RU2307070C2 - Method of production from the rice husk of the amorphous silicon dioxide - Google Patents
Method of production from the rice husk of the amorphous silicon dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307070C2 RU2307070C2 RU2005122317/15A RU2005122317A RU2307070C2 RU 2307070 C2 RU2307070 C2 RU 2307070C2 RU 2005122317/15 A RU2005122317/15 A RU 2005122317/15A RU 2005122317 A RU2005122317 A RU 2005122317A RU 2307070 C2 RU2307070 C2 RU 2307070C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- husk
- silicon dioxide
- air
- rice husk
- Prior art date
Links
- 239000010903 husk Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 title claims abstract description 16
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 title claims abstract description 16
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 11
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 title 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 27
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims abstract description 15
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 238000005325 percolation Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N butane;propane Chemical compound CCC.CCCC HOWJQLVNDUGZBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 description 1
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 description 1
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства высокочистого аморфного диоксида кремния (ДК). Предлагается метод безотходного, энергосберегающего производства ДК из рисовой шелухи (РШ).The invention relates to the field of production of high-purity amorphous silicon dioxide (DC). The method of non-waste, energy-saving production of recreation centers from rice husks (RS) is proposed.
Уровень техникиState of the art
Известно несколько способов получения аморфного ДК из РШ, позволяющих получать конечный продукт различной степени чистоты.There are several methods for producing amorphous DC from RS, which allow to obtain the final product of varying degrees of purity.
1. По патенту Индии №148538, опубликованному 28.03.1981 г., РШ обрабатывают 0,3-6 - нормальным раствором неорганических кислот при 100°С в течение 0,2-12 часов, фильтруют, сушат и сжигают на воздухе при 750°С. В результате получают ДК с чистотой не выше 98%.1. According to Indian patent No. 148538, published March 28, 1981, RS is treated with 0.3-6 - normal inorganic acid solution at 100 ° C for 0.2-12 hours, filtered, dried and burned in air at 750 ° FROM. The result is a DC with a purity of not higher than 98%.
2. По патенту ФРГ №2416291, кл. С04В, начиная с температуры 100°С, РШ нагревают со скоростью 25 К/мин; в интервале температур 200-450°С нагрев производят в отсутствие воздуха, а в интервале 450-700°С - в присутствии воздуха или водяного пара. В результате получают аморфный ДК с чистотой не выше 98%.2. According to the patent of Germany No. 2416291, class. С04В, starting from a temperature of 100 ° С, the RS is heated at a speed of 25 K / min; in the temperature range 200-450 ° C, heating is carried out in the absence of air, and in the range of 450-700 ° C in the presence of air or water vapor. The result is an amorphous DC with a purity of not higher than 98%.
3. По патенту Великобритании №1508825, МКИ С01В 33/12 рекомендуется нагрев в диапазоне 200-250°С со скоростью 10-40 К/мин; окислительный обжиг ведут при температуре не выше 900°С. В результате получают ДК.3. According to UK patent No. 1508825, MKI C01B 33/12, heating is recommended in the range of 200-250 ° C at a speed of 10-40 K / min; oxidative firing is carried out at a temperature not exceeding 900 ° C. The result is a DC.
4. По патенту Китая №86-104705, кл. С01В 33/113 температура окислительного обжига не должна превышать 600°С, что надежно обеспечивает получение аморфного ДК.4. According to Chinese patent No. 86-104705, CL С01В 33/113, the temperature of oxidative calcination should not exceed 600 ° С, which reliably ensures the production of amorphous DC.
5. По патентам Индии №№159066, 159017, МКИ С01В 33/12 температура окончания процесса окислительного обжига не должна превышать 700°С, а процесс ведут в присутствии пара. Получают аморфный ДК кремния с чистотой не выше 99%.5. According to Indian patents Nos. 159066, 159017, MKI СВВ 33/12, the temperature of the end of the oxidative firing process should not exceed 700 ° C, and the process is carried out in the presence of steam. Get amorphous silicon DC with a purity of not higher than 99%.
