СПОСОБ РЕАКТИВАЦИИ АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 1997 года по МПК C01B31/08 B01J20/34 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для реактивации отработанных активных углей с целью их дальнейшего применения в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, водоподготовке и водоочистке, очистке почв, а также в противогазовой технике.

Известен способ реактивации активного угля, включающий обработку отработанного активного угля при температуре 100 900^oC в атмосфере, содержащей до 50% кислорода или другого окислителя (Япон.пат. N 54-18995 от 19.09.75 г. кл. C01B 31/08).

Недостатком известного способа является низкий выход готового продукта и малая прочность реактивированного угля.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ реактивации активного угля, включающий обработку угля при температуре 100 700^oC в продуктах сгорания топочных газов и последующую активацию в водяном паре при температуре 500 1000^oC (Япон.пат. N 50-39429 от 28.06.72 г. кл. C01B 31/08).

Недостатком указанного способа является низкая адсорбционная способность реактивированного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60 100^oC.

Целью изобретения является повышение адсорбционной способности реактивированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60 100^oC. В качестве эталонного органического вещества с температурой кипения 60 100^oC при использовании адсорбционных процессов выбран бензол.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим обработку активного угля при температуре 200 800^oC в продуктах сгорания топочных газов и последующую активацию водяным паром при температуре 750 850^oC.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что после обработки в продуктах сгорания топочных газов уголь промывают соляной кислотой с концентрацией 1 10 мас. и водой.

Способ осуществляется следующим образом.

Отработанный активный уголь обрабатывают во вращающейся печи в продуктах сгорания топочных газов при температуре 200 800^oC в течение 100 -150 мин. Обработанный таким образом уголь промывают соляной кислотой с концентрацией 1 10 мас. а затем промывают водой до полной отмывки угля от ионов Cl^-. Отмытый уголь обрабатывают во вращающейся печи в продуктах сгорания дымовых газов при температуре 200 600^oC в течение 30 60 мин, а затем подвергают активации водяным паром при температуре 750 850^oC. Адсорбционная способность активного угля по парам бензола, реактивированного по предлагаемому способу, составила 92 125 мг/г. Адсорбционная способность по парам бензола активного угля, реактивированного по известному способу (Япон. пат N 50-39429 от 28.06.72г.), составила 64 75 мг/г.

Пример 1.

Берут 3 кг отработанного активного угля и обрабатывают его во вращающейся печи в продуктах сгорания топочных газов при температуре 600^oC в течение 120 мин. Обработанный таким образом уголь промывают 5л соляной кислоты с концентрацией 5 мас. а затем отмывают водой в количестве 30 л. Отмытый уголь обрабатывают во вращающейся печи при температуре 450^oC в продуктах сгорания топочных газов в течение 40 мин, а затем подвергают активации водяным паром при температуре 800^oC в течение 90 мин. Адсорбционная способность по парам бензола реактивированного активного угля составила 125 мг/г.

Пример 2.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры обработки угля в продуктах сгорания топочных газов, которая составила 200^oC. Адсорбционная способность по парам бензола реактивированного активного угля составила 92 мг/г.

Пример 3.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры обработки угля в продуктах сгорания топочных газов, которая составила 800^oC. Адсорбционная способность по парам бензола реактивированного активного угля составила 125 мг/г.

Пример 4.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением концентрации соляной кислоты, которая составила 1 мас. Адсорбционная способность по парам бензола реактивированного активного угля составила 98 мг/г.

Пример 5.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением концентрации соляной кислоты, которая составила 310 мас. Адсорбционная способность по парам бензола реактивированного активного угля составила 115 мг/г.

Пример 6.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры активации водяным паром, которая составила 750^oC. Адсорбционная способность по парам бензола реактивированного активного угля составила 108 мг/г.

Пример 7.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением температуры активации водяным паром, которая составила 850^oC. Адсорбционная способность по парам бензола реактивированного активного угля составила 120 мг/г.

Наибольшая адсорбционная способность по парам бензола наблюдается для реактивированных активных углей, которые были обработаны в продуктах сгорания топочных газов при температуре 200 800^oC, промыты соляной кислотой с концентрацией 1 10 мас. и водой и подвергнуты активации с водяным паром при температуре 750 850^oC. При выходе параметров процесса за пределы указанных значений адсорбционная способность реактивированных активных углей заметно снижается.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Повышение адсорбционной способности по парам бензола реактивированных активных углей при проведении обработки в продуктах сгорания топочных газов при температуре 200 800^oC, промывки соляной кислотой с концентрацией 1 - 10 мас. и водой и последующей активации с водяным паром при температуре 750 - 850^oC обусловлено, очевидно, восстановлением оптимальной пористой структуры активных углей, обеспечивающей высокую адсорбционную способность. При проведении обработки в продуктах сгорания топочных газов при температуре ниже 200^oC не происходит полного удаления летучих органических соединений и они в дальнейшем препятствуют проведению полноценной кислотной обработки вследствие блокировки минеральных примесей. Повышение температуры обработки более 800^oC не способствует увеличению эффективности процесса удаления летучих органических соединений. С целью удаления минеральных примесей производится промывка соляной кислотой и водой углей, обработанных в продуктах сгорания топочных газов. Если при этом концентрация кислоты меньше 1 мас. то часть минеральных примесей не растворяется и это приводит к снижению эффективности процесса реактивации. Повышение концентрации кислоты более 10 мас. не приводит к улучшению характеристик реактивированного угля, поскольку кислота с такой концентрацией удаляет практически все минеральные примеси, в том числе и из основы, что резко снижает механическую прочность угля. Так как в процессе обработки отработанного активного угля в продуктах сгорания топочных газов часть органических примесей разлагается и блокирует продуктами разложения поры активного угля, то необходимо проведение дополнительной активации с водяным паром с целью удаления продуктов разложения органических соединений. Если при этом температура активации ниже 750^oC, то процесс активации идет медленно и пористая структура и, следовательно, адсорбционная способность активного угля не восстанавливается в полной мере. С другой стороны, увеличение температуры активации выше 850^oC приводит к тому, что, наряду с удалением продуктов разложения органических веществ, начинает интенсивно реагировать с водяным паром поверхность пор активного угля, это приводит к увеличению радиуса пор и, соответственно, к снижению адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60 - 100^oC.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить реактивированный активный уголь, значительно превосходящий известный в адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60 - 100^oC.

Этот уголь позволит проводить эффективную очистку газовых, жидких и твердых сред от вредных примесей, что дает возможность эффективно решать широкий круг экологических и технологических проблем. Одновременно за счет возврата отработанного угля в технологический процесс решается задача рационального использования природных ресурсов.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно на повышение адсорбционной способности реактивированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60 100^oC, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для реактивации отработанных активных углей.

Способ по изобретению включает обработку угля в продуктах сгорания топочных газов при температуре 200 - 800^oC, промывку угля соляной кислотой с концентрацией 1 - 10 мас.% и водой, активацию с водяным паром при температуре 750 -850^oC.

Способ позволяет получить реактивированный активный уголь, значительно превосходящий известные в адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60 - 100^oC. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ реактивации активного угля, включающий обработку угля в продуктах сгорания топочных газов при 200 800^oС и последующую активацию с водяным паром при 750 850^oС, отличающийся тем, что после обработки в продуктах сгорания топочных газов уголь промывают кислотой и водой. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кислоты берут соляную кислоту с концентрацией 1 10 мас.