Способ получения углеродсодержащего сорбента Советский патент 1987 года по МПК B01J20/20 C02F1/28 C02F1/28 C02F101/32 C02F103/00 C02F103/16 C02F103/34 

Изобретение относится к изготовлению углеродсодержащих сорбентов для очистки сточных вод от нефти, нефтепродуктов и их производных и может быть использовано в энергетике, металлургии, химической технологии, горном деле и других областях промышленности.

Цель изобретения - повьппение адсорбционной емкости углесодержащего сорбента.

Для получения сорбента каменноугольное сырье подвергают угрублен- ному помолу до размера, частиц 10- 500 мкм при содержании грубой фрак- тдии +90 мкм 10-70% и сжигают в кот- лоагрегатах, тепловых электростанций (ТЭС) при 1200-1500 С. В результате термической обработки такого камен 1-тпугольного сырья при указанном темпер г турном режиме увеличивается выход сорое-1та и получаемь й продукт на 45- 80% состоит из углесодержащей фракции и на 20-55% из частичек силикатов шаровидной формы.

Минеральная составляющая сорбента представлена частицами алюмосиликатов шаровидной формы, наличие которых позволяет увеличить скорость фильтрования очищаемых вод через слой сорбента, а также повысить эффективность их ОЧИСТКИ, Наличие в составе фильтрующей смеси частичек угля и алюмосиликатов, обладающих различными гидрофобными свойствами, увеличивает сорбционную способность фильтра,

Сочетание указанных свойств у со бента делает его особенно эффективным при очистке сточных вод от вязких нефтепродуктов. При перемешивании сорбента со сточными водами, за грязденными, например, мазутом и вязкими машинными маслами-, происходит масляная агломерация, т,е, -образование агломератов типа гранул размером .1-5 мм,, состоящих из частиц сорбента.

Масляная агломерация происходит при определенном значении рН раствора: 9-9,5. Такое оптимальное значение рН достигается в растворе при нспользованни сорбента, в состав которого входя оксиды щелочных и ще- лочнозем.ельных. металлов в указанных количествах и соотношениях (гм. табл, 1)

5

0

5

0

Сорбент, полученный по предложенному способу, в отличие от известных позволяет производить очистку сточных вод от вязких нефтепродуктов, содержание которых может изменяться от нескольких милиграмм на литр до. десятков грамм на литр,

Из табл, 2 видно, что уменьшение содержания угольной фракции менее 45% снижает эффективность очистки за счет снижения сорбционной способности смеси и ухудшает условия последующего ее сжига1шя. Увалив гние содержания угля свыше 80% не алияет на полноту очистки сточных вод.

Содержание в фильтрующей смеси менее 20% алюмосиликатов уменьшаэт скорость фильтрации загрязненных вод. Увеличение содержания алюмосиликатов более 45% уменьшает степень очистки за счет снижения сорбционной емкости смеси. Сорбент, насыщенный аполярны- ми поверхностно-активньми веществами, регенерации не подвергается, так как представляет собой дешевый материал и сжигается в топках котлов ,

Сжигание сырья (неугрубленного помола) по известному способу производится при температуре до 1800°С в факеле котлоагрегата. Количество частиц угля, подаваемого в топку котлоагрегата, а также время их пребывания в топке как и в предложенном спо-. собе остаются постоянными,

Угрубление помола сырья (содержание фракции +90 мкм (10-70%) приво.- дит к понижению среднемассовой темпе- 0 ратуры в топках до 1200-1500 С. При большей крупности частиц температура становится ниже и процесс горения протекает,неустойчиво, термическая обработка сырья происходит с малоэффективноj в результате чего выход годного продукта снижается,

В табл. 3 приведены данные по влиянию содержания фракции +90 мкм в исходном сырье на количественный состав компонентов сорбента к его эффективность при одноразовой очистке воды.

Как видно из табл, 3 д.пя углей марки АШ этот процесс наступает при содержании в исходном сырье фракции +90 мкм более 40%, а для марки Г - более 70%,

Пример 1, Каменноугольное сырье марок АШ (зольность 35%) и Г

5

0

5

(зольность 30%) с различной степенью помола (размер частиц 10-500 мкм, содержание фракции +90 мкм 10-70%) сжигают в котлоагрегате при 1200- 1500°С. Полученный сорбент используют для фильтрования воды, содержащей керосин в количестве 15-20 мг/л и мазут в количестве 18 г/л.

