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

Описание патента на изобретение RU2174949C1

Изобретение относится к области получения активного угля и может быть использовано для очистки водных и газовых сред от токсичных загрязнений.

Известен способ получения активного угля, включающий смешение при нагревании измельченного каменноугольного сырья и лесохимической смолы, грануляцию смеси через фильеры пресса при 71-100oC и давлении 70-99 кг/см2, карбонизацию и активацию гранул (пат. RU N 2072319 C1, кл. C 01 B 31/08, 20.01.97).

Недостатком известного способа является невысокая механическая прочность гранул угля.

Известен также способ получения активного угля, включающий прессование измельченного углеродсодержащего материала, карбонизацию и активацию гранул, причем после карбонизации осуществляют нагревание со скоростью 1-3oC/мин при 900-950oC, карбонизацию ведут при нагревании со скоростью 20-25oC/мин до 550-650oC, а активацию - водяным паром (пат. RU N 2023663 C1, кл. C 01 B 31/08, 30.11.94).

Недостатком данного способа является то, что полученный уголь имеет относительно низкую осветляющую способность по йоду.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля, включающий смешивание измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование смеси, карбонизацию гранул при 550-650oC и активацию карбонизованного продукта при 850±50oC (авт.св. СССР N 1414777, кл. C 01 B 31/08, 1988).

Недостатком прототипа является относительно малая адсорбционная способность угля по метиленовому голубому и низкая прочность гранул.

Задачей изобретения является получение активного угля с повышенными свойствами при очистке водных сред и увеличение механической прочности гранул.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим смешение мелкодисперсного углеродсодержащего сырья со связующим, прессование гранул, их карбонизацию и активацию, отличающимся тем, что углеродсодержащее сырье представляет собой смесь полукокса и низкозольного каменного угля в соотношении 1: 0,20-0,40, в качестве связующего применяют смесь каменноугольной и лесохимической смол с содержанием кокса 18-20%, карбонизацию гранул ведут до насыпной плотности 600-640 г/дм3 при t = 800-1000oC, а активацию осуществляют до суммарного объема пор 0,85-1,00 см3/г.

Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что в качестве углеродного сырья используют смесь полукокса и низкозольного каменного угля в соотношении 1:0,20-0,40, в качестве связующего применяют смесь каменноугольной и лесохимической смол, определяющим параметром в которой является содержание кокса 18-20%, причем карбонизацию гранул ведут до насыпной плотности 600-640 г/дм3 при t = 800-1000oC, а активацию осуществляют до суммарного объема пор 0,85-1,00 см3/г.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Получение активного угля с высокими сорбционными показателями и повышенной механической прочностью требует оптимизации сырьевых компонентов и технологических режимов, т.к. повышение адсорбционных свойств угля за счет увеличения обгара снижает механическую прочность и наоборот. Композиционный состав из полукокса, низкозольного каменного угля, каменноугольной и лесохимической смол позволяет регулировать процесс таким образом, чтобы гранулы на стадии активации имели высокую реакционную способность, меньше находились в печи, но при этом достигалась высокая пористость, а поверхностный обгар и озоление угля были бы минимальны. На стадии карбонизации процессы конденсации углеродной массы должны превалировать над процессами газовыделения, что приводит к повышению механической прочности угля. Температурный режим карбонизации 800-1000oC и строгий контроль насыпного веса гранул, характеризующего степень уплотнения углеродного материала, являются базой для получения высокопрочных гранул угля.

Способ осуществляют следующим образом. Полукокс и каменный уголь в соотношении 1:0,2-0,4 (масс) подают в шаровую мельницу, где размалывают до частиц размером менее 90 мкм. Одновременно в смесителе при температуре 40-60oC готовят смесь смол - каменноугольной и лесохимической, при этом контроль готовности смеси ведут по содержанию кокса на уровне 18-20%. Приготовленные компоненты перемешивают и формуют через фильеры с d = 1,0-5,0 мм, в зависимости от требуемого фракционного состава в готовом угле. Далее "сырые" гранулы подают в барабан карбонизации, где процесс ведут таким образом, чтобы насыпной вес карбонизованных гранул находился в пределах 600-640 г/дм3, прочность была выше 85%, а содержание "летучих" веществ не превышало 11%. Указанные параметры достигаются при отсутствии интенсивного "горения" в барабане карбонизации и температурном режиме 800-1000oC в загрузочной камере.

Карбонизованный продукт загружают в шахтную печь активации, где обеспечивают оптимальные условия протекания химического взаимодействия угля с водяным паром. Условия активации: t = 900-1000oC, расход пара 1,5-1,7 т/ч или 6-8 кг пара на 1 кг выгружаемого угля.

Далее продукт выгружают из печи, причем скорость процесса регулируют по насыпной плотности, характеризующей суммарную пористость угля. Активацию ведут до VΣ = 0,85-1,00 см3/г, при этом осветляющая способность угля по йоду составляет более 950 мг/г, по метиленовому голубому более 250 мг/г, а механическая прочность 87-96%.

Пример 1.

Берут 8 кг полукокса марки П-1 (ТУ 6-17-0206514-3-88) и 2 кг каменного угля марки 2ССКО с содержанием золы 4-5% (ГОСТ 10355-86) и размалывают в шаровой мельнице до размера частиц менее 90 мкм. Готовят смесь смол из 3 кг каменноугольной смолы (КУС) с содержанием кокса 23% и 2 кг лесохимической смолы (ЛХС) с содержанием кокса 13%, при этом в рабочей смеси смол получают содержание кокса 19%.

