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procédé perfectionné pour la production de carbone activé.
La présente invention se rapporte à la production de carbone activé,
Suivant l' invention on produit du carbone activé. par un procédé qui comprend le traitement du carbone ou d'une matière carbonée dans un gaz en cours de combustion.
L'un des buts de la présente invention est d'employer une matière carbonée relativement peu coûteuse, telle que le poussier de charbon, pour la production de carbone activé ou décolorant) non seulement comme source de carbone mais aussi comme source de chaleur dans un procéda par combustion interne, @
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de façon que le poussier de charbon puisse, en brûlant, main- tenir la température nécessaire et que les produits de combus- tion puissent réagir avec le charbon carbonisé pour produire du carbone activé.
Suivant l'invention on obtient le carbone activé par un procédé dans lequel on chauffe la matière première qui fournit le carbone qu'il s'agit d'activer, en l'introduisant dans un gaz ou une vapeur en voie de combustion.
La matière première qui fournit le carbone à activer peut comprendre des matières carbonées ( par exemple du char- bon bitumineux) qui, lorsqu:on les chauffe dégagent des gaz combustibles, et ces derniers constituent des gaz ou vapeurs en voie de combustion mentionnés ci-dessus.
Suivant une autre caractéristique de l'invention on ob- tient du carbone activé par un procédé dans lequel une ma- tiare carbonée, par exemple le charbon bitumineux est injec- tée sous forme pulvérisée avec une quantité limitée d'air à l'aide ou non d'un gaz ou d'une vapeur carbonée dans une chambre de combustion chauffée.
Suivant l'invention, ce gaz ou cette vapeur, ou l'at- mosphère de la chambra de combustion peuvent être rendus acides, par exemple, en Introduisant de l'acide dans la matière première avant le traitement thermique. L'acide peut être avantageusement introduit, directement dans la chambre de combustion.
Suivant l'invention la chambre de combustion peut avoir la forme d'un four allongé de section transversale arrondie et la matière carbonée y est injectée tangentiellement,
Suivant l'invention, on refroidit ou on éteint brus- quement la matière activée par exemple par 1'introduction d'un jet d'eau) en un point de la chambre de combustion si- @
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tué au-delà de la zone de combustion, de telle manière que la carbone activé peut être refroidi ou éteint aussitôt que l'activation est terminée.
L'appareil pour réaliser le procédé suivant l'invention peut avantageusement comprendre un tube ou chambre de section transversale arrondie disposé soit horizontalement soit ver- ticalement et pourvu à l'une des extrémités d'une tuyère à travers laquelle on peut introduire un jet de gaz combustible sous pression et/ou une matière carbonée pulvérisée au moyen d'un courant d'air sous pression. Les parois de la chambre de combustion sont de préférence garnies d'une matière réfrac- taire susceptible de favoriser la combustion superficielle, De préférence, on emploie aussi des dispositifs pour régler la quantité de matière pulvérisée introduite par le courant d'air.
L'extrémité de sortie de la chambre de réaction peut être pourvue d'un éjecteur à vapeur ou autre dispositif semblable au moyen duquel les résidus de carbone sont expulsés,
En utilisant un dispositif pour faire varier l'arrivée de l'air, du gaz et du combustible pulvérisé et/ou, en faisant varier la pression dans la chambre, de même qu'en graduant convenablement la quantité de matière carbonée, on peut obte- nir dans le tube les conditions qui assurent les meilleurs résultats, On peut produire une ocmbustion plus intense en chauffant préalablement l'air et on peut aussi introduire un second jet d'air et de gaz dans la chambre en tout point ap- proprié en-dessous de la première entrée si la chaleur obtenue par la combustion de la matière carbonée est insuffisante pour produire la température nécessaire à l'activation.
Le dessin annexé montre schématiquement une disposition du four da combustion propre à remplir le but de l'invention.
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sur ce dessin, 10 est une chambre de combustion de ferme cylindrique garnie de briques réfractaires il et enfermée dans une enveloppe métallique 12. Une ouverture 13 est diri- gée tangentiellement aux parois circulaires de la chambre 10.
