CS212777B2

CS212777B2 - Method of manufacturing active carbon

Info

Publication number: CS212777B2
Application number: CS766353A
Authority: CS
Inventors: Michael Robinson; David B Mobbs; Kirit Talati
Original assignee: Laporte Industries Ltd
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1982-03-26
Also published as: DE2644520A1; AU500660B2; IT1076485B; SE419979B; JPS5244789A; CA1075664A; PL103785B1; BE846898A; GB1552112A; NL7610871A; US4102812A; FR2326381B1; FR2326381A1; SE7610887L; AU1797076A

Description

Vynález se týká způsobu výroby aktivního uhlí.

Aktivního uhlí se běžně používá jako adsorpčního činidla v plynných a kapalných soustavách. Alespoň pro některá použití je výhodné, má-li aktivní uhlí zrnitou podobu. Zrnité aktivní uhlí se hodí například pro použití v adsorpčních kolonách a podobných zařízeních, v nichž se má nechat plyn nebo- kapalina procházet ložem- aktivního uhlí. Je důležité, .aby zrnité aktivní uhlí bylo schopno· vydržet při různých způsobech dopravy materiálu, používaných v takovýchto zařízeních, a při regeneraci aktivního uhlí, prováděné po částečné .nebo úplné ztrátě adsorpční schopnosti uhlí. Zrnité aktivní uhlí by rovněž mělo mít vysokou specifickou adsorpční kapacitu na jednotku objemu, aby výlohy na· dopravu .a pořizovací náklady na zařízení byly co nejnižší.

V patentovém· spisu USA č. 3 483 134 se popisuje příprava aktivního uhlí, majícího uvedené vlastnosti. Při způsobu, popsaném. v uvedeném patentovém spisu, se lesklé živičné černé uhlí rozmělňuje nárazy v . přítomnosti proudu vzduchu tak dlouho·, až zrnění částic dosáhne tohoto složení: alespoň 60 hmotnostních o/o částic projde sítem o velikosti ck 74 μΐη a .alespoň 25 hmotnostních proč, částic projde sítem o velikosti ok

0,044 mm; k jemně práškovému uhlí. .se přidá 1 až 10 hmotnostních '% . vztaženo -na suché uhlí, obilniny, . která se .. rozpadne . při teplotě v rozmezí cd 104 °C do teploty tepelného . zpracování, cbsah vlhkosti . jemně práškového uhlí se upraví na hodnotu 2,5 až 11 hmotnostních %, vztaženo na suché uhlí, z jemně práškového ' uhlí se vylisují brikety v uzavřené fo’mě pod 'tlakem za těchto podmínek: tam, kde . obsah těkavých složek uhlí je vyšší než 38 hmotnostních °/o, se použije tlaku nad 34,47 MPa: kde .obsah těkavých složek v uhlí je nižší než 38 hmotnostních °/o, použije se tlaku vyššího než 68,9 MPa. Takto slisované uhlí se pak tepelně zpracuje při teplotě v rozmezí od 121° Celsia do 425 °C, která nepřevyšuje teplotu aglomerace uhlí, po dobu nejméně 4 hodin, přičemž během tepelného zpracování uhlí a obilnina exothermně reagují, načež se získané brikety rozmělní na granule a ty se pak aktivují.

Patent USA č. 3 483 134 uvádí, že. některé význaky výše uvedeného způsobu jsou obzvláště důležité k dosažení požadovaného výsledku.

Jedním z těchto význaků je použití lesklého živičného uhlí, které sestává převážně z vltritu a klaritu, a které má nízký . obsah popelovin a „vysoký“ obsah těkavých podí lů. ,,Vysokým“ obsahem se zde rozumí obsah v rcizmezí 28 až 46 hmotnostních %, zejména 39 až 42 hmotnostních ’%, vztaženo na hmotnostní množství sušiny. Dalším význakem je vpravení potenciální chemické energie do uhlí před tepelnou reakcí rozrušením makromolekul a vytvořením volných valencí. Aby se toho dosáhlo*, nestačí uhlí rozemlít některou z běžných metod, kterou se získají jemně práškové částice. Místo toho je nutné rozrušit částice nárazem, a proto je podstatné, aby se použilo* nárazového mlýnu.

