Способ получения активного угля

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 В 31/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПЛТЕНТ СССР) (1 в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5005548/26 (22) 08.09.91 (46) 23.08.93. Бюл. N. 31. (71) Электростальское научно-производственное объединение нНеорганикан (72) В.Ф.Смирнов, О.Л,Крайнова, В.M.Мухин, В.П.Голубев, Е.КЛужанская, Ю.И.Максимов, В.А.Соснихин, А.Н.Тамамьян, С.А.Шевчук, В.А.Симонов и С.В.Тупицын (73) Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (56) Авторское свидетельство СССР

N1414777,,кл. G 01 В 31/08, 1988.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано 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 смешйвание смоляного связующего, гранулирование смеси, карбонизацию гранул, их активацию, согласно изобретению, после гранулы охлаждают до 120 — 200 С и подвергают дополнительной активации до суммарного объема пор 1,2 — 1,6, и дробят, см г карбонизацию ведут сначала со скоростью нагревания 15 — 20 С/мин до 450-600 С, а затем со скоростью нагревания 0,52,0 С/мин до 850 — 950 С, а активацию осу,Я2,„, 1836289 A3 . (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ (57) 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 cäîïîë нительной активацией до суммарного объема пор 1,2—

1,6 см /г и дроблением. 3 табл. ществляют до суммарного объема пор 0,63

08 г

Отличие предложенного способа состоит в том, что после гранулы охлаждают до

120-200 С и подвергают дополнительной р активации до суммарного объема пор 1,2с з

1,6 и дробят, карбонизацию ведут О 5 г

М сначала со скоростью нагревания 15-20 О C/ìèí до 450 — 600 С, а.затем со скоростью нагревания 0,5-2,0 С/MIIIH до 850 — 950 С, а активацию осуществляют до суммарного объема пор 0,6-0,8 Ы

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

1836289 подьема температуры должна способствовать достаточному интенсивному газовыделению летучих веществ для образования в угле транспортных пор, обеспечивающих подвод активирующего агента на стадии активациии.

В области высоких температур карбонизации (до 9500C), 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 см г, а затем до суммарного объема пор

1,2 — 1,6 позволяет получить активный см уголь с высокой адсорбционной способностью.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут измельченное каменноугольное сь1рье 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 карбониэацию 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 см /г.

Проверку суммарного объема пор угля проводят путем отбора пробы угля иэ печи через 1,0-1.5 час после начала активации.

По достижении заданного суммарного объема пор уголь выгружают из печи активации, охлаждают до температуры 10200 С и снова направляют в печь активации для получения суммарного объема пор 1,2—

1,6 см /r. 8ерхний 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/см .

Пример 1. Берут 3 5 кг каменного угля марки СС (ГОСТ 10355 — 76) и 3,5 кг каменно10 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

15 воды, Процесс смешения осуществляют в смесителе при температуре 50 С в течение 1015 мин. Полученную пасту подают в загрузочную камеру шнекового пресса и

20 осуществляют грануляцию при температуре

80 С и далее 90 кг/см через фильеры с диаметром отверстий 1,7 мм.

Затем осуществляют карбонизацию гранул во вращающейся электропечи в по25 токе углекислого газа (расход 10 л/мин) сначала 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

30 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 суммарного объема пор 0,6 смз/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.

40 Активный уголь дробят на 4-х ступенчатой валковой дробилке при зазорах между валками на ступенях: l — 0,80 +. 0,05 мм; 11—

0,70ч- 0,05 мм; ill — 0,65 +. 0,05 мм; I V — 0,60

4-0,,05 мм.

45 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 по влагоемкости (ГОСТ 17219-71) он составил 1,20 см /г. Если суммарный обьем пор угля окажется ниже 1,20 см /г, его отправляют на доактивацию, а если выше 1,60 см /r, то бракуют.

