Способ получения порошкообразного углеродного сорбента Советский патент 1988 года по МПК C01B31/08 

м

СЛ

Изобретение откосится к хим гчес- кой технологии, а именно к способам полз ченик углеродных сорбентов из дешевого природного сырья,5

Цель изобретения - повышение сорб- ционной активности порошкоо5разных углеродных сорбентов, и также снижение энергозатрат при их получении.

На чертеже представлена принципи- 10 апьна я схема установки.

Установка состоит из устройства для прогрева и запуска аппйрата 1, трубопровода 2 для подачи воздуха и сырья, питателя 3, бункера 4 исходно-15 го сырья, реактора 5, в нижней части которого находится псевдоожиженный слой инертных и/или каталитически активных и/или угольных частиц 6, устройство 7 для отбора ожижающего аген-20 та, над которым формируется псевдоожиженный слой активируемого материала 8 Трубы отбора готового-продукта. . . Установка работает следующим обра-25 зом.

С помощью устройства в аппарате создается,требуемый температурный ре- жк и одновременно подается воздух по трубопроводу 2. Затем включают 30 питатель 3 и из бункера 4 по .трубопроводу 2 исходное сырье поступает в реактор 5, Там сырье попадает в псевдоожиженный слой б, где быстро нагревается, пкролизуется и дви- 35 жется сквозь этот слой.в пневмотранс- портном режГ Ше, Вьщелившиеся при пиролизе летучие вещества тут же сгорают, поддерживая тем самым температурный режим в аппарате. Двигаясь 0 в восходящем потоке, смесь твердых и газообразных продуктов пиролиза поступает в устройство 7, где часть газообразных продуктов отделяется от основного потока и выводится из 45 аппарата. Благодаря этому линейная скорость газов выше устройства 7 становится меньше скорости питания, но остается вьше критической скорости псевдоожижения для частиц карбонизи- 50 рованиого материала. Поэтому последние над устройством 7 уже не движутся в пневмотранспортном режиме, а на7 ходятся в псевдоожиженном состоягнии. Содержащиеся в ожижающем агенте ак- 55 тивные компоненты , СО,, 0 активируют полукокс. Активированные частицы становятся более легкими и

постепенно перемещаются в верхнюю часть псевдоожиженного слоя 8, откуда отводятся через патрубок 9, Параметры установки: диаметр реактора, м . 0,2 высота реактора, м 2,7 производительность по углю, кг/ч 40-50 нагрузка по воздуху, нм /ч70-90 диапазон рабочих температур,с 500-900 П р и .м е р 1 . Углеродный сорбен получают по способу-прототипу из бурого угля Канско-Ачинского бассейна, Ирша-Бородинского разреза при , расходе угля 32 кг/ч и воздуха 80 , Размер частиц угля 0,125 - 0,630 мм, В качестве материала для нижнего псевдоож1 1женного слоя (зона карбонизации) используют шамот с размером частиц 1-2 мм. Отбор ожижающего агента из аппарата не производите Твердые продукты после карбонизации дополнительно не активируются,

Сорбционн по активность полученного твердого продукта о тределяют по йоду, удельную поверхность - методом тепловой десорбции аргона,

Результаты измерений представлены в таблице,

Пример 2, Получение сорбен- тов проводят при тех же условиях, что и в примере 1 из угля с размером частиц 0,125-0,630 мм. Часть ожижающего агента отводят вьпле зоны карбонизации через центробежный концентратор, Благодаря этому в верхней части аппарата образуется второй псевдоожиженный слой из частиц карбонизированного материала, который дополнительно некоторое время активируется в этом слое газообразными продуктами карбонизации,

Р езультаты приведены в таблице, , Пример 3, Получение сорбентов проводят в тех же условиях и из того же сырья, что и в примере 2,но при 650 С, В результате низкой температуры псевдоожиженного слоя щамо- та горение летучих не было устойчивым и установку приходилось постоянно подогревать с помощью устройства 1 ,

Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 4, Получение сорбентов проводят в тех же условиях, что и в примере 2, но вместо шамота используют частицы бурого угля круп- . костью 3-6 мм

Пример 5. Получение сорбентов проводят при 550, 600, 750 и

риала СЛОЯ инертные частицы 1; уголь 2; катализатор 3 окисления; 4 - инертный материал + катализатор окислеинп;

5- катализатор окисления + уголь;

6- инертный материал + уголь; 7 - инертный материал + уголь + катализатор. Во всех этих вариантах предложенный способ при его реализации в

в- тех жэ условиях, что и в при- 10 температурном диапазоне 550-850 С позволяет в 2 - 5 раз повысить сорбцион- ную активность продукта по сравнению с прототипом.

Изменение температуры карбонизации

мерах 2 и 3, о вместо шамота и угля используют катализатор окисления (сферическая гамма-окись алюминия с 30% нанесенного CU2,Cr407).

