Способ получения активного угля Советский патент 1993 года по МПК C01B31/08 

Изобретение относится к области сорб- ционной техники и может быть использова- но для получения активных углей и углеродных сорбентов, используемых в газоочистке, водоподготовке и водоочистке,, очистке почв, а также в противогазовой технике.

Целью изобретения является повышение адсорбционной способности активного угля по парам топливного бензина.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающим смешивание смоляного связующего, гранулирование смеси, карбонизацию гранул, их активацию, согласно изобретению, после гранулы охлаждают до 120-200°С и подвергают дополнительной активации до суммарсм3ного объема пор 1,2-1,6 , и дробят.

карбонизацию ведут сначала со скоростью нагревания 15-20°С/мин до 450-600°С, а затем со скоростью нагревания 0,5- 2,0°С/мин до 850-950°С, а активацию осуществляют до суммарного объема пор 0,6,3 0,8

см

Ё

Отличие предложенного способа состоит в том, что после гранулы охлаждают до 120-200°С и подвергают дополнительной активации до суммарного объема пор 1.2см31,6 --- и дробят, карбонизацию ведут

сначала со скоростью нагревания 15-20 °С/мин до 450-600°С, а затем со скоростью нагревания 0,5-2,0 °С/мин до 850-950°С. а активацию осуществляют до суммарного

Рмз объема пор 0,6-0,8 г- .

Определенная скорость нагревания конкретного углеродсодержащего материала с выдержкой при определенной температуре позволяет сформировать первичную пористость карбонизованного продукта, необходимую для проведения активации.

В области относительно низких температур карбонизацию (до 600°С) скорость

00

00 CS

ю

00

о

00

подъема температуры должна способствовать достаточному интенсивному газовыделению летучих веществ для образования в угле транспортных пор, обеспечивающих подвод активирующего агента на стадии активации.

В области высоких температур карбонизации (до 9509С), когда идет уплотнение (усадка) углеродного материала, перестройка его каркаса с одновременным образованием зародышей микропор, скорость подъема температуры должны быть невысокой.

Проведение процесса активации сначала до суммарного объема пор 0,6-0,8

з.... ..

. .

-- , а затем до суммарного объема пор з

см

1,2-1,6

см

позволяет получить активный

уголь с высокой адсорбционной способностью.-..

Способ осуществляют следующим образом..;.

Берут измельченное каменноугольное сьГрье и смешивают со связующим (каменноугольной или лесохимической смолой или их смесью) в смесителе, снабженном паровой рубашкой. Затем полученную пасту гранулируют формованием через фильтры с диаметром отверстий 1,5-3,5 мм. Гранулы карбонизуют во вращающейся электропечи при температуре 450-600°С со скоростью подъема температуры от комнатной до заданной 15-20°С/мин с выдержкой при конечной температуре 10-15 мин.

Карбонизованные гранулы направляют на высокотемпературную карбонизацию при 850-950°С со скоростью подъема температуры в интервале 450-950°С, равной 0,5-2,0°С/мин, во вращающейся электропечи.. . ..

Карбонизованные гранулы активируют во, вращающейся или шахтной печи при 850-950°С смесью водяного пара и углекислого газа до суммарного объема пор 0,6-0,8 см3/г.

Проверку суммарного объема пор угля проводят путем отбора пробы угля из печи через 1,0-1,5 час после начала активации.

По достижении заданного суммарного объема пор уголь выгружают из печи активации, охлаждают до температуры 10- 200°С и снова направляют в печь активации для получения суммарного объема пор 1,2- 1,6 см3/г. Верхний предел температуры охлаждения угля после первой стадии активации определяется условиями его самовозгорания на воздухе.

Полученный гранулированный активный уголь дробят на валковой, зубчатой или другой дробилке до размера зерен 0,5-1,5 мм (фракции 1,0-1.5 мм до 60-80% масс.). Получаемый активный уголь имеет адсорбционную способность по парам топливного бензина 100-120 мг/см3.

П р и м е р 1. Берут 3.5 кг каменного угля марки СС (ГОСТ 10355-76) и 3,5 кг каменно0

угольного полукокса длиннопламенного угля марки Д (ГОСТ 5442-74), измельченных в шаровой мельнице до размеров частиц 5-90 мкм, и смешивают их с 3,0 кг лесохимической смолы (ТУ 13-4000-77-160-84) и 5,0 кг

5 воды.

Процесс смешения осуществляют в смесителе при температуре 50°С в течение 10- . 15 мин. Полученную пасту подают в загрузочную камеру шнекового пресса и

0 осуществляют грануляцию при температуре 80°С и далее 90 кг/см2 через фильеры с диаметром отверстий 1,7 мм.

Затем осуществляют карбонизацию гранул во вращающейся электропечи в по5 токе углекислого газа (расход 10 л/мин) сна- . чала при 450°С со. скоростью подъема температуры 15°С/мин. Затем карбонизацию продолжают при 850°С со скоростью подъема температуры 0,5°С/мин и расходе

0 углекислого газа 10 л/мин. Активацию про- . водят при 900°С смесью углекислого газа (расход 3 л/мин) и водяного пара (расход 2 л/мин) в течение 280 мин также во вращающейся электропечи до достижения суммар5 ного объема пор 0,6 см3/г. Полученный активный уголь охлаждают до температуры 150-200°С и продолжают активацию до достижения суммарного объема пор 1,2сМ /г при тех же режимах.

