УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 1995 года по МПК C01B3/10 B01J8/12 

Изобретение относится к комплексной переработке полидисперсных твердых топлив и отходов в коммунальном хозяйстве, энергетике и химической промышленности путем их газификации с получением в качестве продукта активных углей.

Известен аппарат для активации угля [1] состоящий из футерованного огнеупорным материалом корпуса цилиндрической формы с помещенной в нижней части его распределительной решеткой, патрубка для подачи активирующей смеси, расположенного под решеткой, узла ввода исходного топлива, узла вывода твердого остатка и пылеотделителя, соединенного с корпусом и снабженного трубой возврата активируемого угля в корпус.

Однако в данном аппарате активация исходного топлива происходит в присутствии кислорода воздуха, что отрицательно влияет на качество активного угля. Кроме того, избыточное давление в рабочем объеме препятствует свободному перемещению уловленных в пылеотделителе частиц через трубу возврата в рабочий объем, что приводит к более интенсивному уносу мелких наиболее проактивированных частиц и, следовательно, к ухудшению качества конечной продукции активного угля.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является реактор с псевдоожиженным слоем для получения активного угля [2] содержащий вертикальную камеру активации, средство для подачи сырья, расположенную по центру внутри камеры активации вертикальную трубу, средство для подачи активирующего агента, расположенную снаружи камеры обогревательную камеру со средствами для подачи топлива и воздуха и вывода пpодуктов сжигания и пылеотделитель, соединенный со средствами для подачи топлива и воздуха.

Однако в данном реакторе не обеспечивается надежный вывод материала в условиях кипящего слоя и не обеспечивается получение качественного адсорбента.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет организации регулируемого вывода твердых частиц из нижней части камеры активации совместно с летучими продуктами пиролиза, что позволяет под воздействием острой струи водного пара осуществлять непрерывное медленное движение всего слоя твердого материала сверху вниз, по- лучая качественный адсорбент. Кроме того, повышается энергетическая эффективность процесса за счет исключения использования насосов и топливного использования летучих продуктов пиролиза для обогрева камеры активации.

Для этого в устройстве для получения активного угля, содержащем вертикальную камеру активации, средство для подачи сырья, расположенную по центру внутри камеры активации вертикальную трубу, средство для подачи активирующего агента, расположенную снаружи камеры активации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива и воздуха и переточную трубу, вертикальная труба расположена по всей высоте камеры активации и своим верхним концом соединена с пылеотделителем, а нижний ее конец расположен с образованием системы эжекции над нижним выходом переточной трубы, соединяющей верхнюю часть камеры активации с ее нижней частью, в которой расположено средство для подачи активирующего агента.

Снабжение камеры активации переточной трубой обеспечивает подачу образовавшейся в процессе нагрева сырья парогазовой смеси из верхней части камеры активации под слой материала. Нижний конец вертикальной трубы расположен над выходом из переточной трубы на расстоянии, обеспечивающем при прохождении парогазовой смеси через прямоточную трубу эффект эжекции, для получения которого необходимо также, чтобы диаметр вертикальной трубы был больше диаметра переточной трубы. Таким образом осуществляется непрерывный вывод твердых частиц из зоны активации собственными газообразными продуктами, которые в дальнейшем утилизируются путем сжигания, получая дополнительное тепло для процесса переработки. Таким образом, устройство обеспечивает непрерывный процесс и надежный вывод готового продукта. Количество выделяемой парогазовой смеси достаточно для создания скорости потока, необходимой для получения эффекта эжекции. В то же время постепенное движение обрабатываемого материала сверху вниз с плавно поднимающейся температурой нагрева, с образованием последовательно зоны сушки, пиролиза и чистой активации при отсутствии кислородной атмосферы позволяет создать благоприятные условия для получения качественного адсорбента, повышение прочности.

На чертеже показан вертикальный разрез устройства для получения активного угля.