6. По патенту России №2061656 рисовую шелуху промывают водой и/или раствором минеральной кислоты, затем обугливают на воздухе при 120-500°С, после чего полученную золу измельчают и подвергают окислительному обжигу в условиях кипящего слоя при 500-800°С. Получают аморфный диоксид кремния с удельной поверхностью до 370 м2/г и содержанием основного вещества до 99,99%.6. According to Russian patent No. 2061656, rice husk is washed with water and / or a solution of mineral acid, then carbonized in air at 120-500 ° C, after which the resulting ash is crushed and subjected to oxidative roasting in a fluidized bed at 500-800 ° C. Amorphous silicon dioxide is obtained with a specific surface area of up to 370 m 2 / g and a basic substance content of up to 99.99%.
7. По патенту России №2144498 рисовую шелуху подвергают кислотному травлению, промывке водой, сушке, предварительному сжиганию в закрытом реакторе с отсосом дыма и улавливанием аморфного углерода, размолу и окислительному сжиганию последовательно в токе воздуха и кислорода, причем предварительное сжигание ведут одновременно с размолом и перемешиванием, отсос дыма ведут через охлаждаемый лабиринтный фильтр и воду и/или цеолит или другой адсорбент, окислительное сжигание ведут сначала в токе воздуха до исчезновения видимого процесса горения, а затем в токе кислорода в течение 20-60 мин при постоянном перемешивании. По изобретению получают аморфный диоксид кремния с чистотой 99-99,99%.7. According to Russian patent No. 2144498, rice husk is subjected to acid etching, washing with water, drying, preliminary burning in a closed reactor with smoke exhaust and trapping of amorphous carbon, grinding and oxidative burning sequentially in a stream of air and oxygen, and preliminary burning is carried out simultaneously with grinding and mixing, the smoke is exhausted through a cooled labyrinth filter and water and / or a zeolite or other adsorbent, oxidative combustion is carried out first in an air stream until the visible burning process disappears I, then in a stream of oxygen for 20-60 min with continuous stirring. According to the invention amorphous silica is obtained with a purity of 99-99.99%.
Известны способы, описанные в патентах РФ №№2061656 и 2144498, по которым получают аморфный диоксид кремния с чистотой 99,9%. Процессы включают в себя рассев РШ, промывку в холодной воде, выщелачивание в 0,01-0,1-нормальном горячем растворе серной кислоты, промывку в горячей воде, промывку в холодной воде, сушку при 105-120°С, предварительное сжигание при 200-500°С, размол, окислительное сжигание при температуре 700-780°С с подачей воздуха или кислорода, рассев. При этом скорость подъема температуры не должна превышать 25 К/мин, а продолжительность окислительного отжига 0,5-2 часа.Known methods described in the patents of the Russian Federation No. 2061656 and 2144498, which receive amorphous silicon dioxide with a purity of 99.9%. Processes include sieving RS, washing in cold water, leaching in a 0.01-0.1 normal hot sulfuric acid solution, washing in hot water, washing in cold water, drying at 105-120 ° С, preliminary burning at 200 -500 ° C, grinding, oxidative combustion at a temperature of 700-780 ° C with the supply of air or oxygen, sieving. The rate of temperature rise should not exceed 25 K / min, and the duration of oxidative annealing is 0.5-2 hours.