Активный уголь имеет адсорбционную способность по парам топливного бензина

114 мг/cM и выход готового продукта составляет 7,6 масс, 1836289

Пример 2. Проведение процесса как в примере 1 до стадии формования гранул.

Карбониэацию осуществляют во вращающейся печи сначала при 600 С со скоростью . подьема температуры 20 С/мин. Карбони- 5 зацию продолжают при 950 С со скоростью подъема температуры 2 С/мин, Активацию проводят при 900 С сначала до суммарного объема пор 0.8 см /r, Затем продукт охлаждают до температуры 120 С и продолжают 10 активацию до суммарного объема пор 1,6 см /r. Режимы на стадии карбониэации, активации и дроблении активного продукта те же, что в примере 1.

Активный уголь имеет адсорбционную 15 способность по парам топливного бензина

111 мгlсм и выход готового продукта 7,7;(, масс.

Пример 3, Проведение процесса как в примере 1 до стадии формования гранул. 20

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 5 проводят при 900 С сначала до суммарного объема пор 0,7 см /r, затем продукт охлажз дают до температуры 120 С и продолжают активацию до суммарного объема пор 1,4 см /г. 30

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 35

120 мг/см и выход готового продукта 8,6 Д масс.

В табл.1-2 приведены результаты исследования влияния температуры и скорости подъема температуры при карбонизации в 40 интервале 450 — 600 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 45 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 50 скорости подъема температуры на стадии карбонизации в интервале температур от комнатной до 400 — 450 С, равной 1015 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 следсгвие, при последующей активации недостаточное развитие объема микропор, которое приводит к снижению адсорбцион ной способности по парам топливного бензина.

Данные табл.3показывают,,что при активации сначала до суммарного объема пор

0,6 — 0,8 см /г, а затем до суммарного объема з пор 1,2 — 1,6 см /г наблюдается наибольший з выход кондиционного продукта, в то время как при активации в ином режиме развития пористости снижается выход кондиционного продукта как следствие поверхностного абгара, 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, о т л и ч а юшийся 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 обьема пор 1,2-1,6 см /г и дробят, карбониз зацию ведут сначала со скоростью нагревания 15 — 20 С/мин до 450-600 С, затем со скоростью нагревания 0,5-2 С/мин до 850950 С, а активацию осуществляют до суммарного обьема пор 0,6 — 0,8 см /г.

1836289

Таблица 1

Таблица 2

Способ

Скорость подь- Скорость подьема температу- ема температуАдсорбционная Выход кондициспособность yr- онного продукта, мас. ля по топливноры при ры при низкотем пера- высокотемпераму бензину, мг/см турной карбони- турной карбонизации, ОС/мин зации, С/мин

67

117

5,5

12

18

22

1,0

Предлагаемый

7,8

1,0

8.6

1.0

112

1,0

8,0

1.0

6,1

0,3

5,1

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

2.Скорость подъема температуры привысокотемпературной карбонизации составила 1,0 С/мин, 3. Активацию осуществляли до суммарного объема пор 0,7см /г на первой стадии и до суммарного объема пор 1,4 см /г на второй стадии.

Условия определения адсорбционной способности а.у. по парам топливного бензина ( марка АИ - 93 ): адсорбция - Co =120 5; Т =23 С; V = 500 —, десорбции - влажный

Ml.о.см

Л мин воздух p = 75 ; Т = 23 С; V = 1500— мин

1836289

Продолжение табл. 2

Примечание: 1. Температура низкотемпературной карбонизации 520 С, 2. Температура высокотемпературной карбонизации 900 С, 3. Активацию осуществляли до суммарного объема пор 0,7 см /г на первой стадии и до суммарного объема пор 1,4,см / r на второй стадии.

Таблица 3

Примечание; 1. Температура низкотемпературной карбонизации 520 С.

2. Температура высокотемпературной карбонизации 900 С.

3. Скорость подъема температуры низкотемпературной карбонизации

18ОС /мин.

4. Скорость подъема температуры при высокотемпературной карбони зации 1,0 С /мин.