Une trémie 14 est destinée à recevoir la matière pulvérisée qui est amenée dans le tube 18 par un transporteur à vis 15 actionne par l'intermédiaire d'une transmission à vitesse variable 16 par un moteur 17. De l'air comprimé est intro- duit au moyen d'un tuyau 19 pour rencontrer la matière pul- vérisée à sa sortie du tuyau 18 et l'injecter dans la chara- bre de combustion. Un tuyau 20 est également utilisé pour introduire un gaz combustible. Le tube 21 sert à introduire dans la chambre de combustion un acide provenant d'un raser- voir et dont l'admission est réglée par le robinet 32. Les matières activées sont retirées ou éjectées par l'ouverture 23 et distribuées dans de l'eau contenue dans un réservoir 27 à l'aide d'une crépine de distribution 24.
Un tuyau d'as- piration 25 est employé pour retirer la matière activée et l'amener à un filtre-presse ou autre dispositif non repré- Santé' dans le but d'en éliminer l'eau. Les gaz résiduaires sont formés en grande partie d'oxyde de carbone qu'on laisse s'échapper par le tuyau 26. Une ouverture 28 peut aussi être ménagée en un point de la chambre de combustion situé da telle manière que le carbone activé puisse etre refroidi ou éteint, aussitôt que son activation est terminée, par l'in- troduction d'un jet d'eau.
L'endroit précis où ce jet doit être introduit dépend des dimensions de l'appareil employé et de la pression à laquelle les matières combustibles sont in- troduites ainsi que des quantités relatives d'air, de gaz combustibles et de matière carbonée formant la jet. Toutefois,
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11 est facile de déterminer exactement l'emplacement pour, des conditions données quelconques car un emplacement trop rapproché de la zône de combustion donne lieu à un produit insuffisamment activé, tandis qu'un emplacement trop éloigné de la zone de combustion ne donne pas un bon rendement.
Un exemple du procédé réalisé dans un appareil tel que à celui qui vient d'être décrit est donné ci-après. Du char- bon menu ayant passé à travers un tamis à mailles 200 fut in- troduit dans un tube 18 à raion de 3/4 oz. (21 gr.env.) par minute avec 1/2 pied cube par minute ( env.0,014 m3/min) de gaz de houille( provenance du South London) introduit par le tuyau 20 dans un jet d'air injecté par un tuyau 19 dans une chambre de combustion 10 à raison de 4 à 41/2 pieds cubes par minute environ 0,110 à 0,125 mètres cubes/min.) et aune pression de 23 livres par pouce carré (environ 1,60k par cm2).
Avant d'introduire le charbon menu on avait chauffé l'appareil à la chaleur du rouge clair par la combustion de gaz de houil- le (admis par un tuyau 20) et d'air seulement. Le diamètre de la chambre de combustion était de 3 pouces (7,5cm) et la longueur de 4 pieds ( 1,20 m). Le mélange combustible fut injecté tangentiellement et le carbone résiduaire fut lavé dans une solution diluée d'acide sulfurique, séché et ensuite traité de nouveau en l'introduisant dans la chambre de combus- tion au lieu du charbon menu comme décrit précédemment.
On a trouvé ultérieurement qu'au lieu de carboniser le charbon en une opération distincte et de le traiter ensuite par un acide avant le procédé d'activation proprement dit on peut exécuter la procédé entier en une seule opération et introduire l'acide directement dans la chambre de combustion, par exemple par le tuyau 21, le courant étant réglé de manière à produire
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un simple égouttage de l'acide dans une mesure suffisante pour rendre l'atmosphère de la chambre de combustion distinc- tement acide.
En outre., en injectant le charbon tangent tellement, on a trouvé qu'il était possible d'éviter l'emploi de gaz cora- bustible dès que le tube était chauffé au rouge, car la combustion des produits volatils du charbon avec l'air intro- duit donnait une chaleur suffisante pour maintenir la tem- pérature nécessaire.'