Výhodným mlýnem je Raymondův mlýn, jímž cirkuluje vzduch. Tento vzduch částice ochlazuje presto, že nárazem vzniká velké množství tepla, a unáší rozemletý produkt z mlýna. Přídavek obilniny vykonává velmi důležitou funkci urychlením tepelného zpracování, které by bez přísady obilniny vyžadovalo· nejméně 9 hodin. Zpracovat uhlí teplem i mnohem méně účinným způsobem by bez této přísady vyžadovalo podstatně déle trvající tepelné zpracování, než je zapotřebí při provádění způsobu podle výše uvedeného! patentu. Lisování se musí provádět v uzavrené lisovací komoře a výsledné tablety se s výhodou nejprve rozmělní к získání granulí pro výše popsané tepelné zpracování.

Vynález se týká způsobu výroby snadno tepelně zpracovatelných a aktivovatelných uhelných granulí z uhlí bez použití mnoha speciálních opatření, která jsou jinak nutná, aby se zlepšila schopnost granulí к tepelnému zpracování а к aktivování, kterážto opatření jsou význakem dosavadního stavu techniky.

• Podstata způsobu výroby aktivního uhlí podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že se alespoň mírně spékavé uhlí o obsahu alespoň 25 hmotnostních % těkavých podílů, vztaženo na základ bez popelovin, alespoň. 50 hmotnostních °/o vázaného uhlíku a až 6 hmotnostních % popelovin mele, získané částice uhlí se spěchují za vzniku a-glómerátů, které se granulují, získané granule se oxidují, zoxidované granule se karbonizují a pak aktivují, přičemž se mletí provádí vzájemnými nárazy částic uhlí na sebe vlivem vysoké rychlosti proiudu přehřáté vodní páry o teploty v rozmezí od 423 К do 673 K.

Výhody, jichž se dosáhne způsobem podle vynálezu, jsou tyto:

1. Pcužije-li se středně až vysoce spékavého uhlí, není nutné použít pojivá, n*a. rozdíl od dosavadního stavu techniky; umožňuje to vynechání jednoho stupně zpracování, tj. míšení s pojivém.

2. Částice získané mletím se mohou při teplotě v rozmezí 50 °C až 200 °C spěchovat tím, ze pouze projdou mezi к sobě přitlačovaňými válci, které mohou mít teplotu okolí. Není zapotřebí částice briketovat.

3. Způsobem podle vynálezu je možno/ vyrobit aktivní uhlí i ze slabě spékavého uhlí, i když to může vyžadovat přídavek pojivá. Dosavadní způsoby používají výše až vysoce spékavého uhlí.

4. Při způsobu podle vynálezu není nutné použít některých nutných stupňů postupu, poipsaného v patentovém spisu USA číslo 3 483 134, jako je například déletrvající tepelné zpracování briket v přítomnosti obilniny.

Jemně práškové uhlí může samovolně vzplanout při styku se vzduchem, právě tak jako z něho vyrobené granule, zejména jsou-li horké. Je proto třeba dodržovat běžná bezpečnostní opatření, obvyklá při manipulaci s hořlavými materiály, například zabránit styku se vzduchem tam, kde je toho třeba, během zpracovávání způsobem podle vynálezu.

I když se mletí podle vynálezu, využívající energie tekutiny, může provádět v přítomnosti jakékoliv neoxidující atmosféry schopné zabránit hoření, například v přítomnosti dusíku nebo inertního, plynu, bylo zjištěno, že je obzvláště výhodné provádět mletí v atmosféře přehřáté vodní páry. Teplota přehřáté vodní páry je výhodně v rozmezí od 150 °C do 400 °C, zejména v rozmezí od 250 °C do 350 °C. Použitým mlýnem, využívajícím energie tekutiny, může být kterýkoliv z komerčně dostupných mlýnů tohoto* typu. Příklady vhodných mlýnů jso*u takové mlýny, které pracují pomocí obvodových trysek upravených na průměru mlecí komory, nebo> mlýny, které využívají účinku dvou protilehlých paprsků tekutiny.

Chod mlýnu, využívajícího energie tekutiny, může být řízen tak, aby se dosáhlo požadovaného stupně jemnosti mletí. S výhodou je chod mlýnu seřízen tak, aby méně než 10 hmotnostních %, s výhodou méně než 1 hmotnostní % částic mělo průměr nižší než 1 μπκ Obzvlášť výhodně se uhlí mele tak, aby 90 až 99 hmotnostních % částic uhlí mělo průměr částice mezi 1 ^m a 10 ^m. Distribuce velikosti částic mletého^{1 2 3} uhlí může být sledována použitím/ sít, s výjimkou nejmenších částic, jejichž velikost může být sledována elektronickým zařízením.

