RU2119450C1

RU2119450C1 - Method of processing tropical solid wood strains, for example, gazvarine to activated coals

Info

Publication number: RU2119450C1
Application number: RU96100911A
Authority: RU
Inventors: Н.Ф. Глухарев; И.К. Дорошев; Г.К. Ивахнюк; В.Г. Левинсон; А.О. Шевченко; В.А. Штабной; В.А. Малков
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Экофор"
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 1998-09-27

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: method involves pyrolysis of wood of solid tropical strains. Pyrolysis is combined with solid residue activation. Noncompletely activated coal formed is subjected for small milling and additional activation of obtained noncompletely activated coal is carried out by steam. Terminating grinding the ready activated coal after additional activation is carried out. The combined pyrolysis, activation and grinding, additional activation and grinding are carried out at electrogrounding the processed mass initiated by potential at voltage 0.1-50 V. Gazvarine is used as a source of wood of solid tropical strains. Method ensures to obtain different sorts of activated coal at low ash content. EFFECT: improved method of processing, improved quality of the end product. 1 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике получения соединений углерода, в особенности к способам получения активированных углей с использованием газообразных активирующих агентов, в частности к способам переработки в активированные угли с использованием газообразных активирующих агентов древесины твердых тропических пород типа газварина, произрастающих, например, в Египте. The present invention relates to techniques for producing carbon compounds, in particular to methods for producing activated carbons using gaseous activating agents, in particular to methods for processing into activated carbons using gaseous activating agents of tropical hardwood such as gazvarin, growing, for example, in Egypt.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ переработки в активированные угли древесины (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР N 1188097). The prototype of the invention is a method of processing activated charcoal wood (see the description of the invention to the USSR copyright certificate N 1188097).

Принятый за прототип способ включает пиролиз древесины, совмещенный с активацией твердого остатка парогазами пиролиза древесного вещества. Adopted for the prototype method includes the pyrolysis of wood, combined with the activation of the solid residue by vapor-pyrolysis of wood substance.

Особенностью принятого за прототип способа является то, что совмещенные пиролиз и активация - это финишная операция термообработки. A feature of the method adopted for the prototype is that the combined pyrolysis and activation is the final heat treatment operation.

Основными недостатками способа являются низкое качество получаемых сорбентов и невозможность расширения ассортимента выпускаемых углей. The main disadvantages of the method are the low quality of the obtained sorbents and the inability to expand the range of coal produced.

Еще одной особенностью прототипа является то, что операцию совмещенного пиролиза и активации ведут как массоэлектрически пассивную. Для этого технологический передел лишен электрозаземления принудительно обусловленного типа. Указанная особенность создает условия для накопления в веществе электростатических зарядов, возникающих в процессе термомеханического нагружения. Этот процесс препятствует развитию пористой структуры сорбентов и протеканию многочисленных термохимических реакций. Another feature of the prototype is that the operation of combined pyrolysis and activation is massively passive. For this, the technological redistribution is deprived of the electrical grounding of a forced type. This feature creates the conditions for the accumulation of electrostatic charges in a substance that occur during thermomechanical loading. This process prevents the development of the porous structure of sorbents and the occurrence of numerous thermochemical reactions.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение основных недостатков прототипа. The task of the invention is to eliminate the main disadvantages of the prototype.

Сущность предложенного технического решения состоит в том, что в способе, включающем пиролиз древесины, совмещенный с активацией твердого остатка парогазами пиролиза древесного вещества, предусматривают проведение дополнительной активации недоактивированного угля сторонним активирующим агентом, приготовленным на основе водяного пара. При этом дополнительную активацию обосабливают путем проведения мелкого дробления накапливаемого недоактивированного угля и завершают процесс размолом части выходящего после дополнительной активации готового активированного угля. The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the method, including the pyrolysis of wood, combined with the activation of the solid residue by vaporization pyrolysis of wood substance, provide for the additional activation of undeactivated coal third-party activating agent prepared on the basis of water vapor. At the same time, additional activation is secured by fine crushing of the accumulated unactivated carbon and the process is completed by grinding a part of the finished activated carbon coming out after additional activation.

