Способ получения активированного угля Советский патент 1989 года по МПК B01J20/20 C01B31/08 

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способам получения активированного угля с использованием негазообразных химических активаторов, и может быть использовано для получения углеродных адсорбентов на основе дешевого минерального сырья.

Цель изобретения - повышение степени обеззоливания активированного угля и выхода его в товарную фракцию с размерами гранул 1 -1,3 мм и сокращение расхода реагентов и энергии на получение активированного угля.

Пример 1. Берут 100 кг (в расчете на абсолютно сухое вещество) фрезерного торфа (ГОСТ 12102-66), пригодного для получения угля марки APT и содержащего 10- 12% минеральных зольных компонентов. В торф вводят в качестве активирующей

добавки полисульфид калия, а также смесь серы с раствором сульфида или калийной щелочью в количестве 30-32 мас.% в расчете на серу. Полученную с данным коэффициентом пропитки сырьевую смесь подвергают прессовому экструдированию через фильерную матрицу плунжерного гранулято- ра. Прессовую обработку экструдата ведут при давлении 500 кг на 0,0001 м (500 атм.). Полученный из экструдата гранулят подвергают термообработке в потоке. Интенсивность материального тока составляла 0,016 кг/с (600 кг/ч). Термообработку ведут в несколько стадий. Сначала гранулят подвергают обработке при 150-200°С со смесью сущильного и окислительного газообразных агентов. Затем его подвергают карбонизации при 600-900°С с карбонизаци- онно-газообразным агентом на основе инертСД

О СО 00

О

ных газов. Затем карбонизат активируют при 950-1100°С химическим и парогазовым активирующими агентами. Термообработку веду.т до 55-60% обгара. В ходе термообработки гранул осуществляют отгонку летучих продуктов разложения, содержащих горючие компоненты и 8-9% серосодержащих летучих примесей следующим образом. Из-за утери летучих золосодержание гранул активного угля возросло до 30-40%, часть отведенных летучих направляют в систему топливообеспечения карбонизационной стадии.. Этим обеспечивается перевод с дотационного режима снабжения топливом на режим частичного самообеспечения. Содержащиеся в летучих 8-9% примесей серы находятся в химически связанном состоянии, в частности в .виде соединений типа сероокиси углерода, сероводорода, ангидрида сернистой кислоты. Серосодержащие летучие продукты переводят в нейтрализо- fiaHHoe состояние. Этот перевод осуществляют в несколько стадий. Сначала летучие подвергают сжиганию в пламенном факеле, пребывающем в состоянии погружения под зеркало жидкой фазы. Летучие сжигают в условиях строгого кислородного дефицита. Это устраняет образование дымовых газов с обогащением продуктами пережога сернистых компонентов до трехокиси серы. Его создают путем осуществления дожигания летучих в условиях в пламенный факел топливной добавки. Обескислороживание двуокиси серы приводит к приобретению ею кондиции ангидрида сернистой кислоты. Концентрация ангидрида в дымовых газах составила 10-12 мае.с %. Образованный ангидрид в состоянии разбавления дымовыми газами утилизируют как барботажный агент и одновременно как теплоагент, осуществляющий перемещивание в нагреве жидкой фазы. Жидкую фазу используют в качестве затворной жидкости для предупреждения прорыва дымовых газов и выхода их из процесса, а также как хладагент для дымовых газов и как абсорбционный щелок для поглощения части сернистого ангидрида из дымовых газов. Промывную жидкость, содержащую сернистую кислоту, получают на стадии смещения зольного экстракта и кислотного экстракта, образующихся на подготовительной и заключительной стадиях процесса.

Барботаж дымовых газов приводит к утилизации их тепла и прямому нагреву данной жидкости до 40-55°С. Хвосты газов после охлаждения смесью экстракта и экст- рагента направляют на нейтрализацию. Ее ведут за счет скрубберного поглощения из дымовых газов остатков сернистого ангидрида водным адсорбентом.

