СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 1999 года по МПК C01B31/08 C01B31/14 

Описание патента на изобретение RU2138443C1

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности, к способам получения гранулированных активных углей, и может быть использовано для получения активных углей, применяемых для очистки газов и жидкостей от вредных примесей, а также для других индустриальных и природоохранных целей.

Известен способ получения активного угля из растительного сырья посредством термической обработки при температуре 600oC, активации в присутствии водяного пара, диоксида углерода или кислорода при температуре 1100oC, охлаждения и повторной термической обработки при температуре до 1500oC без подвода активирующих агентов извне (Пат. ПНР N 140117, кл. C 01 B 31/10, опубл. 05.01.88 г.).

Недостатком известного способа является значительная сложность технологического процесса и аппаратуры, низкая прочность получаемого активного угля, неудовлетворительная воспроизводимость показателей качества готового продукта.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения гранулированного активного угля, включающий смешение измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего при температуре 30-60oC в течение 12-15 минут, гранулирование смеси при температуре 60-80oC и давлении 80-100 кг/см2, охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул сначала со скоростью нагревания 10-25oC/мин в течение 12-24 минут, затем со скоростью нагревания 2-5oC/мин до температуры 450-650oC и их активацию до суммарного объема пор 0,6-0,9 см3/г (А.С.СССР N 1836288 от 03.09.91 г., кл. C 01 B 31/08).

Недостатком указанного способа является низкая адсорбционная способность полученного гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC (в качестве эталонного органического вещества с температурой кипения 60-100oC выбран бензол).

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: повышение адсорбционной способности полученного гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC, что достигается предложенным способом, включающим смешение измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование смеси, охлаждение гранул перед карбонизацией до комнатной температуры, карбонизацию гранул и их активацию.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что при смешении в сырье добавляют углеродное волокно в количестве 1-5 мас.%
Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель-гранулятор дозируют измельченное каменноугольное сырье в количестве 2,0-2,5 кг и включают перемешивание. Не прекращая перемешивания, добавляют рубленое углеродное волокно в количестве 0,02-0,12 кг; через 10-15 минут, при достижении равномерного распределения волокон по всему объему смеси, добавляют смоляное связующее в количестве 0,83-1,05 кг в течение 1-2 минут. Перемешивание продолжают в течение 3-5 минут при температуре 30-60oC. Полученную однородную смесь гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,0-3,5 мм при температуре 60-100oC и давлении 80-100 кг/см2. Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15-25oC) и подают на карбонизацию, которую проводят в барабанной вращающейся печи. При карбонизации сначала скорость нагревания поддерживают равной 10-25 oC/мин в течение 12-24 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 2-5oC/мин до достижения температуры 450-650oC. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 850-950oC до суммарного объема пор 0,6-0,9 см3/г. Отсеивают фракцию 1,5-3,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта. Адсорбционная способность полученного гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC составила 130-142 мг/г. Адсорбционная способность гранулированного активного угля, полученного по известному способу, составила 91-99 мг/г.

Пример 1. В смеситель-гранулятор загружают 1,2 кг каменного угля марки СС (ГОСТ 10355-76) и 1,2 кг каменноугольного полукокса длиннопламенного марки Д (ГОСТ 5442-74), измельченных в шаровой мельнице до частиц размером 5-90 мкм. Включают перемешивание и добавляют рубленное углеродное волокно в количестве 0,024 кг; через 10 минут, при достижении равномерного распределения волокон по всему объему смеси, добавляют связующее в количестве 1 кг в течение 2 минут. В качестве связующего берут лесохимическую смолу (ТУ 13-4000-77-160-84). После добавления связующего перемешивание продолжают в течение 3 минут при температуре 50oC. Полученную однородную смесь гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,7 мм при температуре 80oC и давлении 90 кг/см2. Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15-25oC) и подают на карбонизацию, которую проводят в барабанной вращающейся печи сначала со скоростью нагревания 20oC/мин в течение 15 минут, затем со скоростью нагревания 3oC/мин до температуры 550oC. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 900oC до суммарного объема пор 0,8 см3/г. Адсорбционная способность полученного гранулированного активного угля составила 130 мг/г.