П р и м е р 6. Процесс осуществля- 15 в интервале 600-800 С позволяет,кроют в смешанном псевдоожиженном слое, не того, варьировать характеристики состоящем из 30% катализатора окисления (Си Сгх07, нанесенных на окись алюминия) и 70% инертного материала

20

(дробленый шпак энергетических котлов).

Пример7. В качестве материала слоя используют смесь 20% катализатора окисления (0,1% Pt на шариках 2 мм из циркониевой керамики) и 80% угля с размером частиц от 1 до 6 мм. В ходе эксперимента в слой добавляют дробленьй уголь по мере его выгорания, так что масса слоя остается примерно постоянной,

ПримерВ.В качестве материала слоя используют смесь из 20% катализатора (57, 30% шамота и 50% угля с размером частиц 1 - 6 мм . В ходе эксперимента уголь постепенно выгорает, так что соотношение компонентов меняется,

Прим ер 9, Проводят опыт так же, как в примере 5, но в качестве сырья используют тощий уголь Кузнецкого бассейна с размером частиц 0,125-0,630 мм.

Пример 10, Проводят опыт так же, как в примере 4, но в качестве основного сырья используют бурый уголь Ирша-Бородинского бассейна с размером частиц 0,630-1,2 мм,

Приведенные экспериментальные результаты доказывают, что предложенный способ может быть осуществлен в нескольких равноценных вариантах, которые различаются между собой качественным составом псевдоожиженного слоя частиц. Всего може.т быть испол|5- зовано семь следующих составов матепористой структуры -получаемых сорбентов - микропористых продуктов с высокой активностью по йоду или макропористых - более активных по метилено- вому - синему. При этом для активации не требуется дополнительного количества пара или других активирующих агентов,

25 Следует также отметить, что снижение выхода твердого продукт по сравнению с прототипов в предложенном способе с избытком компенсируется по- вьшением его качества. При снижении

30 выхода продукта примерно в 2 раза его цена возрастает на порядок и более за счет значительного улучшения качества.

35

Формула изобретения

1.Способ получения порошкообразного углеродного сорбента, включающий карбонизацию и активацию углерод40 содержащего материала продуктами его сгорания, выделившимися при его пропускании в пневмотранспортном режиме через высокотемпературную зону, ограниченную псевдоожиженным слоем инерт45 ных, и/нли каталитически активных, и/или угольных частиц, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния сорбционной активности, в верхней части зоны выводят из процесса

50 60-90% продуктов сгорания углеродсо- держащего материала,

2,Способ по п,1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, карбонизацию и актива- 55 11ИЮ ведут при 600-80П С,

риала СЛОЯ инертные частицы 1; уголь 2; катализатор 3 окисления; 4 - инертный материал + катализатор окислеинп;

5- катализатор окисления + уголь;

6- инертный материал + уголь; 7 - инертный материал + уголь + катализатор. Во всех этих вариантах предложенный способ при его реализации в

воляет в 2 - 5 раз повысить сорбцион- ную активность продукта по сравнению с прототипом.

Изменение температуры карбонизации

в интервале 600-800 С позволяет,кроне того, варьировать характеристики

пористой структуры -получаемых сорбентов - микропористых продуктов с высокой активностью по йоду или макропористых - более активных по метилено- вому - синему. При этом для активации не требуется дополнительного количества пара или других активирующих агентов,

Следует также отметить, что снижение выхода твердого продукт по сравнению с прототипов в предложенном способе с избытком компенсируется по- вьшением его качества. При снижении

выхода продукта примерно в 2 раза его цена возрастает на порядок и более за счет значительного улучшения качества.

35

Формула изобретения

1.Способ получения порошкообразного углеродного сорбента, включающий карбонизацию и активацию углерод40 содержащего материала продуктами его сгорания, выделившимися при его пропускании в пневмотранспортном режиме через высокотемпературную зону, ограниченную псевдоожиженным слоем инерт45 ных, и/нли каталитически активных, и/или угольных частиц, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния сорбционной активности, в верхней части зоны выводят из процесса

50 60-90% продуктов сгорания углеродсо- держащего материала,

2,Способ по п,1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, карбонизацию и актива- 55 11ИЮ ведут при 600-80П С,

HU KOKOлорийный газ

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к гголучению порошкообразных углеродных сорбентов, и позволяет в 2-5 раз повысить их сорбционную активность, а также снизить энергозатраты при их получении. Сущность способа заключается в проведении карбонизации и активации углерод содержащего материала продуктами его сгорания, выделившимися при его пропускании в пнемотранспортном режиме через высокотемпературную зону. Эта зона ограничена псевдоожижен- „ ным слоем инертных и/или каталитичес- S ки активных, и/или угольных частиц. Процесс получения сорбентов ведут с выводом 60-90% продуктов сгорания из верхней части зоны при 550-850 с. 1 з.п. -лы, 1 табл.1 ил. (Л

В

LX

JN готовый продукт

-м