Способ получения активного угля Советский патент 1984 года по МПК C01B31/08 

О)

00

(Х , 6 Изобретение относится к производству активных углей и можетбыть использовано в химической и коксохимической промышленности для очистки сточных вод и промьшшенных: газов от фенолов, бензола и его гомологов. Известен способ получения активных углей путем смещения углеродсодаржащих веществ со смолами с последующим прессованием смеси, его дроблением, термической обработкой и активацией; в качестве смол используют фенолформальдегидные смолы в количестве 20-80 мас.% смеси 1J. Этот способ многостадийный и связан с рядом сложных операций. Известен также способ получения активного угля, включающий прессование измельченного углеродсодержащего материала - сажи при давлении 330170.0 кг/см в таблетку, последующую карбонизацию таблеток до 800-1000 С в инертной среде со скоростью 1-3 град/мин и активацию их водяным паром Недостатком способа является низкая адсорбционная способность полученного активного угля по отношению к фенолу, .так как истинная плотност сажи составляет 2,0-2,2 г/см, процесс активации его протекает медленно, что затрудняет активное развитие внутренней поверхности адсорбента. Кроме того, использование в качестве активирующего агента водяного пара с молекулярным размером в два раза мен шим молекулярного размера фенола так е снижает поглотительную способност активного угля. Исходное сырье в известном способ является дефицитньм и дорогостоящим а технологические операции, связанны с транспортированием, дозированием, прессованием высокодисперсной сажи сложными, что удорожает и усложняет процесс получения активного угля. Целью изобретения является повыше ние адсорбционной способности активного угля по фенолу, удешевление активного угля и упрощение процесса. Поставленная цель достигается тем что предложенньш способ включает пре сование измельченного слабоспекающегося каменного угля (с выходом летучих ве.ществ 17-25%) в таблетки и последующие карбонизацию их при скорости нагрева 200-300 град/мин (в среде двуокиси углерода) и активацию (в ср де двуокиси углерода).300 град/мин. Кроме того, карбонизацию и активацию ведут Всреде двуокиси углерода и используют слабоспекающийся каменный уголь с выходом летучих веществ 17-25%, Высокоскоростная карбонизация таблеток в условиях нагрева со скоростью 200-300 град/мин способствует глубокому протеканию реакции деструкции, полному проявлению спекающих свойств слабоспекающегося угля, сохранению формы и размеров таблеток. Низкая скорость нагрева недостаточная для проявления углем спекающей способности. Повышение скорости нагрева вьппе 300 град/мин приводит к появлению трещин и снижению качества актививного угля из-за больших термических напряжений по сечению таблеток. Повышение адсорбционной способности активного угля объясняется более низкой истинной плотностью, высокометаморфизованного угля, чем сажи, что улучшает процесс активации и способствует развитию внутренней поверхности активного угля. Повышению адсорбционной способности активного угля по отношению к фенолу способствует также использование в качестве активирующего агента углекислоты, молекулярные размеры которой более близки к молекулярным размерам фенола. Пример. В качестве исходного углеродсодержащего сырья используют слабоспекающийся каменный уголь марки 2СС с выходом летучих 17% и толщиной пластического слоя 6 мм. Уголь измельчают до крупности менее 0,5 мм и таблетируют в металлических трубках без связующего под давлением 1000 кг/см. Получают таблетки цилиндрической формы (диаметр 12 мм, высота 8 мм, вес таблетки 1 г), помещают их в корзину из жаропрочной стали в количестве 25 штук и устанавливают ко.рзину в открытую кварцевую реторту,разогретую до 1050°С. Реторту продувают углекислым газом, который подают в нижнюю ее часть со скоростью 2,5 л/мин. Карбонизацию таблеток ведут при скорости нагрева 260 град/мин. Ак.тивацию таблеток ведут углекислым газом в течение 2 ч при атмосферном давлении. После охлаждения реторты корзину с активным углем извлекают и доохлаждают в течение 15 мин на воздухе, а затем в эксикаторе.

В таблице представлены характеристики активного угля, полученного по предложенному способу для крайних и оптимального значений скоростей нагрева при карбонизации.

Как следует из приведенной таблицы, полученный активный уголь имеет степень обгара активированных таблеток (при оптимальной скорости нагрева - 260 град/мин) 52%, выход таблеток от исходного угля 44Z; удельная поверхность, определенная хроматографическим методом тепловой десорбции аргона; 625 м/г, статическая активность по 6eH30fiy при 20°С (ГОСТ 8703-58) - 128 г/л; содержание фенолов в очищенной воде с исходным содержанием одноатомных фенолов 780 г/л и многоатомных фенолов 200 мг/л составляет соответственно 4 и 1,6 мг/л, что позволяет использовать воду, прошедшую очистку активным углем по изобретению в оборотных циклах технической воды. Снижение и повьпиение скорости нагрева угля ухудшает эти показатели.

Таким образом, разработанный способ получения активного угля характеризуется высокими показателями адсорбционной емкости как по растворенному в воде фенолу, так и по бензолу и другим органическим веществам. Кроме того, он упрощает технологию за счет устранения многостадийности, требующей специальной аппаратуры и средств контроля и регулирования режимных параметров каждой стадии.

Предложенный способ позволит также удешевить производство в 3-5 раз за счет использования в качестве исходного старья слабоспекающегося угля открытой добычи (себестоимость угля

2-3 руб/т) с относительно невысоким выходом летучих веществ (17-25% на сухую ) и повысить выход таблетированного активного угля.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ, включающий прессование измельченного углеродсодержащего .материала и последующие карбонизацию и активацию, отличающийся тем, что, с целью повьшения адсорбционной с:;1особности активного угля по фенолу, удешевления активного угля и упрощения процесса, в качестве углеродсодержащего материала используют слабоспекающийся каменный уголь и карбонизацию ведут при скорости нагрева 200-300 град/мин.2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что карбонизацию и активацию ведут в среде двуокиси углерода.3.Способ по п. 1. о т л и ч ю щ и и с .я тем.1, о т л и ч а- что используютслабоспекающийся каменный уголь с вы- ходом летучих веществ 17-25%. . (/г

Удельная поверхность определена десорбции аргона. хроматографическим способом тепловой