Процесс нейтрализации дымовых газов ведут до приобретения ими кондиции выбросных газов, очищенных от сернистого ан

0

5

0

5

0

5

0

5

гидрида до предельно допустимой биологически безвредной концентрации (ПДК), равной 0,-5-0,7 мае.с %. Потеря из процесса серы, присутствующей в выпускаемых в атмосферу абгазами, составила 1 - 2 мае.с % от введенного в торф ее количества. В момент нейтрализации водным адсорбентом газовых выбросов производят подготовку раствора сернистой кислоты. Водный абсорбент накапливал остатки сернистых компонентов из нейтрализуемых выбросов, переводя их в сернистую кислоту. Поглотивщий остатки сернистого ангидрида водный абсорбент используют для составления смеси кислотного и зольного экстрактов. Этой смесью замещают ранее использованную фазу, с помощью которой осуществляют затворение факела дожигания летучих, а также первоначальное поглощение из дымовых газов сернистого ангидрида и их охлаждение. Утилизацией отработанного абсорбета в качестве заместителя жидкой фазы обеспечивают накопление в ней сернистого ангидрида с образованием нагретой и концентрированной до 1 мас.°/о сернистой кислоты, обладающей приемлемыми для минеральных включений угольного огарка выщелачивающими свойствами. Предварительными экспериментами было установлено, что данный раствор переводит золу огарка в легкоудаляемые соли с повыщен- ной растворимостью, равной 50-51 мас.%. Эта растворимость получаемых из золы сернистых солей превысила на 24-25% растворимость хлоридов, получаемых по способу-прототипу. Раствор кислоты используют при 60°С и,масовом соотношении угля к экстрагенту, равном 1:2. Полученный таким образом раствор сернистой кислоты используют для обеззоливания гранул, охлажденных до О-80°С. Обеззоливание ведут в две стадии. Сначала гранулы обрабатывают 3%- ным раствором соляной кислоты при 60- 80°С и соотнощении 3-4 кг раствора на 1 кг угля в течение 2-3 ч.- После выщелачивания получают уголь, золосодержание которого (в пересчете на серу) было снижению до 7-8 мас.%. Из суспензии получают также отработанный водяной экстрагент, забравщий в себя химический активатор и приобретщий крепость по сере в пределах 20-21 мас.°/о. Отработанный водный экстракт направляют на возмещение потерь расходуемого химического активатора, обеспечивая тем самым утилизацию серы золы для внутренних нужд процесса и устраняя жидкие выбросы в окружающую среду. На второй стадии обеззоливания уголь приводят в контакт с раствором сернистой кислоты, полученным на стадии утилизации газовых выбросов. Подачу гранулята осуществляют в соотнощении 1 кг на 1 кг раствора. Выщелачивание ведут 10-20 мин, в результате обеззоливания получают уголь, содержащий 8 мас.°/ь

серы в форме сернистых солей. Из суспензии отводят также зольный экстракт, забравший в себя золу, переведенную в форму сернистых солей. Общее содержание серы в суспензию составило 10-12 мае. /о, Полученную суспензию направляют на вакуумное дренирование и обезвоживание ва- куумнрующим агентом, в частности разряженным воздухом. Собранный дренат возвращают в процесс, напротив его в жидкую фазу для нейтрализации выбросных газов. Затем гранулы промывают и сущат при 200°С и затем прокаливают агентом на основе нагретой до 1000°С водяной плазмы. Затем проводят фракционирование готового продукта путем отсева фракции угля 1,0-1,3 мм.

Результаты этого опыта показали, что при содержании в экстрагенте сернистой кислоты в пределах 1,0%, температуре 40°С. и соотношении обеззоливаемого угля к экстр- агенту, как 1:1, расход соляной кислоты на 1000 кг угля был снижен с 120 кг (по прототипу) до 100 кг, расход тепла на нагрев выщелачивающих экстрагентов со 120000 ккал до 100000 ккал. потери серы, входящей в состав химического активатора вместе с выбрасываемыми в окружающую среду - с 14 до 10%. Затраты времени на проведение выщелачивания с 14 до 3 ч, а зольность угля с 7 до 3% и его потери - с 10 до 7%.