Кроме этого, совмещенную с пиролизом активацию, а также дробление, дополнительную активацию и размол ведут как массоэлектрически активные. Для этого имеющие место технологические переделы принудительно электрозаземляют инициируемым отведением потенциала напряжением 0,1 - 50 В. In addition, activation combined with pyrolysis, as well as crushing, additional activation, and milling, are mass-electrically active. To do this, the technological redistribution taking place is forcibly electrically earthed by a 0.1 to 50 V.

Недостижение электрозаземлительного потенциала напряжения в 0,1 В не позволяет достичь должной степени гарантированного отвода электростатического заряда и сохранить на приемлемом уровне механические и термические потери при недостаточном качестве активированного угля. Failure to achieve an electrical earth voltage potential of 0.1 V does not allow achieving the proper degree of guaranteed removal of electrostatic charge and maintaining mechanical and thermal losses at an acceptable level with insufficient quality of activated carbon.

Превышение этого же потенциала напряжения в 50 В приводит к электрохимическим паразитным реакциям переокисления углеродного вещества технологических переделов, что также приводит к увеличению потерь активированного угля. Exceeding the same voltage potential of 50 V leads to electrochemical parasitic reactions of oxidation of the carbon substance of the technological process, which also leads to an increase in the loss of activated carbon.

Подтверждением наличия у предложенного технического решения изобретательского уровня является отсутствие следования его явным образом из известного уровня техники (см.монографию Бронзов О.В. и др. Древесный уголь. Получение, основные свойства и область применения древесного угля. - М.: Лесная промышленность, 1979). Confirmation of the presence of the proposed technical solution of the inventive step is the absence of explicitly following it from the prior art (see monograph OV Bronzov and other charcoal. Production, basic properties and scope of charcoal. - M.: Timber industry, 1979).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется прилагаемой структурной схемой установки для осуществления предлагаемого способа. The essence of the invention is illustrated by the attached structural diagram of the installation for implementing the proposed method.