Следуя способам, описанным в вышеприведенных патентах, хотя и можно получить высокочистый аморфный диоксид кремния, но заявленные процессы требуют использования чистого кислорода, что делает эти способы дорогими и небезопасными. Кроме того, требование к продолжительности стадии окислительного отжига 0,5-2 часа реализуется только в периодическом режиме, а отнюдь не в непрерывном, что резко снижает производительность заявленных процессов и их экологичность. Разделение процесса окисления углеводородов шелухи риса на отдельные самостоятельные технологические этапы - предварительного сжигания и стадии окислительного отжига не позволяют простыми способами улавливать и очищать дымовые газы от пыли и газов (СО, NO2, SO2) и снизить их количество в выбросах в атмосферу до уровня норм ПДК простыми и недорогостоящими способами.Following the methods described in the above patents, although it is possible to obtain highly pure amorphous silicon dioxide, the claimed processes require the use of pure oxygen, which makes these methods expensive and unsafe. In addition, the requirement for the duration of the stage of oxidative annealing of 0.5-2 hours is realized only in a periodic mode, and by no means in a continuous mode, which sharply reduces the productivity of the declared processes and their environmental friendliness. The separation of the process of oxidation of rice husk hydrocarbons into separate independent technological stages - pre-combustion and oxidative annealing stages do not allow for simple methods to capture and clean flue gases from dust and gases (CO, NO 2 , SO 2 ) and reduce their amount in atmospheric emissions to MPC standards in simple and inexpensive ways.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ, описанный в патенте РФ №2245300, кл. С01В 33/12. Способ включает непрерывную загрузку шелухи, предпочтительно прошедшей предварительную обработку (промывку, сушку), в реактор, непрерывное проведение в реакторе пиролиза рисовой шелухи, а затем сжигание углеродистого остатка пиролиза. Пиролиз проводят, подавая в реактор, в верхнюю его часть, составляющего пиролизную печь, окислительный газ-теплоноситель, например продукты горения пропан-бутановой горелки, при температуре от 200 до 600°С. Подачу окислительного газа-теплоносителя осуществляют тангенциально во внутренней трубе пиролизной печи с тем, чтобы обеспечить вихревое движение шелухи в газовом потоке и вынос пиролизованной шелухи из пиролизной печи. На выходе из пиролизной печи производят отделение пиролизованной шелухи от газового потока и выводят последний из печи. Затем проводят сжигание углеродистого остатка пиролиза в нижней части реактора (в цилиндрической печи с внешним подогревом) в токе воздуха в режиме фильтрующего слоя при температуре от 600 до 1200°С. Продукт выгружают из нижней части реактора. В зону выгрузки продукта подается воздух в количестве, достаточном для полного окисления углеродистого остатка пиролиза. Поток газообразных продуктов сгорания углерода выводятся из реактора совместно с газообразными продуктами сгорания, выводимыми из зоны обжига.Closest to the claimed technical solution is the method described in the patent of the Russian Federation №2245300, class. СВВ 33/12. The method includes continuously loading the husk, preferably pre-treated (washing, drying), into the reactor, continuously carrying rice husk in the pyrolysis reactor, and then burning the carbon pyrolysis residue. The pyrolysis is carried out by feeding into the reactor, in the upper part of the pyrolysis furnace, an oxidizing heat carrier gas, for example, products of the combustion of a propane-butane burner, at a temperature of from 200 to 600 ° C. The supply of oxidizing heat carrier gas is carried out tangentially in the inner tube of the pyrolysis furnace in order to ensure the vortex movement of the husk in the gas stream and the removal of the pyrolyzed husk from the pyrolysis furnace. At the exit from the pyrolysis furnace, pyrolyzed husks are separated from the gas stream and the latter is removed from the furnace. Then, the carbonaceous pyrolysis residue is burned in the lower part of the reactor (in a cylindrical furnace with external heating) in a stream of air in the filter layer mode at a temperature of 600 to 1200 ° C. The product is discharged from the bottom of the reactor. Air is supplied to the product discharge zone in an amount sufficient to completely oxidize the carbon residue of pyrolysis. The flow of gaseous products of carbon combustion is removed from the reactor together with gaseous products of combustion discharged from the firing zone.
Необходимо отметить, что предлагаемые технологии не используют возможности тепловой утилизации образующихся на стадиях предварительного и окислительного сжигания продуктов пиролиза и газификации. Кроме того, эти способы не предлагают эффективных способов управления температурой в зоне горения углеродистого остатка.It should be noted that the proposed technologies do not use the possibilities of thermal utilization of pyrolysis and gasification products formed at the stages of preliminary and oxidative combustion. In addition, these methods do not offer effective methods for controlling the temperature in the combustion zone of the carbon residue.
