СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 2011 года по МПК C01B31/08 B01J20/34 

Описание патента на изобретение RU2417948C1

Изобретение относится к сорбционным технологиям и может быть использовано для восстановления свойств углеродных сорбентов и их повторного использования в производстве. Изобретение применимо к активным углям (АУ), использованным в процессе рекуперации органических растворителей.

Известен способ регенерации активного угля путем двустадийной термообработки АУ по патенту РФ №2042616 RU (опубл. 27.08.1995), включающий обработку АУ сначала потоком дымовых газов до 500-650°С со скоростью подъема темперауры 15-25°С/мин, охлаждение и обработку угля окислительным газом до 800-950°С со скоростью ее подъема 2-10°С/мин, при этом в качестве окислительного газа подают водяной пар в количестве 5-15 кг на 1 кг угля.

Недостатком данного способа является низкая механическая прочность гранул получаемого АУ, а также относительно низкое значение сорбционной емкости АУ, как правило, не превышающей значение активности свежего исходного АУ.

Предлагаемым изобретением решается задача переработки выработавшего свой ресурс рекуперационного АУ в кондиционный продукт с более высокими, чем у свежего АУ сорбционными характеристиками.

Для достижения указанного технического результата в способе регенерации активного угля, включающем нагрев угля в атмосфере дымовых газов, его выдержку при конечной температуре нагрева, охлаждение и термообработку проводят в потоке водяного пара при 850-950°С, а нагрев угля в атмосфере дымовых газов осуществляют до 350-500°С при скорости подъема температуры 50-150°С/мин.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что нагрев угля в атмосфере дымовых газов осуществляют до 350-500°С при скорости подъема температуры 50-150°С/мин.

Благодаря наличию этих признаков получен высокоэффективный способ рекуперации активного угля.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В процессе многоцикловой адсорбции-десорбции органических соединений пористая структура со временем оказывается заблокированной высокомолекулярными органическими соединениями, образующимися на поверхности пор АУ. Полученный АУ должен не только полностью восстановить свои сорбционные свойства, но и приобрести в процессе получения специфическую пористую структуру, оптимальную для процессов многоцикловой адсорбции-десорбции.

Многочисленными экспериментами установлено, что на первом этапе регенерации необходимо верно выбрать температуру и скорость ее подъема. Установлено, что при высокой температуре - 500°С и выше при медленной скорости подъема температуры - 15-25°С/мин происходит полное удаление летучих компонентов из гранул активированного угля, при этом отложений пироуглерода не образуется, но интенсивно происходит внешний обгар гранул, что приводит к снижению насыпной плотности АУ без увеличения его сорбционных характеристик (выраженных в г/г сорбента).

При температуре на первой стадии 350-500°С при темпе подъема температуры - 50-150°С/мин, при термообработке происходит удаление летучих веществ с одновременным их разложением и образование пироуглерода на поверхности супермикропор и мезопор. При этом закладывается определенная пористая структура, развивающаяся при дальнейшей активации.

При температуре ниже 350°С летучие вещества, не удаляясь, часто разлагаются прямо в микропорах, препятствуя доступу перегретого пара при дальнейшей активации. При более высокой скорости подъема температуры (более 150°С/мин) разложение летучих компонентов также происходит в микропорах.

Температура на второй стадии процесса определяется с одной стороны низкой скоростью реакции окисления углерода водяным паром при температуре ниже 850°С, а с другой преобладанием в основном процесса внешнего обгара углерода над внутренним (формирующим сорбирующие поры) при температуре более 950°С.

Количество подаваемого на второй стадии водяного пара должно быть достаточным для проведения реакции окисления углерода в микропорах АУ.

Способ осуществляется следующим образом:

Берут отработанный рекуперационный АУ, в процессе работы утративший свою сорбционную способность на 50% и более. Загружают его в реактор и проводят обработку в среде дымовых газов до 350-500°С, со скоростью подъема температуры 50-150°С/мин. Затем уголь выгружают, охлаждают и подают его в другой реактор, где проводят обработку водяным паром при 850-950°С, подавая водяной пар в количестве 6-10 кг на 1 кг выгружаемого угля.

Полученный АУ выгружают, охлаждают, высеивают кондиционную фракцию, фасуют в бумажные мешки и направляют потребителю.

Пример 1.

Берут 10 кг отработанного активного угля марки АР-Б (в пересчете на сухой уголь) и подают его в реактор по направлению движения дымовых газов, обеспечивая нагрев его до 350°С при скорости подъема температуры 100°С/мин, выдерживают при конечной температуре 20 мин, после чего выгружают и охлаждают. Затем уголь направляют в реактор, где проводят обработку его в потоке водяного пара, нагревая до 850°С, при этом расход водяного пара составляет 6 кг на 1 кг активного угля. Полученный АУ имеет равновесную активность по толуолу 155 г/дм3, активность по метиленовому голубому 250 мг/г.

Пример 2.