Используемая установка на чертеже содержит окорочное устройство 1 для снятия коры с бревен газварина и разделки их на мерные чурки. Далее размещен пакетировочный участок 2 для формирования из чурок необходимого запаса. С участком 2 сопряжено контейнерное депо 3 для размещения необходимого количества печных контейнеров. С участком 2 сопряжена также пиролизная муфельная печь 4 секционного типа для проведения сушки древесины, а также совмещенных пиролиза-активации соответствующих технологических переделов и их изотермической выдержки. Печь 4 обслуживается контейнерно-маневровочным краном 5. В зоне обслуживания крана 5 размещена площадка для остывания контейнеров с углем 6. Далее размещена вибро-щековая дробилка 7 для среднего дробления и двухситочный грохот 8 для сепарации полученного недоактивированного угля. Подситовая фракция (менее 1 мм) транспортером 9 подается в дозатор 10 упаковочного приспособления 11 для фасовки и укупорки полидисперсного агросорбента. Недоактивированный уголь с верхней сетки поступает на додрабливание в валковую дробилку 12 и вновь возвращается на сепарацию на грохот 8. Кондиционная фракция собирается в накопительном бункере 13, откуда подается на вход противоточной барабанной вращающейся печи дополнительной активации 14. Печь снабжена топкой 16, где образующиеся при сжигании топлива дымовые газы нагревают до необходимой температуры активатор - водяной пар. Отходящие от печи 14 газы, содержащие примеси газов дополнительной активации, дожигаются в топке дожигания 18. Тепло дожженных газов утилизируется в котле-утилизаторе 19, в который подается подготовленная вода из запитывающей системы 20. Полученный в котле-утилизаторе 19 пар подается в топку 16 печи дополнительной активации. Выходящий из печи 14 активированный уголь поступает на охлаждение в водоохлаждаемый барабанный вращающийся холодильник 17 и далее поступает в накопительный бункер 21. Из накопительного бункера 21 активированный уголь поступает на сепарационное устройство 23, где от дробленого продукта отсеивается мелкая фракция, поступающая на размол в мельницу 23 для получения порошкообразного активированного угля. Указанная мельница 23 оборудована специальным приспособлением 24 для подготовки мелющих тел. К мельнице 23 подведен продуктоприемный транспортер 25 для подачи порошкообразного угля в дозатор 26 упаковочного приспособления 27 для расфасовки и укупорки осветляющего порошкообразного сорбента. Кондиционная фракция активированного угля с помощью транспортера 28 подается в дозатор 29 упаковочного приспособления 30 для расфасовки и укупорки осветляющего дробленого сорбента. В предлагаемой установке предусмотрено снабжение пиролизной муфельной печи 4, а также дробилок 7, 12, печи дополнительной активации 14 и мельницы 23 потенциалоконверторными устройствами 31 для инициирования принудительно-обусловленного электрозаземления, претерпевающей переработку массы. Used installation in the drawing contains debarking device 1 for removing bark from logs of gas and cutting them into measured chocks. Next placed batching section 2 for the formation of chocks of the necessary stock. Section 2 is associated with a container depot 3 to accommodate the required number of furnace containers. Section 2 is also associated with a pyrolysis muffle furnace 4 of a sectional type for wood drying, as well as combined pyrolysis-activation of the corresponding technological processes and their isothermal exposure. The furnace 4 is served by a container-shunting crane 5. In the service area of the crane 5 there is a platform for cooling containers with coal 6. Next is a vibro-jaw crusher 7 for medium crushing and a two-screen screen 8 for separating the obtained unactivated coal. The backfill fraction (less than 1 mm) is conveyed by conveyor 9 to the dispenser 10 of the packaging device 11 for packing and capping the polydisperse agrosorbent. Unactivated coal from the upper grid is fed to the roller crusher 12 for further refinement and again returned to separation for screen 8. The conditioned fraction is collected in the storage hopper 13, from where it is fed to the inlet of the countercurrent rotary kiln of additional activation 14. The furnace is equipped with a furnace 16, where it is formed during combustion fuel flue gases are heated to the required temperature activator - water vapor. Gases leaving the furnace 14, containing impurities of additional activation gases, are burned in the afterburning furnace 18. The heat of the burned gases is utilized in the recovery boiler 19, into which the prepared water is supplied from the feed system 20. The steam received in the recovery boiler 19 is supplied to the furnace 16 of the furnace additional activation. Activated carbon coming out of the furnace 14 is fed to a water-cooled rotary drum cooler 17 for cooling and then transferred to a storage bin 21. From the storage bin 21, the activated carbon is fed to a separation device 23, where a fine fraction is screened out from the crushed product, which is fed to the mill 23 for grinding obtaining powdered activated carbon. The specified mill 23 is equipped with a special device 24 for the preparation of grinding media. A product receiving conveyor 25 is fed to the mill 23 for feeding powdered coal into the dispenser 26 of the packaging device 27 for packaging and capping the clarifying powder sorbent. The conditioned fraction of activated carbon by means of a conveyor 28 is fed into the dispenser 29 of the packaging device 30 for packaging and capping the clarifying crushed sorbent. The proposed installation provides for the supply of a pyrolysis muffle furnace 4, as well as crushers 7, 12, an additional activation furnace 14 and a mill 23 with potential-converter devices 31 for initiating forced-caused electrical grounding undergoing mass processing.

Примеры осуществления способа. Examples of the method.