Из вышесказанного следует, что известные способы получения диоксида кремния из РШ недостаточно рациональны и экологически небезопасны либо требуют сложных и дорогостоящих систем очистки.From the foregoing, it follows that the known methods for producing silicon dioxide from RS are not rational and environmentally unsafe or require complex and expensive purification systems.
Целью предлагаемого изобретения является получение из РШ аморфного ДК с чистотой до 99,99% и удельной поверхностью до 400 м2/г в непрерывном, безотходном, энергосберегающем и экологически чистом процессе.The aim of the invention is to obtain from RS amorphous DC with a purity of up to 99.99% and a specific surface area of up to 400 m 2 / g in a continuous, waste-free, energy-saving and environmentally friendly process.
Поставленная цель достигается тем, что переработку РШ проводят в непрерывном процессе путем последовательного осуществляемых: пиролиза органических составляющих РШ, предварительного выжигания углерода при температуре, не превышающей 850°С, и последующего дожигания остаточного углерода в токе воздуха.This goal is achieved in that the processing of the RS is carried out in a continuous process by successively carried out: pyrolysis of the organic components of the RS, preliminary burning of carbon at a temperature not exceeding 850 ° C, and subsequent afterburning of the residual carbon in the air stream.
РШ загружают в реактор, подают в реактор воздух, последовательно проводят в реакторе пиролиз органической части рисовой шелухи, сжигание углеродистого остатка пиролиза при температуре от 500 до 850°С, затем выгружают продукт; для чего в реакторе организуют последовательное перемещение шелухи от зоны загрузки через среднюю зону в зону выгрузки, а подачу воздуха в реактор и вывод из реактора газообразных продуктов пиролиза и горения осуществляют таким образом, чтобы создать поток газа в направлении, противоположном перемещению шелухи, причем для организации зон пиролиза, предварительного сжигания и дожигания воздух подают в реактор распределенно - часть воздуха подают в зону выгрузки, а часть - в среднюю зону, а газообразные продукты пиролиза и горения выводят из зоны загрузки.RS is loaded into the reactor, air is supplied to the reactor, the pyrolysis of the organic part of the rice husk is sequentially carried out in the reactor, the carbon residue of pyrolysis is burned at a temperature of from 500 to 850 ° C, then the product is discharged; why, in the reactor, the sequential movement of the husk from the loading zone through the middle zone to the discharge zone is organized, and the air is fed into the reactor and the gaseous products of pyrolysis and combustion are removed from the reactor in such a way as to create a gas flow in the direction opposite to the movement of the husk, and for organizing zones of pyrolysis, preliminary combustion and afterburning, air is supplied to the reactor in a distributed manner - part of the air is fed to the discharge zone, and part to the middle zone, and gaseous products of pyrolysis and combustion from the boot zone.
Для поддержания температуры в реакторе в предписанных пределах (от 500 до 850°С) совместно с воздухом, подаваемым в среднюю часть реактора, в реактор также подают водяной пар и/или двуокись углерода. При этом относительное количество подаваемого пара и/или двуокиси углерода увеличивают в случае, если максимальная температура превосходит верхний предел и, напротив, уменьшают, когда максимальная температура оказывается ниже нижнего предела. Водяной пар и двуокись углерода при высокой температуре реагируют с углеродом, образовавшимся при пиролизе РШ, с поглощением тепла. Тем самым обеспечивается поддержание температуры не выше 850°С, при которой не происходит кристаллизация аморфного диоксида кремния. Водяной пар, подаваемый в реактор, предпочтительно может быть получен при сушке РШ. Последнюю предпочтительно сушат до влажности не выше 30%. Тем самым уменьшаются общие энергозатраты на проведение процесса.To maintain the temperature in the reactor within the prescribed range (from 500 to 850 ° C), water vapor and / or carbon dioxide are also supplied to the reactor together with the air supplied to the middle part of the reactor. In this case, the relative amount of supplied steam and / or carbon dioxide is increased if the maximum temperature exceeds the upper limit and, conversely, is reduced when the maximum temperature falls below the lower limit. Water vapor and carbon dioxide at high temperature react with the carbon formed during the pyrolysis of RS, with the absorption of heat. This ensures that the temperature is maintained no higher than 850 ° C, at which crystallization of amorphous silicon dioxide does not occur. The steam supplied to the reactor can preferably be obtained by drying the RS. The latter is preferably dried to a moisture content of not higher than 30%. This reduces the overall energy consumption for the process.
