс измельчают до крупности менее 100 мкм и смешивают с водой, взятой в количестве 10 15% массы кокса, а термообработку осуществляют при 850 950^oС в течение 1 5 ч при подаче воздуха до обгара 30 45%