Пример 1. Взяли партию леса, образованную бревнами твердой тропической породы - газварин. Отсортировали древесину, выбрав из нее некондиционную гнилую и тонкоствольную (менее 100 мм), исключив также ветки и коренья. Отобранные бревна окорили и разделали на чурки диаметром 120 мм, длиной 250 мм. Полученные чурки загрузили в контейнеры объемом 1,6 м³ каждый, после чего подвергли древесину трехстадийной термообработке. Указанная термообработка включала стадию сушки древесины в состоянии стационарного слоя, стадию пиролиза, совмещенного с активацией твердого остатка парогазами пиролиза древесного вещества и стадии изотермической выдержи полученного недоактивированного угля. Сушку древесины вели в течение 6 часов при температуре обогревающих газов 250^oС, совмещенные пиролиз и активацию вели в течение 4,5 часов при температуре 550^oС. После окончания выделения основной массы летучих продуктов пиролиза произвели изотермическую выдержку углеродного остатка при температуре 750^oС в течение 2,5 часов. Затем произвели охлаждение полученного крупнокускового угля до температуры 50^oС. Охлаждение вели в закрытых контейнерах на открытом воздухе, после чего полуфабрикат выгрузили из контейнеров и подвергли двухстадийному дроблению на виброщековой и валковой дробилках до получения целевой фракции 1 - 3,6 мм. Полученный в результате дробления полуфабрикат подвергли сепарации, в ходе которой от целевой фракции отсеяли мелочь с размером частиц менее 1 мм, используемую в дальнейшем как готовый продукт-агросорбент. Целевую фракцию направили на дополнительную активацию, которую вели в условиях пребывания частиц угля в потоке активатора - водяного пара в течение 1 часа при температуре 800^oС. Количество водяного пара взяли в соотношении 1 : 1 к дополнительно активируемому сорбенту. Теплоноситель в смеси с активатором подавали противотоком к движению сорбента. Для дополнительной активации использовали вращающийся барабан с коэффициентом загрузки 10%. Выход готового продукта составил 85% от первоначальной загрузки (обгар 15%). Полученный активный уголь охладили до температуры 70^oС и подвергли сепарации для отделения мелочи от целевой фракции (1 - 3,6 мм). Полученную мелочь (10%) размололи и получили осветляющий порошкообразный уголь. Целевая фракция активированного угля представляет собой дробленый осветляющий уголь. В ходе совмещенной с пиролизом активации, а также при дроблении, дополнительной активации и размоле, имеющие место технологические переделы подвергли электрозаземлению принудительно-обусловленного характера. Это электрозаземление инициировали потенциалом, соответствующим минимальному уровню в допустимом интервале величин 0,1 В.Example 1. We took a batch of forest formed by logs of tropical hard rock - gazvarin. Sorted wood, choosing from it substandard rotten and thin-stemmed (less than 100 mm), excluding also branches and roots. The selected logs were barked and chopped into chocks with a diameter of 120 mm and a length of 250 mm. The obtained chocks were loaded into containers of 1.6 m ³ each, after which the wood was subjected to a three-stage heat treatment. Said heat treatment included the stage of drying the wood in the state of the stationary layer, the stage of pyrolysis, combined with the activation of the solid residue by gas-vapor pyrolysis steam and the stage of isothermal aging of the obtained unactivated coal. Wood was dried for 6 hours at a temperature of heating gases of 250 ^o С, combined pyrolysis and activation were carried out for 4.5 hours at a temperature of 550 ^o С. After the completion of the isolation of the bulk of volatile pyrolysis products, the carbon residue was isothermally aged at a temperature of 750 ^o С within 2.5 hours. Then, the obtained coarse coal was cooled to a temperature of 50 ^° C. The cooling was carried out in closed containers in the open air, after which the semi-finished product was unloaded from the containers and subjected to two-stage crushing on vibratory jaw and roller crushers to obtain the target fraction of 1 - 3.6 mm. The semifinished product obtained as a result of crushing was subjected to separation, during which fines with a particle size of less than 1 mm were sifted from the target fraction, which was later used as a finished agrosorbent product. The target fraction was directed to additional activation, which was carried out under conditions of the presence of coal particles in the activator stream — water vapor for 1 hour at a temperature of 800 ^° C. The amount of water vapor was taken in a ratio of 1: 1 to the additionally activated sorbent. The coolant in a mixture with an activator was supplied countercurrent to the movement of the sorbent. For additional activation, a rotating drum with a loading factor of 10% was used. The yield of the finished product was 85% of the initial load (burn 15%). The resulting activated carbon was cooled to a temperature of 70 ^o C and subjected to separation to separate the fines from the target fraction (1 - 3.6 mm). The resulting fines (10%) were ground and a clarifying powder coal was obtained. The target fraction of activated carbon is crushed clarifying carbon. In the course of activation combined with pyrolysis, as well as during crushing, additional activation and grinding, the technological conversions taking place subjected to forced-induced electrical grounding. This electrical grounding was initiated by a potential corresponding to a minimum level in an acceptable range of 0.1 V.

