СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 1997 года по МПК C01B31/10 

Описание патента на изобретение RU2086504C1

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.

Похожие патенты RU2086504C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1998
  • Гурьянов В.В.
  • Дворецкий Г.В.
  • Киреев С.Г.
  • Крайнова О.Л.
  • Максимова Л.М.
  • Мухин В.М.
  • Смирнов В.Ф.
  • Чебыкин В.В.
RU2145938C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1994
  • Быков Г.П.
  • Васильев Н.П.
  • Киреев С.Г.
  • Куликов Н.К.
  • Мухин В.М.
RU2072964C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 1999
  • Зимин Н.А.
  • Мухин В.М.
  • Тамамьян А.Н.
  • Лейф В.Э.
  • Крайнова О.Л.
  • Таратун М.Н.
RU2154605C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРОБЛЕНОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 2000
  • Мухин В.М.
  • Зимин Н.А.
  • Лейф В.Э.
  • Зубова И.Д.
  • Тамамьян А.Н.
  • Таратун М.Н.
RU2171778C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 2001
  • Зимин Н.А.
  • Лейф В.Э.
  • Тамамьян А.Н.
  • Внучкова В.А.
  • Хазанов А.А.
  • Алешина Н.С.
  • Таратун М.Н.
  • Аржаков А.Е.
  • Кондратьева В.В.
RU2174949C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ КОРМОВ В ПТИЦЕВОДСТВЕ 1999
  • Зимин Н.А.
  • Мухин В.М.
  • Тамамьян А.Н.
  • Зубова И.Д.
  • Солин М.Н.
  • Таратун М.Н.
RU2154604C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ 1997
  • Окладников Виктор Петрович
  • Решетников Сергей Алексеевич
  • Ржечицкий Эдвард Петрович
RU2114783C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1997
  • Голубев В.П.
  • Мухин В.М.
  • Тамамьян А.Н.
  • Крайнова О.Л.
  • Зубова И.Д.
  • Максимов Ю.И.
  • Лейф В.Э.
  • Макеева А.Н.
RU2114057C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1999
  • Зимин Н.А.
  • Мухин В.М.
  • Тамамьян А.Н.
  • Лейф В.Э.
RU2147291C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИКЕРО-ВОДОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ 1997
  • Голубев В.П.
  • Мухин В.М.
  • Крайнова О.Л.
  • Макеева А.Н.
  • Бурдуков В.И.
  • Тамамьян А.Н.
  • Солин М.Н.
  • Зимин Н.А.
  • Внучкова В.А.
RU2111165C1

Реферат патента 1997 года 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.

Формула изобретения RU 2 086 504 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2086504C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Способ измерения мощности СВЧ 1988
  • Томашевский Арсений Константинович
SU1552112A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Способ термической обработки холоднокатаной малоуглеродистой стали 1974
  • Приданцев Михаил Васильевич
  • Гусева Светлана Семеновна
  • Парамонов Владимир Андреевич
SU493520A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 086 504 C1

Авторы

Тамамьян А.Н.

Мухин В.М.

Голубев В.П.

Максимов Ю.И.

Киреев С.Г.

Даты

1997-08-10Публикация

1994-11-09Подача