СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C01B31/08 

Описание патента на изобретение RU2116962C1

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам получения активных углей.

Известен способ получения активных углей [1], заключающийся в выгорании угля в парогазовой среде. Процесс активации угля происходит в печах в кипящем или стационарном слое под атмосферным давлением.

Недостатком известного способа является длительность процесса активации: от нескольких часов до нескольких суток, зависящая от скорости диффузии исходных и образовавшихся газообразных веществ в среде активируемого углеродистого материала.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к изобретению является способ получения активных углей [2], заключающийся в прямом пропускании смеси водяного пара и инертного газа (азота, углекислого газа с примесью кислорода) через нагретый до 950oC слой сырого угля в специальных печах под атмосферным давлением.

Недостатками известного способа являются длительность процесса активации и большие потери активируемого материала в результате "обгара" частиц с поверхности и инертности их внутренней части.

Целью изобретения является ускорение процесса активации, увеличение выхода целевого продукта.

Сущность изобретения заключается в том, что по способу получения активных углей путем нагревания углеродсодержащего материала в парогазовой среде согласно изобретению нагревание проводят в условиях циклически изменяющегося давления в пределах от 0,001 до 0,3 МПа.

Способ осуществляют следующим образом. В реактор - вертикальную трубу, обогреваемую электрической печью, помещают углеродсодержащий материал для активации. Газы и пары из реактора и из пор угля откачивают вакуумсоздающим насосом (ΔP = 0,1 ... 0,001 МПа). Затем снизу в реактор нагнетают (дозируют) учитываемое количество парогазовой смеси до P = 0,3 МПа. Далее цикл повторяется с одновременным выводом сверху реактора летучих продуктов до ΔP = 0,3 ... 0,1 МПа.

Циклическое изменение давления активирующей среды транспортирует через тончайшие капилляры в замкнутые поры газы и пары, куда диффузионное проникновение невозможно. Благодаря большей скорости продвижения активирующей среды в тупиковые и замкнутые поры в глубинные слои активируемого материала доставляются ее компоненты, не успевшие вступить в реакции с углем в наружных слоях:


где
C(O) - поверхностный оксид, вступающий во взаимодействие с сорбатом. Этим достигается внутренний "обгар" частиц материала и соответственно вынос газообразных продуктов реакции при установившемся равновесии происходит полностью и в кратчайшее время. Количество циклов изменения давления до 30 зависит от качества сырья, требований к углю, температуры и состава активирующей среды, пределов изменения давления.

Примеры. Для осуществления способа смонтирована установка, моделирующая условия промышленной активационной печи в статическом режиме, а также по предлагаемому способу. Сырой уголь помещают в трубчатый вертикальный реактор с обогревом до 1000oC. К нижней части реактора подводят пар и инертный газ с возможностью нагнетания до 0,3 МПа, к верхней - отвод летучих продуктов в атмосферу, предусмотрев возможность подключения к вакууму (остаточное давление в системе до 0,001 МПа). Реактор оборудован приборами контроля за давлением, расходом потоков и температурой.

Результаты по активации сырого угля приведены в таблице.

При проведении активации известным способом, то есть прямым пропусканием смеси водяного пара и инертного газа (азот, углекислота) под атмосферным давлением (0,1 МПа) через нагретый до 840oC слой сырого угля фр. 1-3 мм, минимально необходимая длительность контакта составила 4,2 ч. В примерах 2, 3, 4, 6 по предлагаемому способу нагретый до 840oC реактор вакуумируют до 0,001 МПа, затем вводят парогазовую смесь заданного состава до абсолютного давления 0,1 МПа, после чего в примерах 2, 3, 4 реактор вновь вакуумируют и т. д., а в примере 6 в реактор нагнетают водяной пар и газ до 0,3 МПа, затем избыточное давление снижают до 0,1 МПа и далее вакуумируют до 0,001 МПа и т. д. В примере 5 в реактор, находящийся под атмосферным давлением 0,1 МПа, нагнетают парогазовую смесь до 0,3 МПа, затем снижают давление до 0,1 МПа.