Пример 2. Ведение процесса как в примере 1, за исключением количества углеродного волокна, добавленного в сырье, которое составило 0,05 кг. Адсорбционная способность полученного гранулированного активного угля составила 135 мг/г.

Пример 3. Ведение процесса как в примере 1, за исключением количества углеродного волокна, добавленного в сырье, которое составило 0,125 кг. Адсорбционная способность полученного гранулированного активного угля составила 142 мг/г.

Результаты исследования влияния количества добавленного в сырье углеродного волокна на адсорбционную способность полученного гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC приведены в таблице.

Как следует из результатов, приведенных в таблице, наибольшая адсорбционная способность гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC имеет место при добавлении в сырье углеродного волокна в количестве 1-5 мас.% При уменьшении количества добавленного в сырье углеродного волокна менее 1 мас.% наблюдается заметное снижение адсорбционной способности. Увеличение количества добавленного в сырье углеродного волокна более 5 мас.% не приводит к изменению адсорбционной способности гранулированного активного угля.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Повышение адсорбционной способности гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC при добавлении в сырье углеродного волокна в количестве 1-5 мас.%, вероятно, обусловлено следующей причиной. Углеродное волокно имеет фибриллярную структуру и небольшие сегменты микрофибрилл на поверхности волокна принимают участие в процессе образования углеродных кристаллитов в прилегающих углеродных частицах. В результате этого образуются мостики связи из углеродных атомов. Таким образом создается пространственная структура внутри гранул, при последующем пиролизе которых формируется оптимальная пористая структура, обеспечивающая высокую адсорбционную способность гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC.

Добавление в сырье углеродного волокна в количестве менее 1 мас.% не приводит к существенному повышению адсорбционной способности гранулированного активного угля по причине малого содержания структурообразующего элемента в составе угольно-смоляной композиции. С другой стороны, увеличение количества добавленного в сырье углеродного волокна более 5 мас.% не приводит к изменению адсорбционной способности, т.к. формирование оптимальной пористой структуры уже завершено.

Таким образом, предложенный способ позволяет в значительной степени повысить адсорбционную способность гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC.

Реализация предложенного способа позволит значительно расширить область применения активного угля для очистки газов и жидкостей от вредных примесей, а также для других индустриальных и природоохранных целей, что даст возможность эффективно решить широкий круг экологических и технологических проблем.

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

Похожие патенты RU2138443C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 1998
  • Клушин В.Н.
  • Мухин В.М.
  • Статиров М.М.
  • Кербер М.Л.
  • Кравченко Т.П.
  • Киреев С.Г.
  • Тепляков Д.Э.
RU2138444C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 1998
  • Клушин В.Н.
  • Мухин В.М.
  • Статиров М.М.
  • Кербер М.Л.
  • Кравченко Т.П.
  • Киреев С.Г.
  • Тепляков Д.Э.
RU2155157C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 1998
  • Клушин В.Н.
  • Мухин В.М.
  • Статиров М.М.
  • Кербер М.Л.
  • Кравченко Т.П.
  • Киреев С.Г.
  • Тепляков Д.Э.
RU2162056C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 2013
  • Клушин Виталий Николаевич
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Садрудинов Магомедамир Садрудинович
  • Данелия Наталья Викторовна
  • Нистратов Алексей Викторович
RU2534248C1
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 1996
  • Васильев Н.П.
  • Киреев С.Г.
  • Куликов Н.К.
  • Мухин В.М.
  • Шевченко А.О.
RU2102318C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1994
  • Тамамьян А.Н.
  • Мухин В.М.
  • Голубев В.П.
  • Максимов Ю.И.
  • Киреев С.Г.
RU2086504C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1999
  • Мухин В.М.
  • Зимин Н.А.
  • Зубова И.Д.
  • Тамамьян А.Н.
  • Таратун М.Н.
  • Панченко А.Ф.
  • Войлошников Г.И.
RU2156731C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1994
  • Быков Г.П.
  • Васильев Н.П.
  • Киреев С.Г.
  • Куликов Н.К.
  • Мухин В.М.
RU2072964C1
Способ получения гранулированного активного угля 1991
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Войлошников Григорий Иванович
  • Голубев Василий Петрович
  • Максимов Юрий Иванович
  • Соснихин Владимир Алексеевич
  • Тамамьян Артем Николаевич
  • Чернов Владимир Кузмич
SU1836288A3