Для обеспечения более равномерного выжигания органических составляющих РШ предпочтительно РШ загружают в реактор в смеси с диоксидом кремния. Тем самым обеспечивается более равномерная термическая обработка каждой частицы РШ. На одну тонну шелухи добавляют до 90 тонн диоксида кремния. Большее разбавление шелухи диоксидом кремния нерационально, поскольку снижает общую производительность реактора.To ensure a more uniform burning of the organic components of the RF, preferably the RF is loaded into the reactor in a mixture with silica. This ensures a more uniform heat treatment of each RS particle. Up to 90 tons of silicon dioxide are added per tonne of husk. A greater dilution of the husk with silicon dioxide is irrational, since it reduces the overall performance of the reactor.
Доля воздуха, подаваемого в зону выгрузки продукта, предпочтительно составляет от 0,1 до 2 тонн воздуха на тонну загружаемого в реактор материала. Указанное количество воздуха, с одной стороны, обеспечивает достаточное количество кислорода для окисления остаточного углерода, не окисленного в средней зоне реактора, а с другой - не приводит к чрезмерно быстрому охлаждению продукта, при котором углерод не успевает выгореть.The proportion of air supplied to the product discharge zone is preferably from 0.1 to 2 tons of air per ton of material loaded into the reactor. The specified amount of air, on the one hand, provides a sufficient amount of oxygen to oxidize residual carbon that is not oxidized in the middle zone of the reactor, and on the other hand, does not lead to excessively fast cooling of the product, in which carbon does not have time to burn out.
Предпочтительно продукт выгружают из реактора при температуре не выше 100°С. Охлаждение продукта обеспечивается за счет подачи в зону разгрузки воздуха.Preferably, the product is discharged from the reactor at a temperature not exceeding 100 ° C. Product cooling is ensured by supplying air to the discharge zone.
Перед термической переработкой РШ предпочтительно проводят ее кислотную обработку растворами минеральных кислот: соляной, серной или азотной. Подобная обработка позволяет вымыть из РШ минеральные соли (натрия, калия, кальция, железа и др.), что позволяет получить высокочистый диоксид кремния. Предпочтительно кислотную обработку проводят в режиме перколяции водного раствора кислоты сквозь слой РШ. Перколяционный режим кислотной обработки обеспечивает экономию кислоты и увеличивает производительность процесса. Поскольку в условиях кислотной обработки возможно протекание кислотного гидролиза органических составляющих РШ, предпочтительно отбираемый гидролизат может быть использован для получения побочных товарных продуктов: фурфурола, глюкозы, ксилита и других. Одновременно кислотный гидролиз повышает производительность термической переработки РШ, поскольку при этом уменьшается количество органической массы, которую необходимо окислить при термической переработке. Предпочтительно обработку шелухи водным раствором минеральной кислоты ведут до убыли массы исходной шелухи не менее 10%.Before thermal processing of RS, it is preferably carried out its acid treatment with solutions of mineral acids: hydrochloric, sulfuric or nitric. Such a treatment allows washing mineral salts from sodium (sodium, potassium, calcium, iron, etc.), which makes it possible to obtain high-purity silicon dioxide. Preferably, the acid treatment is carried out in the mode of percolation of an aqueous acid solution through a RS layer. The percolation mode of the acid treatment provides acid savings and increases the productivity of the process. Since acid hydrolysis of organic components of RS is possible under the conditions of acid treatment, preferably the selected hydrolyzate can be used to produce by-products of the market: furfural, glucose, xylitol, and others. At the same time, acid hydrolysis increases the productivity of thermal processing of RS, since this reduces the amount of organic matter that must be oxidized during thermal processing. Preferably, the treatment of the husk with an aqueous solution of mineral acid leads to a decrease in the mass of the original husk of at least 10%.
