[go: up one dir, main page]

RU2449948C1 - Способ получения активного угля - Google Patents

Способ получения активного угля Download PDF

Info

Publication number
RU2449948C1
RU2449948C1 RU2010144160/05A RU2010144160A RU2449948C1 RU 2449948 C1 RU2449948 C1 RU 2449948C1 RU 2010144160/05 A RU2010144160/05 A RU 2010144160/05A RU 2010144160 A RU2010144160 A RU 2010144160A RU 2449948 C1 RU2449948 C1 RU 2449948C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
binder
oxide hydrate
mixing
activation
Prior art date
Application number
RU2010144160/05A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Михайлович Мухин (RU)
Виктор Михайлович Мухин
Сергей Георгиевич Киреев (RU)
Сергей Георгиевич Киреев
Александр Александрович Курилкин (RU)
Александр Александрович Курилкин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2010144160/05A priority Critical patent/RU2449948C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2449948C1 publication Critical patent/RU2449948C1/ru

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области производства активных углей. Способ получения активного угля включает измельчение исходного каменноугольного сырья, его смешение со связующим - каменноугольной смолой и неорганической добавкой - гидратом оксида калия в виде раствора, грануляцию полученной пасты, карбонизацию гранул и их активацию. 20-40% от общего количества гидрата оксида калия вводят предварительно в связующее, а 80-60% - в угольно-смоляную пасту на стадии смешения. Общее количество вводимого гидрата окиси калия предпочтительно составляет 1,2-2,5 мас.%. Предложенный способ позволяет получать активные угли на основе каменноугольного сырья с высокой адсорбционной способностью по парам дихлорэтана, а также сократить время активации до развития заданной суммарной пористости в 2-3 раза. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Description