Po· rozemletí se částice uhlí pěchují к vytvoření aglomerátů. Je však obzvláště výhodné, vystříhat se použití pojiv a vyrobit aglomeráty za použití středně až vysoce spékavého uhlí, pouze působením tepla a tlaku. Toho je -možno dosáhnout spěchováním částic, získaných mletím¹ v mlýnu využívajícím energie tekutiny, poimocí tlačných válců. Tlačné válce jsou velmi vhodným prostředkem pro -aplikaci tlaku. Jsou-li nevyhřívané, mají poměrně jednoduchou konstrukci a vyznačují se nízkými pořizovacími náklady. Takovéto válce mohou zahrnovat nejméně jeden pár válců upravených tak, že sě otáčejí kolem svých os v opačných smyslech, přičemž se jejich obvody sbližují, až se válce vzájemně dotknou v jedné povrchové přímce. Válce mohou být к sobě tlačeny pomocí hydraulických pístů. Aby se zabránilo nerovnoměrnému tlaku, musí být válce velmi tuhé a proto sestávají z plných válců o průměru až 30 cm i více a o délce až několikanásobku průměru. Vyhřívání těchto válců rovnoměrně po celém jejich válcovacím povrchu je nesnadno proveditelné a vyžaduje značně složito-u konstrukci.

Bylo zjištěno, že u horkých částic uhlí je možno použít nevyhřívaných tlačných válců. Je proto dalším výhodným význakem vynálezu, získávat rozemleté částice z horkých plynů odcházejících z mlýnu, využívajícího energie tekutiny, a nechat je projít mezi nevyhřívanými tlačnými válci. Výhodně je teplota částic při jejich průchodu mezi válci v rozmezí od 50 do 250 °C. S výho-dou je provoz válců řízen tak, aby mezi sebou vyvozovaly přítlačnou sílu alespoň 5,68 kN, s výhodou 5,68 kN až 7,0 kN na 1 cm délky válce v úseku mezi válci. Je možno použít i vyšších sil, avšak bsz znatelného zlepšení vlastností výsledného výrobku.

Aglomerované uhlí, at již ve formě tablet z tabletovacího lisu nebo ve formě briket či vloček, se přemění v granule, tj. v částice, jejichž největší průměr je v rozmezí od 0,25 do 3,0 mm. Výhodným zařízením pro granulování je takové zařízení, jímž se získají. křehké úlomky při minimální tvorbě prachu, jako jsou například vhodné řezací válce.

Tak jako u mnoha jiných způsobů pro; výrobu aktivního uhlí, při nichž se jako suroviny používá uhlí, je výhodné, aby použité uhlí mělo nízký obsah popelovin, který může výhodně činit až 6 hmotnostních %, vztaženo na sušinu, a vysoký obsah vázaného uhlíku, který výhodně činí alespoň 50 hmotnostních %, popřípadě až 65 hmo-tnostních %, vztaženo n'a sušinu. Obzvláštním význakem vynálezu však je, že je možné použít pouze mírně nebo dokonce slabě spékavého uhlí, jak vyplývá z jeho bobtnání podle standardních testů, na rozdíl od vysoce spékavého· uhlí, obvykle nutného pro- takovéto potupy. Vysoce spékavých druhů uhlí je ovšem možno též použít. Avšak nemusí vždy být výhodné použít druhů uhlí majících vysokou bobtnavo-st, a to vzhledem к jejich vysokému obsahu těkavých podílů. Při tepelném zpracování se odstraní těkavé podíly, čímž se může získat uhlí nízké hustoty, mající nevhodně velké póry, které mohou být příčinou malé pevnosti granulí, jestliže -obsah těkavých podílů v uhlí byl příliš vysoký. Může být proto výhodnější použít uhlí s obsahem· těkavých podílů až 40 hmotnostních °/o, například od 25 do 40 hmotnostních proč., vztaženo na sušinu po odečtení popelovin. Níže uvedené, druhy britského- uhlí jsou typioké pro řadu druhů uhlí, vhodných pro použití způsobem podle vynálezu:

Naleziště	'WOOLLEY (BARNSLEY)	MARKHAM (DONC ASTER)	WOLSTANTON l(NEWCASTLE/ /UNDER/LYNE)	BERSHAM CLIPSTONE
Í(WREXHAM)	(MANSFIELD)
voda [hmot. %]	9,0	¹⁰	9,3	8,7 '	10,0
bobtnavost (podle standardních testů)	6,5	2	7	7	6
těkavé podíly, [hmot. %], (vztaženo na sušinu bez popelovin)	34,9	36,0	34,7	37.0	37,3
vázaný uhlík, [hmot. °/o]	59,7	59,0	56,6	53,8	53,1
obsah popelovin, [hmot. %]	3,5	3,5	4,0	5,5	5,2
obsah síry, [hmot. °/o]	1,5	1,5	1,33	1,0	1,0
Bobtnavost je	charakterizována	hodnotou 1 až 9, kde 1 o<značuje nebobtnavé uhlí a 9

označuje značně bobtnající uhlí.