Устройство содержит вертикальную камеру 1 активации, средство (патрубок) 2 для подачи сырья, расположенную по центру внутри камеры активации вертикальную трубу 3 для вывода готового продукта, средство 4 для подачи активирующего агента, расположенную снаружи камеры активации обогревательную камеру 5 со средствами 6-8 для подачи топлива, воздуха и вывода продуктов сгорания соответственно, пылеотделитель 9, переточную трубу 10, соединяющую верхнюю часть камеры 1 активации с коническим днищем 11. Выход переточной трубы расположен под нижним концом вертикальной трубы 3, снабжен муфтой 12, установленной с возможностью вертикального перемещения, длина которого не менее 5 калибров сечения переточной трубы 10. Выходной патрубок средства 4 для подачи активирующего агента расположен на расстоянии, равном 1/3 высоты камеры от ее нижней точки.

Устройство работает следующим образом.

Перед запуском устройства подвижную муфту 12 переводят в нижнее положение, при котором ее нижняя кромка касается днища 11 камеры. Через средства 6 и 7 подают соответственно топливо и воздух. За счет сжигания топлива разогревают устройство. Через средство 4 в камеру 1 активации подают водяной пар, полученный путем нагрева и испарения воды при прохождении через змеевик в обогревательной камере 5. Затем пар поступает через переточную трубу 10, муфту 12 и вертикальную трубу 3 в пылеотделитель 9 и в обогревательную камеру 5, откуда выходит вместе с продуктами горения через патрубок 8.

После накопления в камере слоя твердых частиц поднимают муфту 12 и через образовавшийся между муфтой 12 и днищем камеры за счет эжектирующего воздействия потока парогазовой смеси зазор из камеры выводят готовый активный уголь, причем величиной зазора регулируют расход твердых частиц из камеры, соответствующий поступлению исходного сырья. После разогрева камеры активации через патрубок 2 начинают непрерывно подавать сырье. В процессе прохождения камеры 1 активации сверху вниз сырье подвергается сушке, термическому разложению в режиме кипящего слоя за счет воздействия водяного пара, выходящего через средство 4 в виде острой струи, а также за счет газовыделения. Образовавшиеся парогазовые продукты не могут преодолеть сопротивление слоя материала и поступают в переточную трубу 10. Обезлетученный твердый коксовый остаток (полукокс) постепенно накапливается в камере 1. В нижней части слоя, имеющей наиболее высокую температуру и содержащей наиболее обезлетученный полукокс, за счет воздействия водяного пара происходят интенсивные реакции газификации (активации) углерода с образованием водяного газа и активного угля.

Использование: в коммунальном хозяйстве, в области комплексной переработки полидисперсных твердых топлив и отходов, энергетике и химической промышленности путем газификации отходов с получением в качестве конечного продукта активных углей. Сущность изобретения: в устройстве для получения активного угля, содержащем вертикальную камеру активации, средство для подачи сырья, расположенную по центру внутри камеры активации вертикальную трубу, средство для подачи активирующего агента, расположенную снаружи камеры активации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива и воздуха и переточную трубу, вертикольная труба расположена по всей высоте камеры активации и своим верхним концом соединена с пылеотделителем, а нижний ее конец расположен с образованием системы эжекции над нижним выходом переточной трубы, соединяющей верхнюю часть камеры активации с ее нижней частью, в которой располодено средство для подачи активирующего агента, причем нижний конец вертикальной трубы снабжен муфтой, установленной с возможностью вертикального перемещения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ, содержащее вертикальную камеру активации, средство для подачи сырья, расположенную по центру внутри камеры активации вертикальную трубу, средство для подачи активирующего агента, расположенную снаружи камеры активации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива и воздуха и вывода продуктов сжигания, пылеотделитель, соединенный со средствами для подачи топлива и воздуха, и переточную трубу, отличающееся тем, что вертикальная труба расположена по всей высоте камеры активации и своим верхним концом соединена с пылеотделителем, а нижний конец расположен с образованием системы эжекции над нижним выходом переточной трубы, соединяющей верхнюю часть камеры активации с ее нижней частью, в которой расположено средство для подачи активирующего агента. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний конец вертикальной трубы снабжен муфтой, установленной с возможностью вертикального перемещения.