RU2051096C1

RU2051096C1 - Method of activated carbon producing

Info

Publication number: RU2051096C1
Application number: RU93034069A
Authority: RU
Inventors: М.Л. Щипко; О.В. Янголов; Б.Н. Кузнецов
Original assignee: Институт химии природного органического сырья СО РАН
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: carbon-containing raw as suspension is subjected for thermal treatment with activating mixture consisting of air, steam and addition. The latter has combustion products of dust-like fuel at air excess coefficient 40-65% A mixture of steam with addition and air were fed separately to the zone of thermic treatment at concentration 1-4% (measured as oxygen with regard to activating mixture volume). EFFECT: improved method of product producing. 1 tbl

Description

Изобретение относится к термообработке твердого органического сырья, а именно к процессам получения активированных углей в взвешенном слое. The invention relates to heat treatment of solid organic raw materials, and in particular to processes for producing activated carbons in a suspended layer.

Известен способ получения активированного угля путем обработки дробленного ископаемого топлива в псевдоожиженном состоянии смесью продуктов сгорания природного газа и водяного пара [1]
Недостатком этого способа является высокая температура подаваемой через распределительную решетку газовой смеси, что усложняет технологический процесс.A known method of producing activated carbon by treating crushed fossil fuels in a fluidized state with a mixture of natural gas and water vapor combustion products [1]
The disadvantage of this method is the high temperature supplied through the distribution grid of the gas mixture, which complicates the process.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения активированного угля путем обработки твердого органического сырья в взвешенном состоянии предварительно подогретой газовой смесью, содержащей воздух и водяной пар, в присутствии активирующей и топливной добавки углеводородного газа, отличающийся тем, что предварительный подогрев газовой смеси осуществляют до 300-500^оС. Благодаря сравнительно низкой температуре предварительного подогрева газовой смеси упрощается технологический процесс и повышается надежность работы оборудования [2]
Недостатком известного способа является большая продолжительность процесса (3-3,5 ч).Closest to the proposed is a method of producing activated carbon by treating solid organic raw materials in suspension with a pre-heated gas mixture containing air and water vapor, in the presence of an activating and fuel additive hydrocarbon gas, characterized in that the pre-heating of the gas mixture is carried out up to 300-500 ^C. Due to the relatively low temperature of the preheating gas mixture simplifies the process and increases the reliability of equ Hovhan [2]
The disadvantage of this method is the long duration of the process (3-3.5 hours).

Цель изобретения сокращение продолжительности процесса. The purpose of the invention is to reduce the duration of the process.

Цель достигается тем, что в качестве топливной добавки используют пылевидное органическое сырье, которое сжигают в воздушном потоке с коэффициентом избытка воздуха 40-65% по отношению к стехиометрическому, и в зону активации вводят 1-4 об. кислорода. The goal is achieved in that a pulverized organic raw material is used as a fuel additive, which is burned in the air stream with a coefficient of excess air of 40-65% relative to the stoichiometric, and 1-4 vol. oxygen.

Сопоставительный с прототипом анализ показал, что предлагаемое решение предусматривает сжигание в воздушном потоке пылевидного сырья (вместо углеводородного газа). За счет этого повышается объемная теплоемкость активирующего агента благодаря наличию в нем пылевидных частиц и количеству тепла, поступающего с ним в зону активации. Кроме того, 1-4 об. кислорода, поступающие в ту же зону, позволяют окислять газообразные продукты активации, что также дает дополнительное тепло. За счет этих двух факторов достигается сокращение продолжительности процесса. Comparative analysis with the prototype showed that the proposed solution provides for the combustion of pulverized raw materials in the air stream (instead of hydrocarbon gas). Due to this, the volumetric heat capacity of the activating agent increases due to the presence of dust particles in it and the amount of heat entering the activation zone with it. In addition, 1-4 about. oxygen entering the same zone allows oxidation of gaseous activation products, which also gives additional heat. Due to these two factors, a reduction in the duration of the process is achieved.