Полученные активированные угли подвергли испытаниям, результаты которых в сравнении с характеристиками аналогичных сорбентов из газварина, полученных по традиционной технологии и по способу-прототипу представлены в прилагаемой таблице. The obtained activated carbon was subjected to tests, the results of which are compared with the characteristics of similar sorbents from gazvarin, obtained by traditional technology and the prototype method are presented in the attached table.

Пример 2. Реализующий предложенный способ процесс вели при наличии соответствия всех определяющих его режимов и параметров примеру 1 за исключением того, что напряжение инициирующего принудительно-обусловленное электрозаземление потенциала устанавливали соответствующим максимальному уровню в допустимом интервале величин, в частности, равным 50 В. Example 2. The process that implements the proposed method was carried out if all the modes and parameters that determine it were consistent with Example 1, except that the voltage of the initiating forced-electric grounding potential was set to correspond to the maximum level in the allowable range of values, in particular, equal to 50 V.

Полученные активированные угли подвергли испытаниям, результаты которых в сравнении с характеристиками аналогичных сорбентов из газварина, полученных по традиционной технологии и по способу-прототипу, представлены в таблице. The obtained activated carbon was tested, the results of which are compared with the characteristics of similar sorbents from gazvarin, obtained by traditional technology and the prototype method, are presented in the table.

Пример 3. Реализующий предложенный способ процесс вели при наличии соответствия всех определяющих его режимов и параметров примеру 1 за исключением того, что напряжение инициирующего принудительно-обусловленное электрозаземление потенциала устанавливали соответствующими промежуточному уровню в допустимом интервале величин, в частности, равным 25 В. Example 3. The process that implements the proposed method was carried out if all the modes and parameters determining it were consistent with Example 1, except that the voltage of the initiating forced-electric grounding potential was set to correspond to the intermediate level in the allowable range of values, in particular, equal to 25 V.

Из представленной таблицы видно, что наилучшие результаты были достигнуты при реализации предложенного способа в соответствии с примером 3. From the presented table it can be seen that the best results were achieved when implementing the proposed method in accordance with example 3.

Техническим преимуществом предложенного способа кроме его экономичности является управляемость процесса и возможность получать различные марки активированных углей с низкой зольностью. The technical advantage of the proposed method in addition to its efficiency is the controllability of the process and the ability to obtain various brands of activated carbon with low ash content.

Claims

1. A method of processing activated charcoal wood, including wood pyrolysis, characterized in that the pyrolysis is subjected to hardwood, the pyrolysis is combined with the activation of the solid residue, fine crushing of the accumulated unactivated coal, additional activation of the obtained unactivated coal with water vapor, and final grinding of the part coming out after additional activation of the finished activated carbon, with combined pyrolysis, activation, as well as crushing, an additional asset mation and grinding are carried out during electrical grounding of the processed mass, initiated by a potential with a voltage of 0.1 - 50 V.

2. The method according to p. 1, characterized in that gazvarin is used as solid tropical wood.