Изобретение относится к области производства активных углей (АУ) и может быть использовано в электроугольной, графитовой и коксохимической промышленности.
Известен способ получения активного угля на основе каменноугольного бурого угля, включающий его измельчение до фракции 1-2 мм, смешивание полученных зерен с твердым гидроксидом калия или натрия в массовом соотношении 1:1-1:5, карбонизацию, активацию при 600-800°С в течение 1 часа в инертной атмосфере с последующей отмывкой целевого продукта водой, затем раствором кислоты и затем снова водой до нейтральной среды и сушку (см. пат. РФ №2359904, кл. С01В 31/08, опубл. 27.06.2009 г.).
Недостатком данного способа является сложность проведения процесса и большое количество жидких отходов.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения активного угля на основе низкореакционного углеродсодержащего сырья, каменного угля и нефтяных асфальтитов, при котором измельченное исходное сырье смешивают с древесной смолой и раствором гидроксида натрия в соотношении (40-45):(18-20):(33-35):(5-6) до образования однородной пасты; затем смесь гранулируют, полученные гранулы карбонизуют в атмосфере углекислого газа и активируют водяным паром, достигая сокращение времени процесса активации на 20% (см. патент РФ №2013368, кл.С01В 31/08, опубл. 30.05.1994 г.).
Недостатком прототипа является недостаточно существенное сокращение времени активации, а также низкая адсорбционная способность получаемого активного угля по поглощению из воздуха паров дихлорэтана (ДХЭ) на уровне 18-20 мас.%.
Техническим результатом (целью изобретения) является сокращение времени активации и повышение адсорбционной способности получаемого активного угля по парам дихлорэтана.
Поставленная цель достигается предлагаемым способом, включающим измельчение исходного каменноугольного сырья, его смешение со связующим и неорганической добавкой, грануляцию полученной пасты, карбонизацию гранул и их активацию водяным паром, при этом в качестве связующего используют каменноугольную смолу, а в качестве неорганической добавки - гидрат оксида калия, причем 20-40% его количества вводят предварительно в связующее, а 80-60% - в угольно-смоляную пасту на стадии смешения, при этом общее количество вводимого гидрата окиси калия составляет 1,2-2,5 мас.%.
Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в качестве связующего используют каменноугольную смолу, а в качестве неорганической добавки - гидрат оксида калия, причем 20-40% его количества вводят предварительно в связующее, а 80-60% - в угольно-смоляную пасту на стадии смешения, при этом общее количество вводимого гидрата окиси калия составляет 1,2-2,5 мас.%.
Из научно-технической литературы авторам не известен способ получения активного угля, в котором в качестве связующего используют каменноугольную смолу, а в качестве неорганической добавки - гидрат оксида калия, причем 20-40% его количества вводят предварительно в связующее, а 80-60% - в угольно-смоляную пасту на стадии смешения, при этом общее количество вводимого гидрата окиси калия составляет 1,2-2,5 мас.%.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Сокращение времени активирования карбонизированных гранул при использовании в качестве активатора водяного пара по реакции
С+H2O↑=CO↑+Н2
катализируется ионами щелочного металла, входящего в состав гидрата оксида. В то же время более крупная молекула калия внедряется на стадии карбонизации в структуру кристаллита, раздвигая межплоскостные расстояния и разрыхляя структуру кристаллита. Разрыхленные слои активируются гораздо легче, и поэтому суммарный эффект по сокращению времени активации может быть значительно повышен. Однако, вводя гидрат оксида щелочного металла, нужно помнить, что при его низком содержании этот эффект будет незначительным, а большое количество его добавок будет увеличивать обгар поверхности и резко снижать механическую прочность. Многочисленными экспериментами было установлено, что оптимальным количеством добавки КОН для получения необходимого технического результата является 1,2-2,5 мас.%.
Поскольку получение хорошо формуемой пасты связано с обволакиванием как можно большего числа пылинок связующего, то предварительное введение КОН в связующее (каменноугольную смолу) благоприятствует лучшему распределению его в массе гранул, чем при введении гидрата окиси калия в пасту.
Но так как кроме равномерности его распределения необходимо обеспечить большой объем необходимых микропор, формируемых в массе самого каменного угля, то введение другой части необходимого количества щелочи в пасту способствует как раз внедрению калия в межплоскостное пространство кристаллитов, что и приводит к развитию микропор оптимальных размеров для поглощения паров дихлорэтана. Для повышения адсорбционной способности по парам ДХЭ, относящегося к среднекипящим растворителям (температура кипения от 60 до 100°С), необходимо развитие достаточного объема крупных микропор (с размером 1,0-1,4 нм).
Способ осуществляется следующим образом.
Берут измельченный до размера менее 100 мкм каменный уголь и дозируют его в смеситель. Затем готовят связующее (каменноугольную смолу) путем нагрева его в реакторе с мешалкой до температуры 50-75°С и в разогретое связующее дозируют KОН в виде водного раствора с концентрацией 40 мас.%, причем количество гидрата оксида калия должно составлять 20-40% от его общего содержания. Включают мешалку и ведут перемешивание связующего и KОН в течение 15-20 минут. Затем включают лопастный смеситель, в который предварительно была загружена каменноугольная пыль, и дозируют туда связующее с добавкой KОН. Соотношение каменноугольной пыли и связующего выдерживают в пропорции 70:30. После 3-5 минут перемешивания в смеситель дозируют остальное количество KОН (80-60% от его общего содержания) в виде водного раствора с концентрацией 40 мас.%. Перемешивание продолжают еще 15-20 минут до получения однородной пасты. Общее количество вводимого гидрата оксида калия должно составлять 1,2-2,5 мас.%. Затем включают шнековый гранулятор, на котором установлены фильеры с диаметром отверстий 1-5 мм, и проводят формование полученной пасты. Выходящие из шнекового гранулятора гранулы сушат в потоке горячего воздуха при температуре 80-100°С в течение 1,0-1,5 часа. Сухие гранулы карбонизуют при температуре 450°С со скоростью нагрева до этой температуры 10-12°С/мин и обезлетучивают при температуре 750°С. Активацию осуществляют при температуре 870°С перегретым водяным паром, подаваемым из расчета 5-7 кг на 1 кг АУ до развития суммарной пористости 0,8-1,0 см3/г.