Dans un autre exemple, l'appareil employé était le même que celui déjà décrit et représenté sur le dessin annexé, sauf que le diamètre du tube était de 12" (30 cm et la lon- gueur de 8' environ ( 2,40 m.env.) L'opération fut réalisée comme suit:
On chauffa d'abord la chambre de réaction jusqu'à, une température d'environ 800 à 1000 C en brûlant du gaz com- bustible avec de l'air, on coupa l'arrivée de gaz combusti- ble et on injecta du charbon menu passé au tamis à mailles 200 avec de l'air dans la proportion de 4 os. (113 gr.env.)de charbon menu pour 15 pieds cubes ( 0,4 m3) d'air par rainute, On laissa. tomber de l'acide chlorhydrique goutte à goutte par 21 et on acheva la réaction en une seule opération, en opé- rant de cette manière on obtint un résidu de carbone dans le fond de l'appareil, dans la proportion d'environ 20% du char- bon menu introduit. Il fut constaté que ce charbon résiduaire était fortement activé et qu'il équivalait en qualité aux meilleurs produits de carbone activé ou décolorant.
REVENDICATIONS.
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improved process for the production of activated carbon.
The present invention relates to the production of activated carbon,
According to the invention, activated carbon is produced. by a process which comprises treating carbon or a carbonaceous material in a burning gas.
One of the objects of the present invention is to employ a relatively inexpensive carbonaceous material, such as charcoal dust, for the production of activated or bleaching carbon) not only as a carbon source but also as a heat source in a fuel cell. proceeded by internal combustion, @
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so that the charcoal dust can, on burning, maintain the necessary temperature and the products of combustion can react with the charred charcoal to produce activated carbon.
According to the invention, activated carbon is obtained by a process in which the raw material which provides the carbon to be activated is heated, by introducing it into a gas or vapor in the process of combustion.
The raw material which provides the carbon to be activated may include carbonaceous materials (eg bituminous coal) which, when heated, give off combustible gases, and these constitute the combustion gases or vapors mentioned above. above.
According to another characteristic of the invention, activated carbon is obtained by a process in which a carbonaceous material, for example bituminous coal, is injected in pulverized form with a limited quantity of air using or not a carbonaceous gas or vapor in a heated combustion chamber.
According to the invention, this gas or vapor, or the atmosphere of the combustion chamber can be made acidic, for example, by introducing acid into the raw material before the heat treatment. The acid can advantageously be introduced directly into the combustion chamber.
According to the invention, the combustion chamber may have the shape of an elongated furnace with a rounded cross section and the carbonaceous material is injected therein tangentially,
According to the invention, the activated material is cooled or suddenly extinguished, for example by the introduction of a water jet) at a point in the combustion chamber if- @
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killed beyond the combustion zone, so that the activated carbon can be cooled or extinguished as soon as the activation is complete.
The apparatus for carrying out the process according to the invention can advantageously comprise a tube or chamber of rounded cross section arranged either horizontally or vertically and provided at one end with a nozzle through which a jet of water can be introduced. pressurized fuel gas and / or a carbonaceous material atomized by means of a stream of pressurized air. The walls of the combustion chamber are preferably lined with a refractory material capable of promoting surface combustion. Preferably, devices are also employed for controlling the quantity of pulverized material introduced by the air stream.
The outlet end of the reaction chamber may be provided with a steam ejector or other similar device by means of which carbon residues are expelled,
By using a device to vary the arrival of air, gas and pulverized fuel and / or, by varying the pressure in the chamber, as well as by suitably graduating the quantity of carbonaceous material, it is possible to obtain - set the conditions in the tube which ensure the best results. A more intense ocmbustion can be produced by heating the air beforehand and a second jet of air and gas can also be introduced into the chamber at any appropriate point by - below the first entry if the heat obtained by the combustion of the carbonaceous material is insufficient to produce the temperature necessary for activation.
The accompanying drawing shows schematically an arrangement of the combustion furnace suitable for fulfilling the object of the invention.