Granule, vyrobené způsobem· podle vynálezu, se přemění v aktivní uhlí třístupňovým zpracováním, zahrnujícím oxidaci, karbonizaci spočívající v postupném' zvyšování teploty oxidovaných granulí za účelem- snížení jejich obsahu těkavých podílů, a aktivaci spočívající v zahřívání při zvýšené teplotě v přítomnosti aktivačního plynu. Oxidace se může provádět v rotační- peci nebo v peci s vícenásobnou nístějí, -avšak nejúčinněji se provádí ve fluidizovaném loži za použití vzduchu jakožto fluidizjačníloni prostředí. Při použití fluidizovanéhb lože se oxidace granulí s výhodou provádí při teplotě v -rozmezí 150 až 250 °C, například v rozmezí 180 až 220 °C, po dobu zejména 30 minut až 3 hodin. Tímto· zpracováním se uhlí stává nebobtnajícím a nespékavým -a zabrání se jeho- tavení během následného zpracování. Oxidace vysoce -spékavého uhlí může být obtížná, avšak bylo zjištěno, že -i- vysoce spékavé druhy uhlí je možno· oxidovat za teploty ve výše uvedeném rozmezí, je-li uhlí ve formě granulí vyrobených způsobem podle vynálezu. Pro ilustraci byl vzorek výše popsaného clipstonského uhlí rozemlet v mlýnu, využívajícím energie tekutiny, za- použití přehřáté vodní páry - podle vynálezu, rozemleté uhlí bylo- spěchováno v nevyhřívaných tlačných válcích, načež bylo -rozmělněno na granule o, průměru 1,0 mm. a ty byly -oxidovány ve fluidizovaném loži při teplotě 200 °C. Po jednohodihové oxidaci se uhlí stalo nebobtnajícím a nespékavým.

Karbonizace uhlí se s výhodoú provádí postupným, zvyšováním teploty oxidovaných granulí na nejméně 800 °C, s výhodou -na 950 °C, vhodně v peci s vícenásobnou nístějí nebo v -rotační peci. Teplota se při této karbonizaci podle vynálezu výhodně zvyšuje poměrně pomalu, to jest s výhodou rychlostí, nepřevyšující 150 °C za 1 minutu, zejména pak rychlostí, nepřevyšující 100 °C za minutu. Rychlost zahřívání nemá dolní mez, ačkoliv použití velmi pomalé rychlosti nepříznivě ovlivňuje hospodárnost postupu. Bylo- zjištěno, že obzvláště výhodnou rychlostí zahřívání je 50· °C za minutu. Toto umožňuje rovnoměrné uvolňování těkavých podílů, takže se v granulích vytvoří rovnoměrná struktura pórů. S výhodou se teplota oxidovaných granulí zvýší ze 400- °C na 950° Celsia rychlostí, nepřevyšující 100 °C za minutu.

Aktivace zahrnuje- zahřívání za zvýšené teploty v přítomnosti aktivačního- plynu, jímž mohou být vodní pára nebo kysličník uhličitý nebo směsi vodní páry a kysličníku uhličitého·. Vhodný aktivační plyn se může získat stechiometrickým spálením, topného oleje nebo plynu. Je-li to- žádoucí, je možno spolu s aktivačním plynem použít dusíku. Aktivace se může provádět buď v pevném nebo ve fluidizovaném loži, přičemž posledně uvedený způsob je výhodný, poněvadž zahrnuje kratší dobu zadržení. Aktivace se může provádět při teplotě -v rozmezí 600 až

