RU2108362C1

RU2108362C1 - Method for carbonization of carbon-containing materials

Info

Publication number: RU2108362C1
Application number: RU96120437A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Назаров; Генрих Сергеевич Сапунов
Original assignee: Владимир Дмитриевич Назаров; Генрих Сергеевич Сапунов
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: wood-chemical industry, in particular, methods of carbonization of carbon-containing materials; may be used for preparation of raw materials for production of activated carbon. SUBSTANCE: method involves heating of carbon-containing material under conditions of thermal shock at the rate of 10.0-100.0 C/s at residual pressure of 0.001-0.1 MPa depending on properties of initial material and required carbon quality. EFFECT: improved quality of carbon, intensified process of carbonization and extended raw material base. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к лесотехнической промышленности, в частности к способам карбонизации углеродсодержащих материалов, и может быть использовано в производстве сырья для получения активных углей. The invention relates to the forestry industry, in particular to methods for carbonization of carbon-containing materials, and can be used in the production of raw materials for the production of activated carbons.

Известен способ получения сырого угля путем карбонизации крупнокусковой древесины. Известный процесс карбонизации не позволяет достигнуть равномерного прогрева, в результате чего регулирование структуры сырого угля становится невозможным. (Славянский Х.К., Медников Ф.А., Технология лесотехнических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 66). A known method of producing raw coal by carbonization of lumpy wood. The known carbonization process does not allow to achieve uniform heating, as a result of which the regulation of the structure of crude coal becomes impossible. (Slavic Kh.K., Mednikov F.A., Technology of forestry production, Moscow: Forestry industry, 1970, p. 66).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ карбонизации древесной щепы размером 22 мм при температуре 500^oC и атмосферном давлении. (Славянский Х.К., Медников Ф.А., Технология лесотехнических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 106)
Недостатками известного способа являются недостаточно быстрое удаление летучих веществ из зоны нагрева, что приводит к их коксованию внутри частиц угля, малая пористость получаемых углей и соответственно низкая активность и способность к последующей активации в короткие промежутки времени.The closest technical solution to the proposed invention is a method of carbonization of wood chips with a size of 22 mm at a temperature of 500 ^o C and atmospheric pressure. (Slavyanskiy Kh.K., Mednikov F.A., Technology of forestry production, Moscow: Forestry industry, 1970, p. 106)
The disadvantages of this method are the insufficiently rapid removal of volatiles from the heating zone, which leads to their coking inside the coal particles, the low porosity of the resulting coals and, accordingly, low activity and the ability for subsequent activation in short periods of time.

Целью изобретения является улучшение качества угля, интенсификация процесса карбонизации и расширение сырьевой базы. The aim of the invention is to improve the quality of coal, the intensification of the carbonization process and the expansion of the raw material base.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе карбонизации, включающем нагревание исходного углеродсодержащего материала, согласно изобретению нагревание проводят в режиме термоудара со скоростью 10,0 - 100^oC/с при остаточном давлении 0,001 - 0,1 МПа в зависимости от свойств исходного материала и требуемого качества угля. В качестве исходного материала используют древесину твердых и мягких пород, минеральное углеродсодержащее сырье различной влажности и плотности.This goal is achieved by the fact that in the known method of carbonization, which includes heating the starting carbon-containing material, according to the invention, the heating is carried out in thermal shock mode at a rate of 10.0 - 100 ^o C / s at a residual pressure of 0.001 - 0.1 MPa, depending on the properties of the starting material and the required quality of coal. Hardwood and softwood, mineral carbon-containing raw materials of various moisture and density are used as the starting material.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В реактор пиролитического разложения загружают измельченную древесину фракция 3...7 мм, проводят нагревание до 740^oC со скоростью 10 - 100^oC/с при остаточном давлении 0,001 - 0,1 МПа. В данных условиях быстроиспаряющиеся компоненты продуктов разложения с максимальной скоростью покинут зону высоких температур реактора. В то же время большие скорости движения частиц летучих веществ будут способствовать образованию сообщающихся между собой и внешней средой каналов, что улучшает качество полученного в процессе карбонизации угля.In the pyrolytic decomposition reactor, the crushed wood fraction 3 ... 7 mm is loaded, heating is carried out to 740 ^o C at a rate of 10 - 100 ^o C / s with a residual pressure of 0.001 - 0.1 MPa. Under these conditions, rapidly evaporating components of the decomposition products leave the high temperature zone of the reactor with maximum speed. At the same time, high speeds of the movement of particles of volatile substances will contribute to the formation of channels that communicate with each other and the external environment, which improves the quality of coal obtained in the process of carbonization.

Примеры осуществления предлагаемого способа карбонизации приведены в таблице, данные которой получены имитационным моделированием на специальной установке, работавшей на двух видах древесного сырья: твердая порода (береза) и смесь мягких пород. Examples of the implementation of the proposed method of carbonization are shown in the table, the data of which are obtained by simulation on a special installation that worked on two types of wood raw materials: hardwood (birch) and a mixture of soft breeds.

