СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 2001 года по МПК C01B31/08 

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 и токсичных веществ, а также для других индустриальных и природоохранных целей.

Известен способ получения активного угля из растительного сырья посредством термической обработки при температуре 600^oC, активации в присутствии активирующих агентов (водяного пара, диоксида углерода или кислорода) при температуре 1100^oC, охлаждения и повторной термической обработки при температуре до 1500^oC без подвода активирующих агентов извне (пат. ПНР N 140117, кл. С 01 В 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 30-60^oC в течение 12-15 минут, гранулирование смеси при температуре 60-80^oC и давлении 80-100 кг/см², охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул сначала со скоростью нагревания 10-25^oC/мин в течение 12-24 минут, затем со скоростью нагревания 2-5^oC/мин до температуры 450-650^oC и их активацию до суммарного объема пор 0,6-0,9 см²/г (авт. свид. СССР N 1836288 от 03.09.91 г., кл. С 01 В 31/08).

Недостатком указанного способа является низкая адсорбционная способность полученного гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ (в качестве эталонного хлорорганического вещества выбран хлористый этил).

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

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что при смешении в сырье добавляют неонол в количестве 0,8-3,5% мас.

Из научно-технической литературы авторам неизвестна технологическая операция добавления неонола в количестве 0,8-3,5% мас. в угольно-смоляную композицию при получении гранулированного активного угля.

Способ осуществляется следующим образом.

В смеситель-гранулятор дозируют измельченное каменноугольное сырье в количестве 2,0-2,5 кг и включают перемешивание. Через 5-10 минут, не прекращая перемешивания, добавляют смоляное связующее в количестве 0,83-1,05 кг в течение 1-2 минут. При достижении равномерного распределения последнего по всему объему смеси добавляют неонол в количестве 0,025-0,125 кг. Перемешивание продолжают в течение 3-5 минут при температуре 30-60^oC. Полученную однородную смесь гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,0-3,5 мм при температуре 60-100^oC и давлении 80-100 кг/см². Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15-25^oC) 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 2-5^oC/мин до достижения температуры 450-650^oC. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 850-950^oC до суммарного объема пор 0,6-0,9 см³/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,5-3,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта. Адсорбционная способность полученного гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ составила 130-144 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, и включают перемешивание. Через 5 минут, не прекращая перемешивания, добавляют связующее в количестве 1 кг. В качестве связующего берут лесохимическую смолу (ТУ 13-4000-77-160-84). После добавления связующего перемешивание продолжают в течение 3 минут при температуре 50^oC, после чего в смеситель добавляют неонол в количестве 0,025 кг. Полученную однородную смесь гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,7 мм при температуре 80^oC и давлении 90 кг/см². Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15- 25^oC) и подают на карбонизацию, которую проводят в барабанной вращающейся печи сначала со скоростью нагревания 20^oC/мин в течение 15 минут, затем со скоростью нагревания 3^oC/мин до температуры 550^oC. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 900^oC до суммарного объема пор 0,8 см³/г. Адсорбционная способность полученного активного угля составила 132 мг/г.

Пример 2.

Ведение процесса, как в примере 1, за исключением количества неонола, добавленного в угольно-смоляную композицию, которое составило 0,05 кг. Адсорбционная способность полученного активного угля составила 136 мг/г.

Пример 3.

Ведение процесса, как в примере 1, за исключением количества неонола, добавленного в угольно-смоляную композицию, которое составило 0,125 кг. Адсорбционная способность полученного активного угля составила 137 мг/г.

Результаты исследования влияния количества добавленного в сырье неонола на адсорбционную способность полученного гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ приведены в таблице.

Как следует из результатов, приведенных в таблице, наибольшая адсорбционная способность гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ имеет место при добавлении в сырье неонола в количестве 0,8-3,5% мас. При уменьшении количества добавленного в сырье неонола менее 0,8% мас. наблюдается заметное снижение адсорбционной способности. Увеличение количества добавленного в сырье неонола более 3,5% мас. не приводит к изменению адсорбционной способности гранулированного активного угля.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Повышение адсорбционной способности гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ при добавлении в сырье неонола в количестве 0,8-3,5% мас. вероятно обусловлено следующей причиной. При добавлении в угольно-смоляную композицию неонола частицы последнего распределяются между кристаллитами углерода, являющимися основным структурообразующим материалом. В процессе активации происходит выгорание отдельных кристаллитов с образованием основного объема микро- и супермикропор. При этом процесс термодеструкции неонола приводит к развитию преимущественно микропор, которые вносят основной вклад в адсорбционную способность активного угля по парам хлорорганических веществ. Фактически неонол в составе угольно-смоляной композиции играет роль структурообразующего элемента. Таким образом, формируется оптимальная пористая структура, обеспечивающая высокую адсорбционную способность гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ.

Добавление в сырье неонола в количестве менее 0,8% мас. не приводит к существенному повышению адсорбционной способности гранулированного активного угля по причине низкого содержания структурообразующего элемента в составе угольно-смоляной композиции. С другой стороны, увеличение количества добавленного в сырье неонола более 3,5% мас. не приводит к изменению адсорбционной способности, т. к. формирование оптимальной пористой структуры с преимущественным содержанием микропор уже завершено.

Таким образом, предложенный способ позволяет в значительной степени повысить адсорбционную способность гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ.

Реализация предложенного способа позволит значительно расширить область применения активного угля для очистки газов и жидкостей от вредных примесей и токсичных веществ, 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 хлорорганических веществ, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Изобретение относится к сорбционной технике, 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 и токсичных веществ, а также для других индустриальных и природоохранных целей. Предложен способ получения гранулированного активного угля, включающий смешение измельченного каменноугольного сырья с добавлением неонола в количестве 0,8-3,5 мас. % и смоляного связующего, гранулирование смеси при температуре 60-100^oС и давлении 80-100 кг/ см², охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул при температуре 450-650^o и их активацию до суммарного объема пор 0,6-0,9 см³/г. Предложенный способ позволяет в значительной степени повысить адсорбционную способность гранулированного активного угля по парам хлорорганических веществ. 1 табл.

Способ получения гранулированного активного угля, включающий смешение измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование композиции, охлаждение гранул, их карбонизацию при 450 - 650^oС и парогазовую активацию при 850 - 950^oС, отличающийся тем, что при смешении в угольно-смоляную композицию добавляют неонол в количестве 0,8 - 3,5 мас.%.