1000 °C, s výhodou v rozmezí 850 až 950 °C. Teploty nad 1000°C vedou - ke- zvýšené grafitizaci a k postupnému zmenšování objemu mikropórů. Provádí-li se aktivace- ve fluidizovaném loži, je možno aktivačního plynu použít jako- fluidizačního prostředí. Poměr aktivačního/fluidizačnjho plynu -k hmotnostnímu množství uhlí v loži je!· důležitým parametrem a může být optimalizován tak, aby vyhovoval jak příslušné době setrvání, tak aby do jisté míry -ovládal distribuci velikosti pórů ve výsledném· produktu. Na 1 kg uhelné -suroviny a na 1 hodinu aktivace se výhodně použije 0,2 až 2,00 kg aktivačního plynu. Uhelnou surovinou -se rozumí hmotové množství -mletého uhlí. Je- obzvláště výhodným význakem vynálezu, mlít uhlí využitím· energie tekutiny v atmosféře vodní páry s tím, že vodní pára, odcházející ze mlýnu, využívajícího energie tekutiny, se- může použít v aktivačním- stupni, jestliže se její teplota zvýší na vhodnou úroveň. - Doba trvání aktivačního - zpracování činí- s výhodou 1 až 3 hodiny, použije-li se fluidizovaného lože. Jestliže se použije pevného lože, trvá aktivační stupeň od - 2 do 6 hodin.

Způsobem- podle vynálezu je možno vyrobit granule, -které se -obzvláště snadno tepelně zpracovávají a aktivují a z nichž se získá aktivní uhlí o značné hustotě, -které odolává -rozpadu mechanickými účinky, vyznačuje se vysokým stupněm aktivity jako adsorpční činidlo a obsahuje málo nebo žádné makropóry nad 1 μη, přičemž si udržuje vysoký podíl pórovitost! v rozmezí 0 - až 2 ^m.

Zdánlivá sypná hustota vzorku materiálu, měřená po každém - stupni zpracování způsobeno podle vynálezu, je tato:

po spěchování	1,35 g/cm3
po oxidaci	1,35 g/cm3
po karbonizaci	0,90 g/cm³
po aktivaci	0,66 g/cm³

Postup, jímž se měří zdánlivá sypná hustota uhlí, je tento:

Odvážené množství uhlí (w_sJ se vnese do kalibrovaného - pyknometru (obj. V_nJ při konstantní teplotě a přidá se rtuť - (o hustotě dRj až po značku. Pak se určí hmotnost (w_Fj pyknometru s obsahem. Je třeba dbát toho, aby částice uhlí byly obklopeny rtutí a aby s -sebou nestrhovaly přílišné množství vzduchu. Zdánlivá hustota se určí ze vztahu ________dRWs__________

V_qd^{R +} W + W_s — Wp ,

S přihlédnutím -k přiloženým výkresům je v -dalším popsána výroba včetně zařízení, kterého- je možno- použít při výrobě granulí způsobem podle vynálezu.

Obr. 1 představuje schéma části výrobny až po oxidační stupeň včetně.

Na -obr. 2 je schéma zbývající části výrobny.

Výrobna zahrnuje běžný mlýn 6 na uhlí s drtícími plochami ze zakalené oceli, v němž je možno mlít uhlí na částice o průměru nanejvýš 2 mm. Do mlýnu 6 se uhlí dopravuje dopravníkem 1 z obyčejné .cceli přes pryžový pásový dopravník 2, ' do dvou výsypkových zásobníků 3 a z nich pryžovým pásovým dopravníkem 4 a kapsovým dopravníkem ·5. Za mlýnem 6 na uhlí je upraven mlýn 7, využívající energie tekutiny, do něhož přicházejí částice uhlí z mlýnu 6. V mlýnu 7 se k mletí používá přehřáté vodní páry z kotle 8 na - odpadní teplo.

Částice uhlí, unášené v proudu odcházejícím z mlýnu 7, se od proudu oddělí v cyklónu 9 a z něj přicházejí přímo mezi nevyhřívané tlačné válce 10. Tlačné válce jsou vyrobeny z měkké oceli s malým obsahem uhlíku. Rotační řezné válce 11, upravené tak, že mezi ně přicházejí vločky vycházející z tlačných válců, mají břity z kalené oceli a jsou schopny -rozřezat vločky v granule. Jemné podíly, vznikající při činnosti rotačních řezných válců, se mohou oddělit na. sítu 12 a vracet do^ mlýnu 7, využívajícího energie tekutiny, a granule pokračují přes - sběrnou násypku 13 .a pneumatický výtah 14 do zásobníku 15, kde se skladují - až do oxidace.