Сырье (бурый уголь, гидролизный лигнин, каменный уголь) подвергали дроблению и затем разделяли по размеру частиц на крупную, среднюю и мелкую фракции. Крупная фракция возвращалась в дробилку на доизмельчение, средняя использовалась в качестве сырья для получения активированного угля, мелкая собиралась в промежуточный бункер. Из бункера пылевидное топливо подавалось пневмотранспортом в предварительно разогретый муфель, в котором смешивалось с воздухом в заданном соотношении и частично сжигалось. В качестве дополнительного пылевидного топлива в муфель подавался унос из аппарата активации. На выходе из муфеля газоугольный поток смешивали с водяным паром. Полученная смесь поступала в аппарат активации, где в нее вводили заданное количество кислорода (воздуха). В этот же аппарат подавалась порция сырья (средняя фракция). Обработку сырья во взвешенном состоянии осуществляли в течение 1 ч, что примерно в 3 раза меньше, чем в способе-прототипе. По окончании активации открывали клапан и обработанный материал самотеком пересыпался в сборник готового продукта. Затем определяли выход активированного угля в расчете на сухое сырье и активность в отношении сорбции йода по стандартной методике. В ходе опытов остатки газоугольного активирующего агента, смешанные с газообразными продуктами активации удалялись из верхней части аппарата и направлялись в циклон. Отделившаяся в циклоне пыль возвращалась в муфель, а газы поступали на дальнейшую очистку. The raw materials (brown coal, hydrolytic lignin, coal) were crushed and then divided according to particle size into coarse, medium and fine fractions. The coarse fraction was returned to the crusher for regrinding, the middle fraction was used as raw material for the production of activated carbon, the small fraction was collected in an intermediate hopper. From the bunker, pulverized fuel was supplied by pneumatic conveying to a preheated muffle, in which it was mixed with air in a predetermined ratio and partially burned. As an additional pulverized fuel, ablation from the activation apparatus was supplied to the muffle. At the outlet of the muffle, the gas-coal stream was mixed with water vapor. The resulting mixture entered the activation apparatus, where a predetermined amount of oxygen (air) was introduced into it. A portion of the feed (middle fraction) was fed into the same apparatus. The processing of raw materials in suspension was carried out for 1 h, which is about 3 times less than in the prototype method. At the end of activation, the valve was opened and the processed material was sprinkled by gravity into the collection of the finished product. Then, the yield of activated carbon calculated on the basis of dry raw materials and activity in relation to sorption of iodine was determined by a standard method. In the course of the experiments, the remains of the gas-activated activating agent mixed with the gaseous activation products were removed from the upper part of the apparatus and sent to the cyclone. The dust separated in the cyclone returned to the muffle, and the gases entered for further purification.

П р и м е р 1. Был реализован способ, взятый за прототип. В муфель вместо пылевидного топлива подавали углеводородный газ (пропан-бутан). В продукты неполного сгорания, содержащие углеводородный газ, вводили водяной пар (150^оС) и температуру активирующего агента поддерживали на выходе в аппарате 480-490^оС. Количество воздуха, подаваемого в аппарат активации, задавали из условия достижения в зоне активации 840-860^оС. В качестве сырья использовали Канско-Ачинский бурый уголь. Продолжительность эксперимента 1 ч. Характеристики продукта представлены в таблице.PRI me R 1. A method was adopted, taken as a prototype. Instead of pulverized fuel, a hydrocarbon gas (propane-butane) was supplied to the muffle. The incomplete combustion products containing hydrocarbon gas, injected water vapor (150 ° ^C) and the temperature of the activating agent is maintained in the output unit ^of 480-490 C. The amount of air fed to the activation apparatus, the condition was set to achieve the activation zone 840-860 ^about C. Kansko-Achinsky brown coal was used as raw material. The duration of the experiment is 1 h. Product characteristics are presented in the table.

П р и м е р 2. Реализован способ, аналогичный предлагаемому, но с центрацией пылевидного топлива выше оптимального уровня. Результаты представлены в таблице. За 1 ч приемлимая активность (60%) не была достигнута. PRI me R 2. Implemented a method similar to the proposed, but with the centering of the pulverized fuel above the optimal level. The results are presented in the table. For 1 h, acceptable activity (60%) was not achieved.

П р и м е р 3. В данном примере представлен заявленный способ при коэффициенте избытка воздуха равном 40% Через 1 ч парогазовой активации был получен продукт, удовлетворяющий заданному качеству (активность по йоду не ниже 60%). EXAMPLE 3. In this example, the claimed method is presented with an excess air coefficient of 40%. After 1 h of steam-gas activation, a product was obtained that satisfies the specified quality (iodine activity is not lower than 60%).

П р и м е р 4. При условиях, аналогичных примеру 3, был увеличен расход воздуха, что привело к снижению выхода продукта и повышению его активности по йоду. PRI me R 4. Under conditions similar to example 3, air consumption was increased, which led to a decrease in product yield and increase its iodine activity.