Сокращение времени активации до развития заданной суммарной пористости (0,8-1,0 см3/г) составило 40-60% по сравнению со временем активации такого же образца без добавки гидрата оксида калия. Адсорбционная способность по парам ДХЭ полученного активного угля составила 35-50 мас.%.
Определение размеров микропор и других типов пор производится путем измерения изотерм адсорбции с последующим расчетом параметров микропор по уравнению Дубинина-Радушкевича (см. Кельцев Н.В. «Основы адсорбционной техники». - М.: Химия, 1984. - с.31, 32, 65-68).
Определение суммарного объема пор проводится по ГОСТ 17219-71 «Метод определения суммарного объема пор по воде».
Определение адсорбционной способности по парам ДХЭ проводится на динамическом приборе, описанном в монографии Мухина В.М. (Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. «Активные угли России». - М.: Металлургия, 2000. - с.146) при следующих условиях:
- температура воздуха 25°С;
- длина слоя 10 см;
- скорость воздушного потока 0,2 м/с;
- концентрация дихлорэтана 20 мг/л.
Проскок дихлорэтана фиксируется хроматографически.
Пример 1.
Берут 7 кг измельченного каменного угля марки СС (ГОСТ Р 51588-2000) и помещают его в камеру двухлопастного смесителя. Затем в реактор заливают 3 кг каменноугольной смолы (КУС) (ГОСТ 14-7-100-89), нагревают ее до температуры 50-75°С. Берут 24 г щелочи и растворяют в 36 мл воды с получением раствора KОН с концентрацией 40 мас.%. Полученный раствор KОН дозируют в реактор и включают мешалку. Перемешивание ведут 15-20 минут. Включают лопастный смеситель, в котором загружена каменноугольная пыль, и дозируют туда связующее (каменноугольную смолу) с добавкой KОН. После 3-5 минут перемешивания в смеситель добавляют приготовленный заранее раствор, содержащий 96 г KОН в виде водного раствора с концентрацией 40 мас.%, при этом общее количество введенного KОН составляет 1,2 мас.%. Перемешивание продолжают 15-20 минут до получения однородной пасты. Включают шнековый гранулятор, на котором установлены фильеры с диаметром отверстий 3 мм, и проводят формование пасты. Полученные гранулы сушат в потоке горячего воздуха при температуре 80-100°С в течение 1-1,5 ч. Сухие гранулы карбонизуют при температуре 450°С со скоростью нагрева 10-12°С/мин и обезлетучивают при температуре 750°С. Активацию осуществляют при температуре 870°С перегретым водяным паром, подаваемым из расчета 5-7 кг на 1 кг АУ до развития суммарной пористости 0,92 см3/г.
Сокращение времени активации до развития заданной суммарной пористости (0,92 см3) составило 40% по сравнению со временем активации такого же образца без добавки гидрата оксида калия. Адсорбционная способность полученного активного угля по парам ДХЭ составила 35 мас.%.
Пример 2.
Осуществление способа, как в примере 1, за исключением того, что количество вводимого KОН составляет 2,5 мас.%, что потребовало его введение в КУС в количестве 100 г, а в пасту - 150 г. Полученный активный уголь имел адсорбционную способность по парам дихлорэтана 42 мас.%, а сокращение времени активации до развития заданной суммарной пористости (0,92 см3/г) составило 50% по сравнению со временем активации такого же образца без добавки гидрата оксида калия.
Пример 3.
Осуществление способа, как в примере 1, за исключением того, что количество вводимого KОН составляет 1,8 мас.%, что потребовало его введение в КУС в количестве 54 г, а в пасту - 126 г. Полученный активный уголь имел адсорбционную способность по парам дихлорэтана 50 мас.%, а сокращение времени активации до развития заданной суммарной пористости (0,92 см3/г) составило 60% по сравнению со временем активации такого же образца без добавки гидрата оксида калия.
Предлагаемый способ позволяет в 2-3 раза сократить время активации до достижения заданной суммарной пористости и повысить адсорбционную способность получаемого активного угля по парам дихлорэтана на 15-30% по сравнению с прототипом (см. патент РФ №2013368, кл. С01В 31/08, опубл. 30.05.1994 г.).
Введение гидрата оксида калия в каменноугольную смолу обеспечивает равномерность развития микропористой структуры во всем объеме гранул. При этом, если его количество, введенное в смолу, составляет менее 20 мас.%, то наблюдается недостаточная равномерность его распределения, тем самым снижается адсорбционная способность и увеличивается время развития суммарной пористости. А в случае введения в смолу количества исходного KОН более 40 мас.% происходит преимущественно развитие крупных макропор, являющихся балластами и дающих низкую адсорбционную способность по ДХЭ.
Введение свыше 80 мас.%, общего KОН в угольно-смоляную композицию на стадии пастоприготовления приводит к развитию как и необходимых микропор, так и более крупных мезопор с размером более 2 нм, имеющих более низкий адсорбционный потенциал, и следовательно, снижается адсорбционная способность по дихлорэтану. В случае внесения в угольно-смоляную композицию в количестве менее 60 мас.%, общего KОН наблюдается дефицит объема ионов калия для внедрения в межплоскостное пространство кристаллитов.