При термической переработке РШ, т.е. при пиролизе и выжигании углерода, образуются пиролизные газы и продукты неполного окисления углерода, в том числе окись углерода. Для обеспечения экологической чистоты процесса надо дожечь выделяемые горючие газы при подаче дополнительного воздуха. Предпочтительно их следует сжигать в каком-либо энергетическом устройстве, например в паровом котле, где калорийность пиролизных газов может быть использована для выработки энергии.In the thermal processing of RS, i.e. during the pyrolysis and burning of carbon, pyrolysis gases and products of incomplete oxidation of carbon are formed, including carbon monoxide. To ensure the environmental cleanliness of the process, it is necessary to burn out the combustible gases emitted when additional air is supplied. Preferably, they should be burned in some kind of energy device, such as a steam boiler, where the calorific value of pyrolysis gases can be used to generate energy.
Сжигание в энергетическом устройстве газообразных продуктов пиролиза и продуктов горения шелухи позволяет обеспечить без дополнительных энергозатрат источник водяного пара и двуокиси углерода, необходимых для подачи в среднюю зону реактора. Поскольку в дымовом газе, получаемом в энергетическом устройстве, содержится достаточно как водяного пара, так и двуокиси углерода, дымовые газы из котла, после того как они частично охладились в котле, можно подавать в среднюю часть реактора (зону предварительного выжигания) совместно с воздухом.The burning of gaseous pyrolysis products and husk combustion products in an energy device allows providing, without additional energy consumption, a source of water vapor and carbon dioxide necessary for supplying to the middle zone of the reactor. Since the flue gas produced in the energy device contains enough water vapor and carbon dioxide, the flue gases from the boiler, after they have partially cooled in the boiler, can be supplied to the middle part of the reactor (pre-burning zone) together with air.
Далее изобретение иллюстрируется на следующем примере:The invention is further illustrated by the following example:
РШ гидролизовали при 120°С в 0,1-нормальном водном растворе серной кислоты до убыли массы по сухому веществу 16%. Далее рисовую шелуху промывали водой и сушили до остаточной влажности 7%. Затем в экспериментальном вертикальном шахтном реакторе диаметром 78 мм проводили термическую переработку РШ. РШ малыми порциями подгружали в загрузочное устройство реактора. Воздух в реактор подавали двумя потоками: в нижнюю часть реактора 50% и 50% - в среднюю часть. В среднюю часть реактора подавалась также двуокись углерода в объемном отношении к воздуху 3 к 1. Газообразные продукты выводили из верхней части реактора. Максимальная температура в реакторе поддерживалась в пределах от 750 до 780°С.The RS was hydrolyzed at 120 ° C in a 0.1-normal aqueous solution of sulfuric acid to a dry matter mass loss of 16%. Next, the rice husk was washed with water and dried to a residual moisture content of 7%. Then, in the experimental vertical shaft reactor with a diameter of 78 mm, thermal processing of RS was carried out. RS was loaded in small portions into the reactor loading device. Air was supplied to the reactor in two streams: 50% to the lower part of the reactor and 50% to the middle part. Carbon dioxide was also supplied to the middle part of the reactor in a volumetric ratio to air of 3 to 1. Gaseous products were removed from the upper part of the reactor. The maximum temperature in the reactor was maintained in the range from 750 to 780 ° C.