0 Активный уголь дробят на 4-х ступенчатой валко.вой дробилке при зазорах между валками на ступенях: 1-0,80 ± 0,05 мм; II - 0,70± 0,05 мм; III-0,65 ±0,05 мм; IV-0.60 ±0,05 мм.

5 Дробленый продукт рассеивают на рассеве типа ЗРШ-1-4 с верхней сеткой 1,25 мм и нижней сеткой 0,50 мм, выделяя кондиционную фракцию 1,0-1,5 мм.

При контроле суммарного объема пор

0 по влагоемкости (ГОСТ 17219-71) он составил 1,20 см3/г..Если суммарный объем пор

5

угля окажется ниже 1,20 см /г, его отправляют на деактивацию, а если выше 1,60 см3/г, то бракуют.

Активный уголь имеет адсорбционную способность по парам топливного бензина 114 мг/см и выход готового продукта составляет 7,6% масс,

П р и м е р 2. Проведение процесса как в примере 1 до стадии формования гранул. Карбонизацию осуществляют во вращающейся печи сначала при 600°С со скоростью подьема температуры 20°С/мин. Карбони- зацию продолжают при 950°С со скоростью подъема температуры 2°С/мин, Активацию проводят при 900°С сначала до суммарного объема пор 0,8 см3/г. Затем продукт охлаждают до температуры 120°С и продолжают активацию до суммарного объема пор 1,6 см3/г. Режимы на стадии карбонизации, активации и дроблении активного продукта те же, что в примере 1.

Активный уголь имеет адсорбционную способность по парам топливного бензина 111 мг/см3 и выход готового продукта 7,7% масс.

П р и м е р 3. Проведение процесса как в примере 1 до стадии формования гранул. Карбонизацию осуществляют во вращающейся печи сначала при 520°С со скоростью подъема температуры 18°С/мин. Карбонизацию продолжают при 900°С со скоростью подъема температуры 1°С/мин. Активацию проводят при 900°С сначала до суммарного объема пор 0,7 см3/г. затем продукт охлаждают до температуры 120°С и продолжают активацию до суммарного .объема пор 1,4 см3/г.

Режимы на стадиях карбонизации, активации и при дроблении активного продукта те же, что в примере 1.

Активный уголь имеет адсорбционную способность по парам топливного бензина 120 мг/см3 и выход готового продукта 8,6% масс.

В табл.1-2 приведены результаты исследования влияния температуры и скорости подъема температуры при карбонизации в интервале 450-500°С и 850-950°С на адсорбционную способность активного угля по парам топливного бензина и выход кондиционного продукта. В табл.3 приведены результаты исследования влияния суммарного объема пор активного угля на первой и второй стадиях активации на адсорбционную способность и выход готового кондиционного продукта.

Как следует из данных табл. 1-2 при скорости подъема температуры на стадии

карбонизации в интервале температур от комнатной до 400-450°С. равной 10- 15°С/мин, и карбонизации в интервале температур от вышеприведенной до 850-950°С, равной 0,5-2,0°С/мин. имеет место наиболее высокая адсорбционная способность по парам топливного бензина и наибольший выход кондиционного продукта.

При выходе температуры и скорости ее подъема за указанные оптимальные режимы карбонизации происходит недостаточное развитие зародышей микропор и, как следствие, при последующей активации недостаточное развитие объема микропор, которое приводит к снижению адсорбционной способности по парам топливного бензина.

Данные табл.3 показывают, что при активации сначала до суммарного объема пор 0,6-0,8 см3/г, а затем до суммарного объ ема пор 1,2-1,6 см /г наблюдается наибольший выход кондиционного продукта, в то время как при активации в ином режиме развития пористости снижается выход кондиционного продукта как следствие поверхностного обгара, перегорания стенок микропор, термической деформации гранул.

Таким образом, применение предлагаемого способа в промышленности позволит повысить качество активного угля для адсорбции паров топливного бензина.

Формула изобретения

Способ получения активного угля, включающий смешивание измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование смеси, карбонизацию гранул, их активацию, отличающийся тем, что, с целью повышения адсорбционной способности угля по парам топливного бензина, после активации гранулы охлаждают до 120-200°С и подвергают дополнительной активации до суммарного объема пор 1,2-1,6 см3/г и дробят, карбонизацию ведут сначала со скоростью нагревания 15-20 °С/мин до 450-600°С. затем со скоростью нагревания 0,5-2 °С/мин до 850- 950°С, а активацию осуществляют до суммарного объема пор 0,6-0,8 см3/г.

Таблица 1

Сущность изобретения: активный уголь получают смешиванием измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулированием смеси, карбонизацией гранул сначала со скоростью нагревания 15- 20°С/мин до 450-600°С, затем со скоростью нагревания 0.5-2°С/мин до 850-950°С, активацией до суммарного объема пор 0,6-0.8 см /г, охлаждением до 120-200 с дополнительной активацией досуммарного объема пор 1,2- 1,6 см /г и дроблением. 3 табл.

Примечание: 1. Скорость подъема температуры при низкотемпературной карбонизации составила 18°С/мин.

(марка АИ - 93}: адсорбция-Со 120 ± Т 23°С; V , десорбции влажный

мин

воздух р ° 75% ; Т 23°С ; V 1500

см

мин

jмин

Таблица 2

Примечание : 1. Температура низкотемпературной карбонизации 520°С,

Продолжение табл. 2

Таблица 3