Проведение процесса как в примере 1, за исключением того, что нагревание в потоке дымовых газов на первой стадии осуществляется до 500°С при скорости подъема температуры 140°С/мин, а после охлаждения в потоке водяного пара до температуры 950°С, при расходе водяного пара 10 кг на 1 кг выгружаемого угля. Полученный АУ имеет равновесную активность по толуолу 158 г/дм3, активность по метиленовому голубому 280 мг/г.

Пример 3.

Проведение процесса как в примере 1, за исключением того, что нагревание в потоке дымовых газов на первой стадии осуществляется до 450°С при скорости подъема температуры 100°С/мин, а после охлаждения в потоке водяного пара до температуры 900°С, при расходе водяного пара 8 кг на 1 кг выгружаемого угля. Полученный АУ имеет равновесную активность по толуолу 155 г/дм3, активность по метиленовому голубому 260 мг/г.

В таблице 1 приведены результаты исследования адсорбционной способности активных углей, регенерированных по предлагаемому способу в зависимости от температурного режима их получения, а также от скорости подъема температуры.

В таблице 2 приведены результаты исследования адсорбционной способности активных углей, регенерированных по предлагаемому способу в зависимости от расхода пара на второй стадии термообработки.

Пример 4.

Берут 10 кг отработанного активного коксового угля марки Каусорб-224 (в пересчете на сухой уголь) и подают его в реактор по направлению движения дымовых газов, обеспечивая нагрев его до 400°С при скорости подъема температуры 100°С/мин, выдерживают при конечной температуре 20 мин, после чего выгружают и охлаждают. Затем уголь направляют в реактор, где проводят обработку его в потоке водяного пара, нагревая до 900°С, при этом расход водяного пара составляет 8 кг на 1 кг активного угля. Полученный АУ имеет равновесную активность по толуолу 190 г/дм3.

В таблице 3 приведены результаты исследования адсорбционной способности активных углей на кокосовой основе, регенерированных по предлагаемому способу в зависимости от температурного режима их получения, а также от скорости подъема температуры.

В таблице 4 приведены результаты исследования адсорбционной способности активных углей на кокосовой основе, регенерированных по предлагаемому способу в зависимости от расхода пара на второй стадии термообработки.

Как следует из данных, приведенных в табл.1, 2, 3, 4, достигается получение углеродного адсорбента с более высокими, чем у исходного свежего активного угля, сорбционными характеристиками, при условии, что температурный режим на первой стадии термообработки поддерживают в диапазоне 350-500°С при скорости подъема температуры 50-150°С/мин, температурный режим на второй стадии термообработки 850-950°С, расход пара на второй стадии термообработки 6-10 кг/кг выгружаемого активного угля.

Таблица 1 Способ Температура на первой стадии термообработки, °С Скорость подъема температуры на первой стадии термообработки, °С/мин Температура на второй стадии термообработки, °С Равновесная активность по толуолу, г/дм3 Адсорбционная активность по метиленовому голубому, мг/г Предлагаемый 300 100 900 125 210 350 (пример 1) 100 900 155 258 450 100 900 155 260 500 100 900 165 265 600 100 900 132 215 500 35 900 120 190 500 50 900 148 230 500 100 900 165 265 500 150 900 151 235 500 200 900 130 215 500 100 800 132 180 500 100 850 150 230 500 (пример 2) 100 950 155 270 500 100 1000 127 250 АР-Б ГОСТ 8703-74 - - - 135 - Примечание: Расход пара на 2 стадии термообработки 8 кг/ кг активного угля

Таблица 2 Способ Расход водяного пара, кг/кг угля Равновесная активность по толуолу, г/дм3 Адсорбционная активность по метиленовому голубому, мг/г Предлагаемый 4 110 170 6 145 230 8 (пример 3) 155 260 10 153 265 12 136 210 АР-Б ГОСТ 8703-74 , 135 - Примечание: 1. Температура 1 стадии термообработки 450°С, скорость подъема температуры 100°С/мин
2. Температура 2 стадии термообработки 900°С.

Таблица 3 Способ Температура на первой стадии термообработки, °С Скорость подъема температуры на первой стадии термообработки, °С/мин Температура на второй стадии термообработки, °С Равновесная активность по толуолу, г/дм3 Предлагаемый 300 100 900 140 400 (пример 4) 100 900 190 500 100 900 185 600 100 900 152 500 35 900 125 500 50 900 162 500 100 900 182, 500 150 900 163 500 200 900 145 400 100 800 155 400 100 850 178 400 100 950 169 400 100 1000 135 Каусорб-224 ТУ 2162-210-05795731-2006 160

Таблица 4 Способ Расход водяного пара, кг/кг угля Равновесная активность по толуолу, г/дм3 Предлагаемый 4 126 6 164 8 (пример 4) 190 10 167 12 135 Каусорб-224 ТУ 2162-210-05795731-2006 - 160 Примечание: 1. Температура 1 стадии термообработки 400°С, скорость подъема температуры 100°С/мин.
2. Температура 2 стадии термообработки 900°С.