Твердый продукт непрерывно выгружали из нижней части реактора при температуре 60°С. Продукт представлял собой белоснежный порошок. Выход продукта составил 16,8% от массы исходной РШ. Эмиссионно-спектральный анализ продукта показал содержание примесей в полученном диоксиде кремния менее 0,02%. Рентгеноструктурный анализ подтвердил аморфную структуру диоксида кремния. Удельная поверхность полученного диоксида кремния составила 320-360 м2/г.The solid product was continuously discharged from the bottom of the reactor at a temperature of 60 ° C. The product was a snow-white powder. The product yield was 16.8% of the mass of the original RS. Emission spectral analysis of the product showed an impurity content in the obtained silica of less than 0.02%. X-ray diffraction analysis confirmed the amorphous structure of silicon dioxide. The specific surface area of the obtained silica was 320-360 m 2 / g.
Настоящее изобретение описано без ограничений и допускает дальнейшие усовершенствования в его общих рамках.The present invention has been described without limitation and is subject to further improvements in its general framework.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005122317/15A RU2307070C2 (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Method of production from the rice husk of the amorphous silicon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005122317/15A RU2307070C2 (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Method of production from the rice husk of the amorphous silicon dioxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005122317A RU2005122317A (en) | 2007-01-20 |
| RU2307070C2 true RU2307070C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=37774533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005122317/15A RU2307070C2 (en) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | Method of production from the rice husk of the amorphous silicon dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307070C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013032365A1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рисилика" | Method for producing amorphous silicon dioxide from rice husk |
| RU2637011C1 (en) * | 2017-03-10 | 2017-11-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Экологическое природопользование" | Method for producing amorphous silicon dioxide and amorphized product obtained according to method |
| RU2725255C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-06-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method of producing silicon dioxide |
| RU2734919C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-10-26 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") | Protective layer catalyst, method of its preparation and use |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102653406A (en) * | 2012-01-05 | 2012-09-05 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | Comprehensive utilization method of amorphous-silica-containing biomass |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2026375C1 (en) * | 1991-05-30 | 1995-01-09 | Тлеугабулов Сулейман Мустафьевич | Method of application of metal coating of dispersed material and plant for its accomplishment |
| US5503931A (en) * | 1993-05-10 | 1996-04-02 | Goodman, Sr.; Elstun F. | Moisture absorbing material and methods of production |
| RU2061656C1 (en) * | 1994-08-29 | 1996-06-10 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method of producing amorphous silicon dioxide from rice husk |
| RU2106304C1 (en) * | 1996-09-23 | 1998-03-10 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method of preparing water-soluble silicates from rice husk ashes |
| RU2144498C1 (en) * | 1999-02-01 | 2000-01-20 | Земнухова Людмила Алексеевна | Method of preparing highly pure amorphous silicon dioxide and carbon from rice husk |
| RU2144897C1 (en) * | 1997-10-14 | 2000-01-27 | Карминский Валерий Давидович | Wastes storage method |
| RU2000119047A (en) * | 1999-07-21 | 2002-08-20 | Юнг Бок КИМ | METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS, SUBSTITUTES OF PLASTICS, FROM NATURAL MATERIALS |
| US6444186B1 (en) * | 2000-01-28 | 2002-09-03 | Chk Group, Inc. | Composition and method of forming low-carbon, amorphous siliceous ash from siliceous waste material |
| WO2002092507A1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-11-21 | Process Management, Inc. | Process for production of high purity amorphous silica from biogenic mateial |
| RU2245300C1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Method of reworking silicon-containing vegetable raw material and plant for realization of this method |
-
2005
- 2005-07-14 RU RU2005122317/15A patent/RU2307070C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2026375C1 (en) * | 1991-05-30 | 1995-01-09 | Тлеугабулов Сулейман Мустафьевич | Method of application of metal coating of dispersed material and plant for its accomplishment |