Claims (2)

1. Способ получения активного угля, включающий измельчение исходного каменноугольного сырья, его смешение со связующим и неорганической добавкой, грануляцию полученной пасты, карбонизацию гранул и их активацию, отличающийся тем, что в качестве связующего используют каменноугольную смолу, а в качестве неорганической добавки - гидрат оксида калия в виде водного раствора, причем 20-40% гидрата оксида калия вводят предварительно в связующее, а 80-60% - в угольно-смоляную пасту на стадии смешения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общее количество вводимого гидрата окиси калия составляет 1,2-2,5 мас%.
RU2010144160/05A 2010-10-29 2010-10-29 Способ получения активного угля RU2449948C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144160/05A RU2449948C1 (ru) 2010-10-29 2010-10-29 Способ получения активного угля

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010144160/05A RU2449948C1 (ru) 2010-10-29 2010-10-29 Способ получения активного угля

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2449948C1 true RU2449948C1 (ru) 2012-05-10

Family

ID=46312234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010144160/05A RU2449948C1 (ru) 2010-10-29 2010-10-29 Способ получения активного угля

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2449948C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534248C1 (ru) * 2013-05-30 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический универистет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева)" Способ получения гранулированного активного угля
RU2578147C1 (ru) * 2015-02-13 2016-03-20 Открытое акционерное общество "Сорбент" Способ получения углеродного молекулярного сита
RU2829815C1 (ru) * 2024-02-26 2024-11-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Способ получения активного угля

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769359A (en) * 1985-09-24 1988-09-06 The British Petroleum Company P.L.C. Process for the production of adsorbent carbon
WO1994000382A1 (en) * 1992-06-19 1994-01-06 Calgon Carbon Corporation Activated carbon by treatment of lignites with potassium and/or sodium hydroxide or salts and adsorption therewith
RU2072319C1 (ru) * 1990-07-09 1997-01-27 Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Способ получения гранулированного активного угля
RU2083491C1 (ru) * 1995-12-20 1997-07-10 Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Способ получения активного угля
RU2174949C1 (ru) * 2001-01-05 2001-10-20 Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" Способ получения активного угля
RU2344075C1 (ru) * 2007-11-09 2009-01-20 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Способ получения активного угля
RU2359904C1 (ru) * 2008-04-28 2009-06-27 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Способ получения пористого углеродного материала из бурого угля

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769359A (en) * 1985-09-24 1988-09-06 The British Petroleum Company P.L.C. Process for the production of adsorbent carbon
RU2072319C1 (ru) * 1990-07-09 1997-01-27 Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Способ получения гранулированного активного угля
WO1994000382A1 (en) * 1992-06-19 1994-01-06 Calgon Carbon Corporation Activated carbon by treatment of lignites with potassium and/or sodium hydroxide or salts and adsorption therewith
RU2083491C1 (ru) * 1995-12-20 1997-07-10 Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" Способ получения активного угля
RU2174949C1 (ru) * 2001-01-05 2001-10-20 Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" Способ получения активного угля
RU2344075C1 (ru) * 2007-11-09 2009-01-20 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Способ получения активного угля
RU2359904C1 (ru) * 2008-04-28 2009-06-27 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Способ получения пористого углеродного материала из бурого угля

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534248C1 (ru) * 2013-05-30 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический универистет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева)" Способ получения гранулированного активного угля
RU2578147C1 (ru) * 2015-02-13 2016-03-20 Открытое акционерное общество "Сорбент" Способ получения углеродного молекулярного сита
RU2829815C1 (ru) * 2024-02-26 2024-11-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) Способ получения активного угля
RU2832065C1 (ru) * 2024-04-09 2024-12-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ получения гранулированного активированного угля

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. Development of activated carbon pellets using a facile low-cost binder for effective malachite green dye removal
US20230127268A1 (en) Lignin-based hierarchical porous carbon with high specific surface area and preparation method and application thereof
Deng et al. Preparation of activated carbons from cotton stalk by microwave assisted KOH and K2CO3 activation
Deng et al. Optimization of preparation of activated carbon from cotton stalk by microwave assisted phosphoric acid-chemical activation
Teng et al. Preparation of activated carbon from bituminous coal with phosphoric acid activation
Yue et al. Preparation of fibrous porous materials by chemical activation: 1. ZnCl2 activation of polymer-coated fibers
Hu et al. Novel activation process for preparing highly microporous and mesoporous activated carbons
Yang et al. Preparation and properties of phenolic resin-based activated carbon spheres with controlled pore size distribution
Zhang et al. Preparation of activated carbon from sawdust by zinc chloride activation
CN102698724B (zh) 一种汽油蒸汽吸附用活性炭的生产方法
JP3746509B1 (ja) 球状活性炭及びその製造法
RU2449948C1 (ru) Способ получения активного угля
CN108557820A (zh) 一种cod高去除率竹质活性炭的制备方法
CN110203930A (zh) 一种活性炭及其制备方法
JP2025087554A (ja) 炭素質材料及びその製造方法、吸着フィルター、浄水器カートリッジ、浄水器、並びに水浄化設備
Joshi et al. Synthesis and characterization of sugarcane bagasse based activated carbon: effect of impregnation ratio of zncl2
WO2012006973A1 (de) Verfahren zur herstellung von kohlenstoff-schaumstoffen
JP7602327B2 (ja) 吸着材
RU2344075C1 (ru) Способ получения активного угля
RU2057067C1 (ru) Способ получения активного угля
KR101145131B1 (ko) 구형 활성탄소
JP2024180445A (ja) 吸着材
RU2412112C1 (ru) Способ получения активного угля
RU2829815C1 (ru) Способ получения активного угля
RU2362734C1 (ru) Способ получения активного угля

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131030

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171030

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20201123