Аппарат для активации углеродных волокнистых материалов Советский патент 1990 года по МПК C01B31/08 

Фи&. /

Изобретение относится к аппаратам для активации углеродных волокнистых материалов и может быть использовано в производстве промышленных углеродных волокнистых адсорбентов, а также для реактивации отработанных углеродных волокнистых адсорбентов.

Цель изобретения - увеличение срока непрерывной работы аппарата и сокращение удельных энергетических затрат.

На фиг. 1 приведен аппарат, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Аппарат включает средство для транспортирования материала, содержащее ведомый вал 1 для рулона с исходным углеродным волокнистым материалом 2, ведущий вал 3 для намотки активированного материала 4 и систему валков 5-8, рабочую теплоизолированную камеру 9, электронагреватель из нескольких элементов 10, снабженный защитными чехлами 11 (например, в виде кварцевой трубы) прозрачными для инфракрасных лучей со стороны активируемого материала и зеркальными 12 с противоположной стороны (например, за счет нанесения материала с высоким коэффициентом ч. отражения оптического излучения), патрубок 13 для ввода в рабочую камеру активирующего агента через распределительные трубки 14 с отверстиями, которые служат также для поддержания материала при горизонтальном расположении рабочей камеры, и патрубок 15 для отвода газообразных продуктов из рабочей камеры на утилизацию через сборные трубки 16 с отверстиями. В патрубке 13 установлен инжектор 17, приемная камера которого соединена с патрубком 15 каналом рециркуляции 18 и с атмосферой. В рабочей камере 9 установлен теплоизолированный (например, огнеупорным бетоном) змееви- ковый электропароперегреватель 19 с прямым электронагревом (фиг. 2). Выход пароперегревателя 19 соединен с соплом инжектора 17. Аппарат снабжен также соответствующей запорно-регулирующей арматурой 20-23.

Аппарат работает следующим образом. Исходный углеродный волокнистый мате риал 2 с помощью элементов 1,3,5,6,7 и 8 транспортирующего средства протягивают через рабочую камеру 9. Материал в рабочей камере нагревают до температуры активации (800-1200°С) с помощью элементов электронагревателя 10 с защитными чехлами 11 и направленным тепловым излучением, активируют окислительным агентом, подаваемым в камеру через патрубок 16 ввода и распределители 14. Парообразные продукты отводят из рабочей камеры через патрубок 15 на утилизацию. Часть газообразных продуктов рециркулируют с помощью инжектора 17 и канала 18 рециркуляции в рабочую камеру. Пар на инжектор подают через теплоизолированный змеевиковый электропароперегреватель 19, где его нагревают до температуры не выше допустимой рабочей температуры материала змеевика пароперегревателя (которая, как правило, не превыщает 800°С для доступных материалов, например для стали 12Х18Н1ТТ) за счет прямого электронагрева трубчатого пароперегревателя. Для сжигания горючих компонентов в рецир- кулируемых газах активации в инжектор 17 подают также необходимое количество воздуха. При этом температура активирующего агента повышается дополнительно. Готовый активированный материал 4 5 сматывают в рулон на валу 3. Расходы парогазовых потоков в аппарате регулируют арматурой 20-23.

Пример. Карбонизованный волокнистый материал шириной 1 и с удельной плотностью 0,8 кг/м подают в рабочую камеру 9 0 со скоростью 3,6 м/ч и активируют при 1000°С смесью водяного пара и продуктов сгорания горючих компонентов газов активации. Состав парогазовой смеси, подаваемой в рабочую камеру через патрубок 13,/о: . НаО 50; СОз 15; Na 35.

В аппарат подают 6 кг/ч воДяного пара, 5 м1/ч воздуха на сжигание горючих компонентов газов активации. Через газоход 15 рециркулируют 5 MV4 газов активации. В змеевиковом электропароперегревателе 30 19 пар перегревают до 800°С. За счет сжигания горючих компонентов газов активации в инжекторе 17 температура парогазовой смеси, подаваемой в рабочую камеру через патрубок 13, повышается до 900°С. Удель- Hbie энергетические затраты составляют 35 0,5 кВт-ч/кг.

На выходе из аппарата получают активированный материал с удельной плотностью 0,5 кг/м и объемом адсор бцион- ного пространства по бензолу 0,5 см /г.

Снабжение электронагревателя чехлом, прозрачным для инфракрасных лучей со стороны активируемого материала и зеркальным с противоположной стороны, позволяет защитить электронагреватель от воздействия агрессивной среды и отражать 45 зеркальной поверхностью и направлять почти весь тепловой поток, исходящий от электронагревателя, на активируемый материал. Это существенно повышает ресурс электронагревателя и увеличивает срок непрерывной работы аппарата. Кроме того, 50 снижает тепловые потери через стенку, чем самым сокращает удельные энергетические затраты.

Установка в патрубке для ввода активирующего агента инжектора, приемная камера которого соединена с патрубком для 55 вывода газообразных продуктов и атмосферой, позволяет снизить удельный расход активирующего агента путем рециркуляции части газов активации и сжигания их горючих компонентов, что также сокращает удельные энергетические затраты.

Размещение в рабочей камере теплоизолированного пароперегревателя повышает ресурс электронагревателя, так как в этом случае требуется значительно меньшее дополнительное повышение температуры электронагревателя для подогрева активирующего агента до температуры активации. При этом теплоизоляция пароперегревателя уменьшает тепловые потери и защищает пароперегреватель от воздействия агрессивной газовой среды рабочей камеры. Выполнение пароперегревателя змеевиковым обеспечивает возможность вести с помощью прямого электронагрева трубчатки перегрев активирующего агента до необходимой температуры.

Формула изобретения

1. Аппарат для активации углеродных волокннстых материалов, содержащий средство для транспортирования материала, рабочую камеру с размещенными в ней электронагревателем и патрубками для ввода активирующего агента и отвода газооб5 разных продуктов, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока непрерывной работы аппарата, сокращения удельных энергетических затрат, электронагреватель снабжен защитным чехлом, выполненным прозрачным

Q для инфракрасных лучей со стороны активируемого материала и зеркальным с противоположной стороны, патрубок для ввода активирующего агента снабжен инжектором с приемной камерой, соединенной с патрубком для вывода газообразных продуктов

5 и с атмосферой, а рабочая камера снабжена теплоизолированным пароперегревателем с выходом, соединенным с соплом инжектора.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, 0 что пароперегреватель выполнен в виде змеевика.

Изобретение относится к аппаратам для активации углеродных волокнистых материалов, используемых в производстве промышленных углеродных волокнистых адсорбентов, и позволяет достигнуть увеличения срока непрерывной работы аппарата и сокращения удельных энергозатрат. Углеродный волокнистый материал протягивают через рабочую камеру 9, нагревают с помощью электронагревателя 10 с защитным чехлом 11 и направленным тепловым излучением. Активирующий агент подогревают во встроенном теплоизолированном змеевиковом электропароперегревателе 19 и подают в рабочую камеру в смеси с частично рециркулируемыми отходящими газами и воздухом с помощью инжектора 17. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

А-А