Из приведенных в таблице примеров осуществления предлагаемого способа карбонизации с применением вакуума и термоудара видно, что (примеры 5 и 6 - твердые породы, 11 - мягкие породы, с применением только термоудара 2 и 3 - твердые породы, 8 - мягкие породы, с применением только вакуума примеры 4 - твердые породы, 9 и 10 - мягкие породы и карбонизация по известному способу), из примеров 1 и 7 видно, что свойства угля значительно изменяются в зависимости от параметров термоудара и давления в реакторе, так содержание летучих веществ в угле уменьшилось с 8,3% до 3 - 4%, а с применением вакуума с 0,11 - 0,3 мас.% для твердых пород, а для мягких пород с 6,8 - 0,22 мас.%. Суммарный объем пор в зависимости от сочетания методов воздействия и регламентирующих их параметров резко увеличился с 0,4 см³/г до 1,97 см³/г для твердых пород и с 0,54 см³/г до 1,97 см³/г для мягких пород. Значительно уменьшилась насыпная плотность с 340 г/дм³ до 140 г/дм³ для твердых пород и с 240 г/дм³ для мягких пород.From the table of examples of the implementation of the proposed carbonization method using vacuum and thermal shock, it can be seen that (examples 5 and 6 are hard rocks, 11 are soft rocks, using only thermal shock 2 and 3 are hard rocks, 8 are soft rocks, using only vacuum examples 4 are hard rocks, 9 and 10 are soft rocks and carbonization by a known method), from examples 1 and 7 it is seen that the properties of coal vary significantly depending on the parameters of thermal shock and pressure in the reactor, so the content of volatile substances in coal decreased from 8.3% d about 3 - 4%, and with the use of vacuum from 0.11 - 0.3 wt.% for hard rocks, and for soft rocks from 6.8 - 0.22 wt.%. The total pore volume, depending on the combination of exposure methods and the parameters governing them, increased sharply from 0.4 cm ³ / g to 1.97 cm ³ / g for hard rocks and from 0.54 cm ³ / g to 1.97 cm ³ / g for soft breeds. The bulk density decreased significantly from 340 g / dm ³ to 140 g / dm ³ for hard rocks and from 240 g / dm ³ for soft rocks.

Активность по иоду сырого угля (после карбонизации) и тех же образцов после их активации, проведенной в газопаровой среде в одинаковых стандартных условиях возрастает с увеличением пористости с 14 до 36 мг/г (до активации) и с 59,1 до 132 мг/г для твердых пород после активации и соответственно с 26 до 43,5 мг/г и с 57,0 до 100,3 мг/г для мягких пород. The activity of the raw coal iodine (after carbonization) of the same samples after their activation, carried out in a gas-vapor medium under the same standard conditions, increases with increasing porosity from 14 to 36 mg / g (before activation) and from 59.1 to 132 mg / g for hard rocks after activation and, respectively, from 26 to 43.5 mg / g and from 57.0 to 100.3 mg / g for soft rocks.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в лесохимической промышленности в производстве сырья для получения активных углей. The present invention can be used in the chemical industry in the production of raw materials for the production of activated carbons.

Применение предлагаемого изобретения позволит интенсифицировать процесс карбонизации, а быстрый унос летучих из зоны высоких температур пиролитического реактора предотвращает коксование, способствует повышению пористости угля и, следовательно, его активности. В связи с уменьшением плотности парогазовой среды под вакуумом способ дает возможность получать высококачественный уголь для процессов активации из измельченного сырья, так как под вакуумом резко уменьшается унос материала. The application of the present invention will intensify the carbonization process, and the rapid removal of volatiles from the high temperature zone of the pyrolytic reactor prevents coking, contributes to an increase in the porosity of coal and, consequently, its activity. Due to the decrease in the density of the vapor-gas medium under vacuum, the method makes it possible to obtain high-quality coal for activation processes from crushed raw materials, since the ablation of the material sharply decreases under vacuum.

Источники информации. Sources of information.

1. Славянский Х. К. , Медников Ф.А., Технология лесохимических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 66. 1. Slavic Kh. K., Mednikov FA, Technology of chemical production, Moscow: Forest industry, 1970, p. 66.

2. Славянский Х. К. , Медников Ф.А., Технология лесохимических производств, М.: Лесная промышленность, 1970, с. 106 (прототип). 2. Slavic Kh. K., Mednikov FA, Technology of chemical production, Moscow: Forest industry, 1970, p. 106 (prototype).

Claims

1. The method of carbonization of carbon-containing materials by heating, characterized in that the heating is carried out in thermal shock at a speed of 10.0 - 100 deg./s with a residual pressure of 0.001 - 0.1 MPa, depending on the properties of the starting material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the raw materials used are hard and soft wood, mineral carbon-containing raw materials of various humidity and density.