Похожие патенты RU2417948C1

название год авторы номер документа
Способ реактивации отработанного активного угля 2016
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Соловьев Сергей Николаевич
  • Каменер Олег Евгеньевич
  • Паршенков Михаил Владимирович
  • Баранов Александр Михайлович
RU2626361C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АКТИВНОГО УГЛЯ 1992
  • Мухин В.М.
  • Бегун Л.Б.
  • Максимов Ю.И.
  • Тамамьян А.Н.
  • Траченко В.И.
  • Лейф В.Э.
RU2042616C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 2014
  • Зорина Евгения Ивановна
  • Великий Евгений Михайлович
  • Фарберова Елена Абрамовна
RU2565202C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 2016
  • Зорина Евгения Ивановна
  • Фарберова Елена Абрамовна
RU2618014C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ИСКОПАЕМОГО КАМЕННОГО УГЛЯ МАРКИ ССОМ 2014
  • Зорина Евгения Ивановна
  • Фарберова Елена Абрамовна
RU2557601C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО УГЛЯ 2016
  • Сергеев Виктор Владимирович
  • Папурин Николай Михайлович
  • Грушанин Александр Иванович
  • Кащеев Юрий Михайлович
  • Тодоров Димитьр Тодоров
RU2622660C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ 2019
  • Королев Николай Владимирович
RU2724753C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ 2009
  • Микова Надежда Михайловна
  • Чесноков Николай Васильевич
  • Иванов Иван Петрович
  • Кузнецов Борис Николаевич
RU2391290C1
Способ получения активного угля из стеблей растения 2019
  • Клушин Виталий Николаевич
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Мьят Мин Тху
  • Мин Тху
  • Нистратов Алексей Викторович
RU2714083C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ - СОЛОМЫ КРЕСТОЦВЕТНЫХ МАСЛИЧНЫХ КУЛЬТУР 2014
  • Мухин Виктор Михайлович
  • Гурьянов Василий Васильевич
  • Щербатых Ирина Александровна
  • Карпачев Владимир Владимирович
  • Воропаева Надежда Леонидовна
  • Спиридонов Юрий Яковлевич
RU2562984C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АКТИВНОГО УГЛЯ

Изобретение относится к сорбционным технологиям и может быть использовано для восстановления свойств углеродных сорбентов и их повторного использования в производстве. Изобретение применимо к активным углям (АУ), использованным в процессе рекуперации органических растворителей. Способ регенерации активного угля включает термообработку в атмосфере дымовых газов в диапазоне 350-500°С при скорости подъема температуры 50-150°С/мин и активацию при 850-950°С. Изобретение позволяет получить кондиционный продукт из выработавшего ресурс рекуперационного активного угля. 4 табл.

Формула изобретения RU 2 417 948 C1

Способ регенерации активного угля, включающий нагрев угля в атмосфере дымовых газов, его выдержку при конечной температуре нагрева, охлаждение и термообработку в потоке водяного пара при 850-950°С, отличающийся тем, что нагрев угля в атмосфере дымовых газов осуществляют до 350-500°С при скорости подъема температуры 50-150°С/мин.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2417948C1

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АКТИВНОГО УГЛЯ 1992
  • Мухин В.М.
  • Бегун Л.Б.
  • Максимов Ю.И.
  • Тамамьян А.Н.
  • Траченко В.И.
  • Лейф В.Э.
RU2042616C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ДРЕВЕСНОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 2000
  • Мухин В.М.
  • Зубова И.Д.
  • Дворецкий Г.В.
  • Карев В.А.
  • Гурьянов В.В.
  • Рогозин В.В.
RU2167103C1
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ДРЕВЕСНОГО АКТИВНОГО УГЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Билалов Тимур Ренатович
  • Габитов Фаризан Ракибович
  • Гумеров Фарид Мухамедович
  • Яруллин Рафинат Саматович
RU2299761C2
Способ регенерации активного угля 1987
  • Климов Олег Михайлович
  • Крейнин Лев Борисович
  • Соловьева Татьяна Петровна
  • Михайлов Вадим Константинович
SU1692938A1
Способ регенерации активного угля 1988
  • Климов Олег Михайлович
  • Михайлов Вадим Константинович
  • Крейнин Лев Борисович
  • Солянова Светлана Семеновна
  • Бородин Борис Петрович
  • Глушанков Самуил Львович
  • Одегов Аркадий Иванович
SU1606452A1
US 5702587 A, 30.12.1997
US 5904832 A, 18.05.1999
US 5266540 A, 30.11.1993
ВСЕСОЮЗНАЯ ifi ПАТЕКТН&-''^ TtxHi4ECKAaБИБЛИОТЕКА 0
SU244499A1

RU 2 417 948 C1

Авторы

Лимонов Дмитрий Николаевич

Зорина Евгения Ивановна

Даты

2011-05-10Публикация

2009-10-14Подача