СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 2009 года по МПК C01B31/08 C01B31/14 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых в гидрометаллургии благородных и редких металлов, водоподготовке и водоочистке, в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, противогазовой технике, а также в других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение исходного сырья, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул, причем перед гранулированием в измельченное сырье вводят каменный уголь в количестве 10-40 мас.% см. пат. РФ №2102318, кл. С01В 31/08, опубл. 20.01.98.

Недостатком известного способа является низкий выход продукта и большие энергозатраты на стадии грануляции.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение исходного сырья, гранулирование при 20-50°С, сушку при 120-170°С в течение 30-50 мин, карбонизацию при 500-700°С в течение 2-3 часов и химическую активацию гранул при 750-870°С в течение 4-5 часов, где перед гранулированием в измельченное сырье вводят раствор, содержащий калий и серу в количествах 4-25% и 1-12% соответственно, перемешивают до однородной пасты, причем после активации проводят отмывку гранул растворами сернистого калия, соляной кислоты, водой и ведут дополнительную термообработку при 600-870°С в течение 1-2 часов (см. пат. РФ №2072964, кл. С01В 31/08, опубл. 10.02.97).

Недостатком указанного способа (прототипа) является низкая прочность при истирании получаемого активного угля (75-78%).

Технической задачей изобретения является повышение прочности при истирании активного угля, при сохранении суммарного объема пор и доли микропор в суммарном объеме пор.

Поставленная задача достигается предложенным способом, включающим измельчение исходного сырья, введение модификатора, гранулирование при 30-80°С, сушку при 150-200°С в течение 2-4 час, карбонизацию при 450-600°С и активацию гранул водяным паром или смесью водяного пара и диоксида углерода при температурах 880-950°С, где в качестве модификаторов используют продукты деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученные при соотношении масс полимеров и H₂SO₄, равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора, равном 1:0,3-3.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в качестве модификатора торфа используют смесь серной кислоты и продуктов деполимеризации термопластов, полученных при соотношениях масс серной кислоты и полимеров, равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора, равном 1:0,3-3. Модификатор-смесь получают путем деструкции полимеров в серной кислоте, а активацию проводят водяным паром или смесью водяного пара и диоксида углерода при температурах 880-950°С.

Из научно-технической литературы авторам неизвестно использование в качестве модификаторов торфа продуктов деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученных при соотношении масс полимеров и H₂SO₄, равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора 1:0,3-3. Применяемый в данном техническом решении новый тип модификаторов - продуктов деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученные при соотношении масс полимеров и H₂SO₄, равном 1:1-3, является чрезвычайно эффективным гидролизующим агентом для торфа.

Способ осуществляют следующим образом.

В молотый торф вводят модификатор (продукты деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученные при соотношении масс полимеров и H₂SO₄, равном 1:1-3) в соотношении 1:0,3-3 и перемешивают до получения однородной пасты. Полученную пасту гранулируют на шнековом экструдере или гидравлическом прессе через фильеры с диаметром отверстий 1-5 мм. Сформованные гранулы сушат на воздухе при температуре 150-200°С в течение 2-4 часов. Подсушенные гранулы карбонизуют при температуре 450-600°С в течение 2-3 ч, активируют при температуре 880-950°С в течение 1-2,5 часов, используя в качестве активатора водяной пар или смесь водяного пара и диоксида углерода. После активации уголь охлаждают до температуры 100°С без доступа воздуха и анализируют.

Условия проведения опытов по осуществлению способа и их результаты в сравнении с характеристиками прототипа приведены в табл.1.

Таблица 1№образца123456 (прототип)модификаторСмесь, полученная путем обработки волокна дорластан 80% H₂SO₄.Смесь, полученная путем обработки полиметил-метакрилата марки ЛПТ-1 технической H₂SO₄.Смесь, полученная путем обработки полисульфона марки астрел-360 технической Н₂SO₄.Смесь, полученная путем обработки полиэтилен-терефталата марки (ПЭТФ ТУ-60-06-415-73) технической H₂SO₄.Смесь, полученная путем обработки полиуретана марки ТПУ-3БМ технической H₂SO₄.Водный раствор, содержащий 8% серы и 20% калияОтношение масс полимера и H₂SO₄1:1,251:31:2,81:1,81:1 Отношение массы торфа к массе модификатора1:11:0,51:0,61:0,71:31:1,5Температура гранулирования, °С303060803040Температура сушки, °С180200150150150150Время сушки, час224440,5Температура карбонизации600600450500600700Время карбонизации, час2,52221,52,5Активирующий агентВодяной парСмесь Н₂О и CO₂ при отношении масс Н₂О/СО₂ =1/1Смесь Н₂О и СО₂ при отношении масс Н₂О/СО₂=1/1Смесь Н₂O и CO₂ при отношении масс Н₂О/СО₂=2/1Смесь Н₂O и СО₂ при отношении масс H₂O/CO₂=1/1Металлический калийТемпература активации, °С880950950900950800Время активации, час.2,52221,54Прочность при истирании, %98,29595989578Суммарный объем пор, см³/г0,80,70,730,770,80,8Доля микропор в суммарном объеме пор, %634340,9463650

Как видно из приведенных в таблице 1 примеров, применение в качестве модификатора торфа продуктов деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученных при соотношении масс полимеров и H₂SO₄, равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора 1:0,3-3 и соответствующих условиях сушки, карбонизации и активации влияет на увеличение прочности при истирании активного угля на торфяной основе при сохранении доли микропор в суммарном объеме пор, а именно: позволяет увеличить прочность при истирании активного угля на торфяной основе в 1,22-1,26 раза (до 95-98,2%) при сохранении суммарного объема пор не ниже 0,7-0,8 см³/г доли микропор в суммарном объеме пор на уровне 63-36%.

Изобретение относится к области сорбционной техники. Способ получения активного угля из торфа включает измельчение исходного сырья, введение модификатора при отношении массы торфа к массе модификатора 1:(0,3-3), гранулирование, сушку, карбонизацию при 450-600°С и активацию гранул водяным паром или смесью Н₂О+СО₂ при 880-950°С, при этом в качестве модификатора торфа используют продукты деполимеризации термопластов серной кислотой, полученные при отношении массы полимеров к массе H₂SO₄, равном 1:(1-3). Предложенный способ позволяет увеличить прочность при истирании активного угля на торфяной основе в 1,22-1,26 раза (до 95-98,2%) при сохранении суммарного объема пор не ниже 0,7-0,8 см³/г доли микропор в суммарном объеме пор на уровне 63-36%. 1 табл.

Способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение торфа, гранулирование, сушку, карбонизацию при 450-600°С и активацию гранул, отличающийся тем, что в измельченный торф вводят смесь, полученную путем обработки полимера серной кислотой, при отношении массы полимера к массе серной кислоты, равном 1:(1-3), введение осуществляют из расчета отношения массы торфа к массе упомянутой смеси, равного 1:(0,3-3), при этом активацию проводят водяным паром или смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 880-950°С.