Далее смешивают 10 кг мелкодисперсной пыли с 4 кг смоляного связующего в смесителе при температуре 50oC до однородной пастообразной массы, которую далее формуют через фильеры d = 1,3-1,4 мм. "Сырые" гранулы подают в барабан карбонизации, установив температуру в загрузочной камере 800oC, при этом получают карбонизованный продукт с насыпным весом 600 г/дм3 прочностью 87% и содержанием летучих веществ 11%. Карбонизованные гранулы подают в печь активации, активируют водяным паром при t = 900-950oC до пористости 0,85 см3/г. Полученный активный уголь выгружают и анализируют по показателям:
механическая прочность (ГОСТ 16188);
осветляющая способность по I2 (ГОСТ 6217);
по метиленовому голубому (ГОСТ 4453).

Для определения осветляющей способности пробу угля предварительно растирают в ступке до пыли, прошедшей через сито N 005 и высушивают при t = 100-110oC.

Полученный активный уголь имел осветляющую способность по I2 - 958 мг/г, по метиленовому голубому - 280 мг/г, а механическую прочность 87%.

Пример 2.

Аналогично примеру 1, за исключением того, что берут 7 кг полукокса марки П-1 и 3 кг каменного угля марки 2ССКО, а смоляное связующее готовят из расчета содержания 20% кокса в смеси смол. На стадии карбонизации получают продукт с насыпным весом 640 г/дм3, прочностью 94%.

Полученный уголь имел осветляющую способность по I2 - 960 мг/г, по метиленовому голубому - 288 мг/г, механическую прочность - 92%.

Пример 3.

Аналогично примеру 1, за исключением того, что температуру в загрузочной камере барабана карбонизации держат 1000oC, а активацию ведут до суммарного объема пор 1,00 см3/г.

Полученный уголь имел осветляющую способность по I2 - 980 мг/г, по метиленовому голубому 308 мг/г, механическую прочность - 86%.

Опытным путем установлено, что оптимальное содержание кокса в рабочей смеси смол составляет 18-20%, при более низком содержании кокса падает прочность угля, а при повышении данного параметра > 20% снижается реакционная способность карбонизованных гранул и, следовательно, увеличивается время активации, что приводит к повышению зольности угля.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность признаков является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Похожие патенты RU2174949C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ОТ ОСТАТКОВ ПЕСТИЦИДОВ В ПОЧВЕ 2000
  • Зимин Н.А.
  • Мухин В.М.
  • Спиридонов Ю.Я.
  • Хазанов А.А.
  • Тамамьян А.Н.
  • Шестаков В.Г.
  • Лейф В.Э.
RU2167102C1
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 2010
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Курилкин Александр Александрович
  • Тюрин Вячеслав Вячеславович
RU2449947C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1999
  • Зимин Н.А.
  • Мухин В.М.
  • Тамамьян А.Н.
  • Лейф В.Э.
RU2147291C1
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 АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ 2019
  • Королев Николай Владимирович
RU2724753C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 2002
  • Мухин В.М.
  • Зимин Н.А.
  • Лабунь А.Н.
  • Татаринов С.М.
  • Зубова И.Н.
  • Лейф В.Э.
  • Таратун М.Н.
  • Панченко А.Ф.
  • Войлошников Г.И.
  • Хазанов А.А.
RU2208579C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 2014
  • Зорина Евгения Ивановна
  • Великий Евгений Михайлович
  • Фарберова Елена Абрамовна
RU2565202C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1994
  • Тамамьян А.Н.
  • Мухин В.М.
  • Голубев В.П.
  • Максимов Ю.И.
  • Киреев С.Г.
RU2086504C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ ИЗ ШИХТ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 2012
  • Зубахин Николай Петрович
  • Клушин Виталий Николаевич
RU2507153C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ

Изобретение относится к области получения активного угля и может быть использовано для очистки водных и газовых сред от токсичных загрязнений. Предложен способ получения активного угля, включающий смешение мелкодисперсного углеродсодержащего сырья со связующим, прессование гранул, их карбонизацию и активацию, при этом углеродсодержащее сырье представляет собой смесь полукокса и низкозольного каменного угля в соотношении 1:0,20-0,40, в качестве связующего применяют смесь каменноугольной и лесохимической смол с содержанием кокса 18-20%, карбонизацию гранул ведут до насыпной плотности 600-640 г/дм3 при t=800-1000oC, а активацию осуществляют до суммарного объема пор 0,85-1,00 см3/г. Способ позволяет получить активный уголь с повышенными показателями сорбционной емкости и механической прочности.

Формула изобретения RU 2 174 949 C1

Способ получения активного угля, включающий смешение мелкодисперсного углеродсодержащего сырья со связующим, прессование гранул, их карбонизацию и активацию, отличающийся тем, что углеродсодержащее сырье представляет собой смесь полукокса и низкозольного каменного угля в соотношении 1:0,20-0,40, в качестве связующего применяют смесь каменноугольной и лесохимической смол с содержанием кокса 18-20%, карбонизацию гранул ведут до насыпной плотности 600-640 г/дм3 при t = 800-1000oС, а активацию осуществляют до суммарного объема пор 0,85-1,00 см3/г.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2174949C1

Способ получения гранулированного активного угля 1987
  • Алифанова Наталья Николаевна
  • Галкин Владимир Александрович
  • Плаченов Тихон Григорьевич
SU1414777A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 1993
  • Крайнова О.Л.
  • Бурдуков В.И.
  • Мухин В.М.
  • Карев В.А.
  • Тамамьян А.Н.
  • Солин М.Н.
RU2023663C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 1990
  • Смирнов В.Ф.
  • Мухин В.М.
  • Алешин А.И.
  • Максимов Ю.И.
  • Рауш Э.Э.
  • Соснихин В.А.
  • Тамамьян А.Н.
  • Бегун Л.Б.
RU2072319C1

RU 2 174 949 C1

Авторы

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.

Даты

2001-10-20Публикация

2001-01-05Подача