Из приведенных данных видно, что время обработки одинаковых количеств угля (см. примеры 2, 3, 4, 5, 6) в 10-20 раз меньше, чем время обработки по известному способу. Качество активации угля оценивалось по его сорбционной активности (по йоду). Из данных в таблице примеров видно, что в зависимости от количества циклов смены давлений в реакторе получают либо равноценные образцы, либо значительно более активные (пример 4), чем уголь, активированный по известной технологии, причем произведение N•(P-Pо) в пределах от 0,9 до 0,03 МПа адекватно характеризует процесс активации. Из сказанного следует, что предлагаемый способ получения активных углей позволяет снизить затраты, улучшить экономические показатели производства, интенсифицировать процесс, получить возможность улучшения качества активного угля.

Изобретение может быть использовано в производстве активных углей, которые могут быть использованы в сорбционной очистке питьевых и сточных вод, в пищевой промышленности.

Источники информации.

1. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984, с.262.

2. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984, с.265 (прототип).

Похожие патенты RU2116962C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ КАРБОНИЗАЦИИ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Назаров Владимир Дмитриевич
  • Сапунов Генрих Сергеевич
RU2108362C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 2004
  • Передерий М.А.
  • Двоскин Г.И.
  • Старостин А.Д.
RU2257344C1
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО ТОПЛИВА 2001
  • Кенеман Ф.Е.
  • Блохин А.И.
  • Никитин А.Н.
  • Филатова Л.А.
  • Габибов А.О.
  • Монахова Е.М.
RU2183651C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ 1997
  • Окладников Виктор Петрович
  • Решетников Сергей Алексеевич
  • Ржечицкий Эдвард Петрович
RU2114783C1
СПОСОБ ДЕГИДРИРОВАНИЯ И ДЕГИДРОЦИКЛИЗАЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ 2003
  • Кущ С.Д.
  • Кузнецов С.В.
  • Моднев А.Ю.
RU2231516C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 2006
  • Передерий Маргарита Алексеевна
  • Маликов Игорь Николаевич
  • Кураков Юрий Иванович
  • Карасева Мария Сергеевна
  • Носкова Юлия Ивановна
RU2331580C1
Способ получения углеродного адсор-бЕНТА для пОглОщЕНия пОляРНыХ гАзОВ 1979
  • Поконова Юлия Васильевна
  • Олейник Михаил Сергеевич
SU850205A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 2014
  • Зорина Евгения Ивановна
  • Великий Евгений Михайлович
  • Фарберова Елена Абрамовна
RU2565202C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1999
  • Поборончук Т.Н.
  • Петров В.С.
  • Рубчевская Л.П.
RU2154603C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ 2010
  • Воскобойников Игорь Васильевич
  • Кондратюк Владимир Александрович
  • Константинова Светлана Алексеевна
  • Щелоков Вячеслав Михайлович
  • Гаврилов Эдуард Федорович
  • Шевченко Александр Онуфриевич
RU2490207C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 116 962 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ

Изобретение предназначено для получения сорбирующих веществ и может быть использовано при очистке питьевых и сточных вод в химической и пищевой промышленности. Уголь помещают в вертикальный реактор с обогревом, в нижнюю часть его подают пар и инертный газ. Давление изменяют циклически в диапазоне 0,001-0,1 МПа и 0,107-0,3 МПа. Произведение количества циклов на разность максимального и минимального давления 0,9-0,03 МПа. Количество циклов - до 30. Активность по йоду 62,3-118,0 мг/г, длительность активации 0,2-0,6 ч. , выход активированного угля 50,6-68,0 мас.%. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 116 962 C1

Способ получения активных углей путем нагревания в активирующей парогазовой среде углеродсодержащего сырья, отличающийся тем, что ввод и дозирование активирующей парогазовой среды и отвод продуктов реакции осуществляют путем сочетания пределов абсолютного давления в диапазоне 0,001 - 0,1 МПа и 0,107 - 0,3 МПа с количеством циклов изменения давления, причем произведение количества циклов изменения давления на разность максимального и минимального давления находится в интервале 0,9 - 0,03 МПа.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2116962C1

Кельцев Н.В
Основы адсорбционной техники
- М.: Химия, 1984, с.262, 265
RU, 2051097 C1, 1995
GB, 1366510 A, 1974
US, 4880765 A, 1989.

RU 2 116 962 C1

Авторы

Назаров Владимир Дмитриевич

Сапунов Генрих Сергеевич

Даты

1998-08-10Публикация

1996-10-03Подача