| US5503931A (en) * | 1993-05-10 | 1996-04-02 | Goodman, Sr.; Elstun F. | Moisture absorbing material and methods of production |
| RU2061656C1 (en) * | 1994-08-29 | 1996-06-10 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method of producing amorphous silicon dioxide from rice husk |
| RU2106304C1 (en) * | 1996-09-23 | 1998-03-10 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method of preparing water-soluble silicates from rice husk ashes |
| RU2144897C1 (en) * | 1997-10-14 | 2000-01-27 | Карминский Валерий Давидович | Wastes storage method |
| RU2144498C1 (en) * | 1999-02-01 | 2000-01-20 | Земнухова Людмила Алексеевна | Method of preparing highly pure amorphous silicon dioxide and carbon from rice husk |
| RU2000119047A (en) * | 1999-07-21 | 2002-08-20 | Юнг Бок КИМ | METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS, SUBSTITUTES OF PLASTICS, FROM NATURAL MATERIALS |
| US6444186B1 (en) * | 2000-01-28 | 2002-09-03 | Chk Group, Inc. | Composition and method of forming low-carbon, amorphous siliceous ash from siliceous waste material |
| WO2002092507A1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-11-21 | Process Management, Inc. | Process for production of high purity amorphous silica from biogenic mateial |
| RU2245300C1 (en) * | 2003-12-24 | 2005-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Method of reworking silicon-containing vegetable raw material and plant for realization of this method |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013032365A1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рисилика" | Method for producing amorphous silicon dioxide from rice husk |
| RU2488558C2 (en) * | 2011-09-01 | 2013-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рисилика" | Method of producing high-purity amorphous microsilica from rice husks |
| RU2637011C1 (en) * | 2017-03-10 | 2017-11-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Экологическое природопользование" | Method for producing amorphous silicon dioxide and amorphized product obtained according to method |
| RU2725255C1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-06-30 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Method of producing silicon dioxide |
| RU2734919C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-10-26 | Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (АО "ВНИИ НП") | Protective layer catalyst, method of its preparation and use |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005122317A (en) | 2007-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2488558C2 (en) | Method of producing high-purity amorphous microsilica from rice husks | |
| US8309052B2 (en) | Carbon heat-treatment process | |
| CA2841563C (en) | Operational conditions and method for production of high quality activated carbon | |
| CN103130222B (en) | Method for preparing activated carbon from semi-coke and device used in same | |
| JP2013253252A (en) | Method for steam reforming carbonaceous material | |
| CN104174265A (en) | Method for reducing NOx in high-temperature calcination by SCR denitration technology adopting carbon-series reduction agent. | |
| CN101691493A (en) | External combustion internally heated coal carbonization furnace | |
| RU2307070C2 (en) | Method of production from the rice husk of the amorphous silicon dioxide | |
| CN104211271A (en) | Two-section sludge gas-generating treatment method and two-section sludge gas-generating treatment device | |
| JPH03500420A (en) | Purification of raw material gas | |
| JP4680588B2 (en) | Carbon black pellet drying | |
| CN116929053B (en) | Clay calcined color control method | |
| CN114307033A (en) | Waste salt drying and pyrolyzing system and method | |
| CN202297141U (en) | Carbonization and activation integrated furnace | |
| CN204714530U (en) | Wood material exempts from the charcoal activation equipment of external heat one one-step physical method preparing active carbon | |
| EP2387545B1 (en) | Coal heat-treatment process and system | |
| CN212362811U (en) | A device for greatly increasing production and reducing nitrogen in a dry production line | |
| JP2004189788A (en) | Preparation method of pyrolignous acid or bamboo vinegar and carbonizing furnace | |
| CN109929640B (en) | Method and system for producing clean coal by power plant power generation coupling | |
| US9109801B2 (en) | Coal heat-treatment process and system | |
| KR101275436B1 (en) | Production of activated char using hot gas | |
| CN109929575B (en) | Method and system for producing clean coal by power plant power generation coupling | |
| CN205590304U (en) | Oxidation carbomorphism system of flue gas inner loop | |
| CN220339062U (en) | Clay Calcining System | |
| CN109305681A (en) | The technique of dangerous waste active carbon and biological material manufacture active carbon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080715 |