Zařízení pro -oxidaci granulí, kterýmžto zpracováním· se stanou nespékavými, zahrnuje vsázkový .reaktor 16 s fluidizovaným ložem, vyložený uhlíkovou ocelí a uvnitř opatřený vodními sprchami pro regulování teploty. V -oxidačním reaktoru se jako fluidizačního plynu používá vzduchu, přiváděného vstupem- 17; produkt se odvádí výstupem 18. Granule se do oxidačního reaktoru přivádějí šnekovým podavačem 19. Oxidované granule se mohou- odvádět vodou chlazeným šnekovým dopravníkem 20 přes násypku 21 a pneumatický výtah 22 do násypky 23, kde zůstanou až do karbonizace. Fluidizační plyn, odcházející z oxidačního reaktoru, se zbaví -stržených- jemných podílů v cyklónu 24, odkud se tyto podíly vracejí do tlačných válců. Od tohoto místa až za - ochlazení karbonizovaných granulí je výrobní zařízení vzduchotěsně uzavřeno, aby - se zabránilo vnikání vzduchu, který by mohl způsobit samovolné vznícení. Plyny, vycházející z cyklónu 24, se vypouštějí do vzduchu.

Karbonizace se provádí v rotační peci 25, v níž koncentrace kyslíku nepřevyšuje 2 -objemová o/o, aby se zabránilo- vznícení. Granule přicházejí do rotační pece přes pryžový pásový dopravník 26, s něhož padají - do šnekového podavače 27. Těkavé podíly z rotační pece -se odvádějí a používají- k vytápění kotle 8 na odpadní teplo; karbonizované granule přicházejí do· chladiče 28, kde se· -ochlazují, aby se zabránilo- jejich vznícení, -a odtud jdou do zásobní násypky 29, kde se skladují před aktivací.

Aktivační zařízení zahrnuje nádobu 30 s fluidizovaným ložem, upravenou pro· vsáz kový provoz. Fluidizovaný plyn je směsí vodní páry získané z mlýnu, využívajícího energie tekutiny, pomocí cyklónu 9, a spalných plynů z olejového hořáku 31, pracujícího bez přebytku vzduchu. Karbonizované granule se přivádějí do aktivátoru- pneumatickým výtahem 32 přes násypku 33 -a šnekový podavač 34. Aktivované granule jdou do chladiče 35 a odtud na síto 36, kam jsou dopravovány šnekovým podavačem· 37 a pneumatickým, dopravníkem 38. Na sítu 36 se vytřiďují -frakce příslušných velikostí, jak je třeba. Odpadní plyny z aktivátoru jdou do cyklónu 39, odkud jsou vedeny do! kotle 8 na odpadní teplo; jemné podíly, získané z cyklónu 39, se zachycují.

Tvrdost granulovaného aktivního· uhlí, vyrobeného způsobem- podle vynálezu, se může měřit dále uvedenou metodou. Základní metoda je popsána v příručce „Encyclopaedia - of Industri-al Chemical Analysis“ (Encyklopedie chemických analýz v průmyslu], nakladatelství Snell - a Ettre 1969, sv. 8, str. 139 -a další; při této- metodě se vzorek uhlí na misce se sítovým dnem: rozmělňuje po 20 minut v třepačce za použití ocelových koulí různého průměru. Hodnota tvrdosti -se získá stanovením hmotnosti jednotlivých frakcí jak původního, tak zkoumaného vzorku, výpočtem hmotnosti částice -o- středním průměru u každého ze vzorků, a procentovým vyjádřením poměru těchto hodnot. Tento test je modifikován -k- získání výsledku, v němž se frakce zkoumaného- materiálu, větší- než 105 μιη vyjádří jakožto- procento hmotnosti celkového- vzorku.

Di^tzribuci - velikosti pórů vyrobeného aktivního uhlí je možno stanovit penetrací -rtutí; zjistí se tím množství pórů o průměruvětším nebo rovnajícím se 40' -um. Ke stanovení distribuce pórů menších velikostí je možno použít vhodného- zařízení, pracujícího na bázi -adsorpce plynu, typu používaného při měření BET -adsorpčních isotherm.

Účinnost aktivního uhlí jakožto adsorpčního činidla je možno posoudit z jeho vodivého čísla a z čísla, získaného -adsoirpcí methylenové modři.