Выбор гранулометрического состава исходного сырья для получения сор.бен- та по предлагаемому способу определяется маркой углей. Угли марки АШ и, частично, тощие угли должны применяться с содержанием фракции +90 мкм 10-40%, а угли с более низкой степенью метаморфизма, например марки Г и Ж, надо использовать более грубого помола: содержание фракции +90 мкм 50-70%.

Удельная поверхность сорбента (золы), получаемого по известному способу из различных марок углей составляет 1,1-5,9 . Удельная поверхность сорбента в предложенном способе превосходит эту величину как в результате роста содержания угольной фракции, так и пористости угольных частиц. Она равняется 20-30 дпя разных фракций углей с тенденцией увеличения для углей с низкой степенью метаморфизма (марки Ж и Г).

Сравнительные данные по скорости фильтрования и степени очистки от керосина приведены в табл. 4.

Пример 2. Каменноугольное сырье марки Т с различной степенью помола (размер частиц 1-500 мкм) сжигают в котлоагрегате при 1200- 1500°С. Полученные смеси, содержащие различное количество угольной фрак- .ции (25-85%) и алюмосиликатов (15- 75%), используют для фильтрования

Сорбент 22,57 5,62 0,99 0,50 0,20 7,67 0,25 0,41 1,40 0,30 60,0 Зола49,66 12,32 2,18 1,27 0,44 12,87 0,53 0,90 3,10 0,67 12,0

44738

воды, содержащеГт керосин в количестве 15-20 мг/л. Высота фильтрующего слоя 45-50 мм.

Пример 3, Для разовой очистки СВ с содержанием мазута 18 г/л применяют фильтрование через слой сорбента высотой 45 мм на вакуумном фильтре. Предварительно сточные во1Q ды перемешивают с сорбентом. Регулирование вакуума во всех случаях достигают постоянной скорости фильтрования, В качестве сорбентов использовали АУ БАУ-1, золу-унос ТЭЦ и

15 предлагаемый сорбент (табл. 5).

Таким образом, применение предлагаемого способа получения углерод- содержав1его сорбента позволяет улучшить его сорбционные свойства и, как

2Q следствие, повысить степень очистки сточных вод и увеличить скорость фильтрования. По сравнению с известными сорбентами эффективность очистки- увеличивается на 20-25%, а ско25 рость фильтрования в 2-3 раза. Кроме того, способ позволяет удешевить фильтрующую смесь, увеличить выход сорбента и расширить базу сорбцион- ных материалов.

Формула изобретения

Способ получения углеродсодержаще- го сорбента путем сжигания каменноугольного сырья на тепловых электростанциях, отличающийся

тем, что, с целью повышения, адсорбционной емкости сорбента, на сжигание подают каменноугольное сырье размером частиц 10-500 мкм, причем фракция размером частиц +90 мкм составляет 10-70%, и процесс ведут при 1200-15004.

Таблица 1

10 20 30 40 50

10 20 30 40 50 60 70 80

Процесс сжигания протекает неустойчиво

Таблица 2

Таблица 3

Фильтрующий мате- СкоростьСодержаниеСтепень

риал фильтро-керосина вочистки,

вания,очищенной%

м/чводе, мг/л

Сорбент по способу

предлагаемому 4-5 0,5 96,7 известному 1,5-2 3-4 80,0-73,3

Таблица 5

Фильтрующий Скорость Содер- Сте- материал фильтров, жание пень мазута очн- в очи- стки, щенной воде, г/л

Зола-унос по известному способу 0,3 11,4 36,7

Активированный уголь 0,3 4,3 76,1

Предлагаемый

сорбент 0,3 0,09 99,5

Составитель Л, Ананьева Редактор М. Товтин Техред .Л.Сердюкова Корректор И. Эрдейи

Закая 4883/25 Тираж 850Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектнаяf 4

134473 -

Табли ца 4

Изобретение относится к области изготовления углеродсодержащих сорбентов для очистки сточных вод от нефти, нефтепродуктов и их производных. Цель - повышение адсорбционной емкости углеродсодержашего сорбента. Каменноугольное сырье сжигают при 1200-1500 С на тепловых электростанциях. Предварительно сырье подвергают помолу до размера частиц 10-500 мкм при содержании грубой фракции 90 мкм 10-70%. В результате термической обработки сырья при указанном температурном режиме увеличивается выход сорбента и получаемый продукт на 45- 80% состоит из углеродсодержащей фракции и на 20-55% - из частичек силикатов шаровидной формы. Сорбент используют для фильтрования воды, содержащей керосин в количестве 15- 20 мг/л и мазут в количестве 18 г/л. Эффективность очистки увеличивается на 20-25%, а скорость фильтрования - в 2-3 раза. 5 табл. S (Л ее 4 4 СО ою