П р и м е р 5. При коэффициенте избытка воздуха 65% наблюдается наряду с уменьшением выхода продукта и снижение его сорбционной емкости по сравнению с результатами, полученными в примере 4. PRI me R 5. When the coefficient of excess air 65% is observed along with a decrease in the yield of the product and a decrease in its sorption capacity compared with the results obtained in example 4.

П р и м е р 6. В данном случае при концентрации кислорода в активирующем агенте 1 об. и избытке воздуха 68% получен конечный продукт с сорбционной емкостью по йоду неудовлетворительного качества. PRI me R 6. In this case, when the oxygen concentration in the activating agent is 1 vol. and an excess of air of 68%, a final product with an unsatisfactory quality iodine sorption capacity was obtained.

П р и м е р 7. Увеличение концентрации кислорода до 2 об. при коэффициенте избытка воздуха 50% таком же как в примере 4, привело к снижению выхода продукта и увеличению его сорбционной емкости по йоду. Данный режим активации относится к предлагаемому способу. PRI me R 7. The increase in oxygen concentration to 2 vol. when the coefficient of excess air 50% is the same as in example 4, it led to a decrease in the yield of the product and an increase in its sorption capacity for iodine. This activation mode relates to the proposed method.

П р и м е р 8. Увеличение концентрации кислорода до 3 об. при прочих условиях, аналогичных примеру 7, приводит к снижению выхода продукта и увеличению сорбционной емкости по йоду. При этом выход конечного продукта остается высоким, данный режим относится к предлагаемому способу. PRI me R 8. The increase in oxygen concentration to 3 vol. ceteris paribus, similar to example 7, leads to a decrease in product yield and an increase in sorption capacity for iodine. In this case, the yield of the final product remains high, this mode relates to the proposed method.

П р и м е р 9. При приемлемом выходе по конечному продукту в данном режиме получена наибольшая сорбционная емкость по йоду. Режим относится к предлагаемому способу. PRI me R 9. With an acceptable yield for the final product in this mode, the highest sorption capacity for iodine was obtained. The mode relates to the proposed method.

П р и м е р 10. При концентрации кислорода в активирующем агенте 5 об. получен низкий выход конечного продукта, поэтому данный режим активации является неприемлемым. PRI me R 10. When the concentration of oxygen in the activating agent 5 vol. low yield of the final product is obtained, therefore, this activation mode is unacceptable.

П р и м е р 11. Здесь в качестве исходного сырья для получения активированного угля использован технический гидролизный лигнин с Красноярского гидролизного завода. Исходный лигнин с влажностью 60% предварительно сушился до влажности 12-20% и затем перерабатывался на установке, принципиальная схема которой описана выше. При коэффициенте избытка воздуха 40% получен приемлемый выход конечного продукта 18% и сорбционная активность по йоду, удовлетворяющая заданному качеству. Режим относится к предлагаемому способу. PRI me R 11. Here, as the feedstock for the production of activated carbon used technical hydrolysis lignin from the Krasnoyarsk hydrolysis plant. The initial lignin with a moisture content of 60% was preliminarily dried to a moisture content of 12-20% and then processed at the installation, the circuit diagram of which is described above. With a coefficient of excess air of 40%, an acceptable yield of the final product of 18% and sorption activity by iodine, satisfying the given quality, were obtained. The mode relates to the proposed method.

П р и м е р 12. В данном случае активированный уголь получали из каменного Кузнецкого угля (марки ОС). PRI me R 12. In this case, activated carbon was obtained from coal Kuznetsk coal (brand OS).

Следует отметить, что при одинаковой концентрации кислорода в активирующем агенте для каменного и бурого (пример 9) углей, выход конечного продукта из каменного угля в 1,5 раза больше при сопоставимой сорбционной емкости по йоду. Режим относится к предлагаемому способу. It should be noted that at the same oxygen concentration in the activating agent for hard and brown (example 9) coals, the yield of the final product from hard coal is 1.5 times higher with a comparable sorption capacity for iodine. The mode relates to the proposed method.

Claims

METHOD FOR PRODUCING ACTIVATED COAL, including heat treatment of carbon-containing raw materials in suspension by an activating mixture of air, water vapor and additives, characterized in that a mixture of water vapor with additive and air is supplied separately to the heat treatment zone in an amount of 1 4% in terms of oxygen relative to the volume activating mixture, and as an additive use products of combustion of pulverized fuel with an excess air coefficient of 40 65%