Иллюстрации к изобретению RU 2 138 443 C1

Реферат патента 1999 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к способам получения гранулированных активных углей, применяемых для очистки газов и жидкостей от вредных примесей, а также для других индустриальных и природоохранных целей. Предложен способ получения гранулированного активного угля, включающий смешение при 30-60oC измельченного каменноугольного сырья с добавлением углеродного волокна в количестве 1-5 мас.% и смоляного связующего, гранулирование смеси при температуре 60-100oС и давлении 80-100 кг/с2, охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул сначала со скоростью нагревания 10-25oС/мин в течение 12-24 мин, затем со скоростью нагревания 2-5oС/мин до 450-650oС и их активацию до суммарного объема пор 0,3-0,9 см /г. Предложенный способ позволяет в значительной степени повысить адсорбционную способность гранулированного активного угля по парам органических веществ с температурой кипения 60-100oC. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 138 443 C1

Способ получения гранулированного активного угля, включающий смешение при 30 - 60oC измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование смеси при температуре 60 - 100oC и давлении 80 - 100 кг/см2, охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул сначала со скоростью нагревания 10 - 25oC/мин в течение 12 - 24 мин, затем со скоростью нагревания 2 - 5oC/мин до 450 - 650oC и их активацию до суммарного объема пор 0,6 - 0,9 см3/г, отличающийся тем, что при смешении в сырье добавляют углеродное волокно в количестве 1 - 5 мас.%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2138443C1

Способ получения гранулированного активного угля 1991
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Войлошников Григорий Иванович
  • Голубев Василий Петрович
  • Максимов Юрий Иванович
  • Соснихин Владимир Алексеевич
  • Тамамьян Артем Николаевич
  • Чернов Владимир Кузмич
SU1836288A3
Способ получения активного угля 1991
  • Смирнов Владимир Федорович
  • Крайнова Ольга Леонтьевна
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Голубев Василий Петрович
  • Лужанская Елена Константиновна
  • Максимов Юрий Иванович
  • Соснихин Владимир Алексеевич
  • Тамамьян Артем Николаевич
  • Шевчук Сергей Александрович
  • Симонов Виталий Алексеевич
  • Тупицын Станислав Васильевич
SU1836289A3
Способ получения гранулированного активного угля 1990
  • Федоров Николай Федорович
  • Ивахнюк Григорий Константинович
  • Бабкин Олег Эдуардович
  • Астафьева Светлана Юрьевна
SU1758000A1
Способ получения гранулированного активного угля 1990
  • Акулова Алла Николаевна
  • Кузнецов Леонид Николаевич
  • Масютин Николай Николаевич
  • Тынкасов Сергей Анатольевич
SU1768510A1
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРЬЕВЫХ ГРАНУЛ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ 1992
  • Погорельцев А.Н.
  • Лукин Ю.Н.
  • Левинсон В.Г.
  • Глухарев Н.Ф.
  • Колосенцев С.Д.
  • Бегак Ю.О.
RU2069089C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕОЛИТА 1995
  • Нам Л.С.
  • Шумовский А.В.
  • Малютин С.А.
RU2083493C1

RU 2 138 443 C1

Авторы

Клушин В.Н.

Мухин В.М.

Статиров М.М.

Кербер М.Л.

Кравченко Т.П.

Киреев С.Г.

Тепляков Д.Э.

Даты

1999-09-27Публикация

1998-06-23Подача