Jódové číslo adsorpčního- -uhlí je možno stanovit takto: Připraví se standardní 0,1 N roztoky jódu a thiosíranu sodného. Do baňky se zátkou se- vnese 1 g uhlí, -rozemletého na částice, které projdou -sítem^ o velikosti •ok 0.044 mm. Do baňky se pak přidá 10 ml 5% kyseliny chlorovodíkové, -obsah baňky se kroužením promíchá, načež se 1 minutu povaří a pak ochladí na teplotu místnosti. Poté se přidá 100 ml roztoku jódu, baňka se zazátkuje, obsah se 30 sekund třepe, načež -se zfil-truje přes W-hatmanův filtrační papír č. 12, - přičemž se prvá část filtrátu vylije do odpadu. Z filtrátu se pak -odpipetuje vzorek 50 ml, který se titruje roztokem thiosíranu sodného za použití škrobu jakožto indikátoru. Titr má být v rozmezí -od 4 do 16 ml. Je-li vně těchto mezí, je třeba hmot11

Ύ’ΤΤ.>' 212 7 7 7 nostní množství vzorku příslušně upravit. Normalita filtrátu je dána vztahem

titr (ml) x 0,1 N
50 .
Podle normality filtrátu se takto:	zvolí faktor
Normalita	Faktor
0,008	1,16
0,01	1,12
0,012	1,09
0,014	1,06
0,016	1,04
0,018	1,02
0,20 0,22	1,00
0,98
0,24	0,97
0,26	0,96
0,28	0,95
0,30	0,94
0,32	0,93
Hodnota jodového čísla je· F	x (počet mg

J2 ' na · počátku minus počet mg Jz určený titraci).

Číslo, ' získané adsorpcí methylenové modři ’ · na adsorpčním uhlí, se může stanovit takto:

Do baňky se vnese 1 g uhlí rozemletého na částice, které projdou sítem, o velikosti ok 0,044 mm. Z byrety se přidá postupně vždy 7 ml vodného 0,1% roztoku methylenové modři a po každém přídavku se směs 1 minutu míchá. Ke konci každého lminutového intervalu se pozoruje výsledné zbarvení suspenze uhlí · vytvořením, skvrny na destičce nebo filtračním· papíru. Zůstane-Li trvale modrá barva, bylo· dosaženo konečného bodu. Výsledky se vyjádří jako, počet miligramů methylenové modři, adsorbovaných 1 g aktivního uhlí.

Vynález je blíže .objasněn dále uvedeným příkladem 1, v němž se granule, vyrobené podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu, zpracují v laboratorním měřítku na zrnité aktivní uhlí, jehož vlastnosti se zkouší výše popsanými testy. Příklady 2 a 3 popisují pro srovnání způsob výroby, který není prováděn podle vynálezu. Příklad 4 opět popisuje způsob výroby aktivního· uhlí podle vynálezu.

Příklad 1

Použije se výše popsaného Woolleyského uhlí, které se nejprve vysuší a rozdrtí na velikost částic pod 1 mm, načež se vsype do mlýnu, využívajícího energie tekutiny, který · pracuje za těchto podmínek:

průměr mlýnu 5,0 cm (6 trysek o průměru 0,5 mm) •rychlost plnění 3 kg/h počáteční velikost pod 1 mm částic uhlí tlak v prstenci tlak v tryskách teplota páry teplota produktu výsledná velikost částic

0,175 MPa

1,05 MPa

300 °C

190 °C nad 38 μπι včetně: 0 % menší než 38 μΐη ale větší neř 10 μπι: 1 % až 10 μπι: 91 % pod3 μηΐ: ............. 8 %

Získaný produkt se ihned vede mezi nevyhřívané válce s hladkým povrchem o průměru 12,5 cm, otáčející se rychlostí 2 ot/min. Válce jsou přitlačovány k sobě silou · 6,23 . . 103 N/l cm. délky válce. Produkt se získá v podobě vloček, přičemž se popřípadě nespojené uhlí vrací zpět -do· mlýna, využívajícího energie tekutiny. Pak se vločky rozmělní, čímž se získají granule o velikosti v rozmezí 0,3 až 3,0 mm. Tepelným zpracováním, zahrnujícím· oxidaci na vzduchu za použití reaktoru o průměru 10 cm· s fluidizovaným ložem, se granule stanou nespékavýml. Oxidace v reaktoru o průměru· 10 cm probíhá po· jednu hodinu při teplotě 200 °C, přičemž se použije dvojnásobného· množství předehřátého vzduchu, než jakého je · třeba k pouhé fluidizaci částic. Karbonizace oxidovaných granulí se dosáhne jejich zahříváním v rotační peci rychlostí 50°C/m.in v rozsahu 400 až 900 °C, čímž se uhlí zbaví těkavých podílů a zvýší se tvrdost produktu. Karbonizované granule se aktivují v reaktoru s fluidizovaným ložem za použití proudu vodní páry v množství 0,8 kg páry na 1 kg původního uhlí a 1 hodinu aktivace, jakožto· fluidizačního plynu, jehož rychlost je dvojnásobná, než jaké je · třeba k pouhé fluidizaci částic. Po dvou hodinách za hřívání při teplotě 950 °C se získá aktivované uhlí o vhodné distribuci velikosti pó-rů. Výsledná tvrdost produktu je 83 % a nelze zjistit žádné makropóry o průměru nad 3 ftm. Adsorpční vlastnosti získaného produktu jsou tyto:

Jodové číslo: 1300 mg Jz/g uhlí

Číslo získané adsorpcí 351 mg methylenomethylenové modři: vé modři/g uhlí

Distribuce velikosti pórů produktu je tato· (v celkové póro^ii^t^s^tt):

nad 3	μπι:			žád	né
3	μΐη až	2	μΐη:	1,5	%
2	μπι až	1	μπι:	9	%
1	um· až 200	nm:	22	%
200	μπι až :	100	nm:	5	%
100	nm· až	40	nm:	10	%
40	nm až	0:		52,5	%

Pro· porovnání jsou dále uvedeny vlastnosti komerčních aktivovaných uhlí:

Číslo získané adsorpcí methylenové modři

Tvrdost v %

Jodové číslo

Chemivron
Filtrasorb 200	65	1000	169
Westvaco· WV-W	70	850	261

Příklady 2 až 4

Markhamské uhlí, jehož vlastnos-ti jsou uvedeny v tabulce na straně 9 popisu, se rozmělní v nárazovém mlýnu a prosejí na sítu o· velikosti ok 45 μΐη. Podle analýzy velikosti částic sestává materiál prošlý sítem z % částic o velikosti pod 38 ^m, o/o částic o velikosti pod 10 μνη.

Tento materiál se za studená peletizuje v nevyhřívaném pístovém lisu bez pojiv tlakem 68 MPa. Výsledné pelety se rozřeží na částice o velikosti 1 až 4 mm a oxidují vzduchem ve fluidizovaném loži při teplotě 200° Celsia po 1 hodinu. Oxidované uhlí se karbonizuje a aktivuje, jak popsáno v příkladu

1, a výsledné aktivní uhlí se vyznačuje vlastuvedenými v následné tabulce ve sloupci označeném „příklad 2“, Postup, popsaný v tomto příkladu, se opakuje s jedinou změnou, že pístový lis pracuje při teplotě 200° Celsia. Vlastnosti výsledného aktivního· uhlí jsou popsány v dále uvedené tabulce ve sloupci, označeném jako „příklad 3“.

Totéž uhlí se rozemele v mlýnu, využívajícím energie · tekutiny, · jak je to popsáno v příkladu · 1, čímž se získá produkt, u něhož mají všechny částice průměr •menší než 38 μ^ιη a u něhož má více než 90 hmotnostních procent částic průměr v rozmezí· 3 až lOjtm. Rozemleté uhlí se pak zpracuje jako v příkladu 2 a vlastnosti získaného aktivního uhlí jsou popsány v následující tabulce ve · sloupci označeném jako „příklad 3“.

TABULKA 3

Příklad

3 4

Jodové číslo		735	405	960
Číslo stanovené adsorpcí methylenové	125	—	169
hmoty
Tvrdost %		46	—	48
Distribuce velikosti pórů,'%
	> 4 ^m	2	—	0
>2 μπι —	4 μΐη	7	—	1
200 nm —	2 рт	27	—	22,5
100 nm —	< 200 nm	4	—	3
40 nm —	< 100 nm	4	—	1,5
	< 40 nm	27	—	44
z celkové pórovitosti %		71	—	72

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims

1. Způsob výroby aktivního uhlí, při němž se alespoň mírně spékavé uhlí o obsahu alespoň 25 hmotnostních · % těkavých podílů, vztaženo na základ bez popelovin, alespoň 50 hmotnostních % vázaného· uhlíku a až 6 hmotnostních % popelovin, mele, získané částice uhlí se spěchují za vzniku aglomerátů, které se granulují, získané granule se oxidují, zoxidované granule se karbonizují a pak aktivují, vyznačující se tím, že se mletí provádí vzájemnými nárazy částic uhlí na sebe vlivem vysoké rychlosti proudu pře hřáté vodní páry o teplotě v rozmezí od 150 do 400 °C.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se uhlí mele tak dlouho, že méně než 10 hmotnostních % vzniklých částic má průměr pod 1 μΐη.

3. Způsob pcdle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že se uhlí mele tak dlouho, že 90 až 99 hmotnostních o/o vzniklých částic má průměr v rozmezí od 1 μΐη do 10 fzm·.

4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že částice vzniklé mletím se spěchují do aglornerátů bez přísady pojivá.