Пример 2. По примеру 1 получают активный уголь с использованием 5%-ной сернистой кислоты и проведением промывки при 50°С и соотношении угля с кислотой, равной 1:2.

В результате этого опыта расход соляной кислоты был снижен до 50 кг, расход тепла до 105000 ккал, потери серы до 9%, затраты времени до 4 ч, зольность угля до 2,8% и его потери - до 7,2%.

Пример 3. По примеру 1 получают активный уголь, проводя промывку 3%-ной сернистой кислотой при 45°С и соотноще- нии угля с кислотой, равном 1:1,7. В результате этого опыта расход соляной кислоты был снижен до 50 кг, расход тепла до 99000 ккал, потери серы до 9,5%, затраты времени до 3 ч, зольность угля до 2,9%, а его потери - до 6,9%.

Как видно из приведенных примеров 1-3, получение активного угля по предлагаемому способу позволяет снизить на 4,0-4,2% зольность угля и повысить на 2,9-3,1% выход гранул с фракционным составом 1,0-1,3 мм, удобных для использования в сорбционных процессах.

Кроме того, данный способ позволяет сэкономить около 500 кг 3%-ной соляной кислоты на 1000 ц готовой продукции, в 5 1.5 раза снизить количество сточных вод и в 14 раз содержание в них хлора, а также на 20000 ккал снизить потребление энергии.

0

20

Формула изобретения

1.Способ получения активированного угля, включающий смешивание измельченного торфа с активирующей добавкой на основе сернистого калия, гранулирование смеси экструдированием под давлением, карбонизацию гранул с выделением дымовых газов, последующую их активацию парогазовой смесью с образованием летучих продуктов, обез- золивание путем промывки раствором кислоты, сущку и прокаливание готового продукта, отличающийся тем, что, с целью повы- щения степени обеззоливания и выхода товарной фракции с размером гранул 1 - 1,3 мм, после промывки кислотой гранулы дополнительно промывают раст вором сернистой кислоты, полученной путем дожи гания летучих продуктов при дефиците кислорода последующей их абсорбцией вместе с выделивщимися дымовыми газами водным щелочным раствором.

2.Способ по п. 1, отличаюилийся тем, что промывку ведут 1-5%-ным раствором

сернистой кислоты при 40-50°С и массовом соотношении ее к углю, равном (1-2):1.

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к получению углеродных сорбентов на основе дешевого минерального сырья, и позволяет на 4,0-4,2% снизить их зольность и на 2,9-3,1% повысить выход товарной фракции с размером гранул 1-1,3 мм. Кроме того, оно позволяет в расчете на 1000 кг готового продукта снизить расход 3% соляной кислоты на 500 кг, в полтора раза объем сточных вод и в 24 раза содержание в них хлора, а также на 20000 ккал расход энергии. Сущность способа заключается в смешивании измельченного торфа с активирующей добавкой на основе сернистого калия. Затем смесь гранулируют экструдированием под давлением, гранулы карбонизуют при 600-900°С в инертной атмосфере, затем активируют при 950-1100°С парогазовой смесью с одновременной утилизацией отходящих летучих продуктов. После активирования гранулы обеззоливают путем их промывки раствором соляной кислоты, а затем 1-5%-ным раствором сернистой кислоты при 40-50°С и массовом ее отношении к углю, равном (1-2):1, сушат, прокаливают и фракционируют готовый продукт. Утилизацию летучих продуктов ведут путем их дожигания при кислородном дефиците с последующей адсорбцией вместе с дымовыми газами водным раствором и использованием полученного раствора в качестве промывного. 1 з.п. ф-лы.