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in this drawing 10 is a cylindrical farm combustion chamber lined with refractory bricks 11 and enclosed in a metal casing 12. An opening 13 is directed tangentially to the circular walls of the chamber 10.
A hopper 14 is intended to receive the pulverized material which is fed into the tube 18 by a screw conveyor 15 operated via a variable speed transmission 16 by a motor 17. Compressed air is introduced. by means of a pipe 19 to meet the material sprayed as it exits from the pipe 18 and inject it into the combustion chamber. A pipe 20 is also used to introduce a combustible gas. The tube 21 serves to introduce into the combustion chamber an acid coming from a shaver, the admission of which is regulated by the valve 32. The activated materials are withdrawn or ejected through the opening 23 and distributed into the gas. water contained in a tank 27 using a distribution strainer 24.
A suction pipe 25 is employed to remove the activated material and convey it to a filter press or other non-approved device for the purpose of removing water therefrom. The waste gases are formed largely of carbon monoxide which is allowed to escape through pipe 26. An opening 28 can also be made at a point in the combustion chamber located in such a way that activated carbon can be released. cooled or switched off, as soon as its activation is complete, by the introduction of a water jet.
The precise place where this jet must be introduced depends on the dimensions of the apparatus employed and the pressure at which the combustible materials are introduced as well as the relative quantities of air, combustible gases and carbonaceous material forming the jet. . However,
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It is easy to determine the exact location for any given conditions because a location too close to the combustion zone results in an insufficiently activated product, while a location too far from the combustion zone does not give a good result. yield.
An example of the process carried out in an apparatus such as that which has just been described is given below. Fine charcoal which had passed through a 200 mesh screen was introduced into a 3/4 oz tube 18. (Approx. 21 gr.) Per minute with 1/2 cubic foot per minute (approx. 0.014 m3 / min) of coal gas (from South London) introduced through pipe 20 in a jet of air injected through a pipe 19 in a combustion chamber 10 at a rate of 4 to 41/2 cubic feet per minute about 0.110 to 0.125 cubic meters / min) and at a pressure of 23 pounds per square inch (about 1.60k per cm2).
Before introducing the fine charcoal, the apparatus had been heated to the heat of light red by the combustion of coal gas (admitted by a pipe 20) and air only. The diameter of the combustion chamber was 3 inches (7.5cm) and the length 4 feet (1.20m). The combustible mixture was injected tangentially and the residual carbon was washed in a dilute solution of sulfuric acid, dried and then treated again by feeding it into the combustion chamber instead of the fine coal as previously described.
It was subsequently found that instead of carbonizing the carbon in a separate operation and then treating it with an acid before the actual activation process, the entire process can be carried out in a single operation and the acid introduced directly into the gas. combustion chamber, for example through pipe 21, the current being adjusted so as to produce
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simply draining off the acid to a sufficient extent to make the atmosphere in the combustion chamber distinctly acidic.
In addition, by injecting the coal so tangent, it has been found that it is possible to avoid the use of combustible gas as soon as the tube is red hot, since the combustion of the volatile products of the coal with the the air introduced gave sufficient heat to maintain the required temperature.
In another example, the apparatus employed was the same as that already described and shown in the accompanying drawing, except that the diameter of the tube was 12 "(30 cm and the length of about 8 '(2.40 m). .env.) The operation was carried out as follows:
The reaction chamber was first heated to a temperature of about 800 to 1000 C by burning combustible gas with air, the supply of combustible gas was shut off and coal was injected. menu passed through a 200 mesh sieve with air in the proportion of 4 bones. (Approx. 113 gr.) Of fine charcoal for 15 cubic feet (0.4 m3) of air per channel. drop hydrochloric acid drop by drop by 21 and the reaction was completed in a single operation, operating in this way a carbon residue was obtained in the bottom of the apparatus, in the proportion of about 20% of the charcoal menu introduced. This waste carbon was found to be highly activated and to be equivalent in quality to the best activated or bleaching carbon products.
CLAIMS.
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