MX2011003732A - Metodo y sistema para activar material carbonoso. - Google Patents

Metodo y sistema para activar material carbonoso.

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Abstract

Un sistema para activar material carbonoso incluye una unidad de retroalimentación de material carbonoso para producir un material carbonoso de menos de 5% de contenido del mineral; una unidad de digestión en comunicación con la unidad de retroalimentación del material carbonoso; una unidad de retroalimentación de ácido en comunicación con la unidad de digestión para proporcionar una solución de mezcla ácida; una unidad de separación en comunicación con la unidad de digestión para separar el material carbonoso digerido de la solución de mezcla ácida; una unidad de secado en comunicación con la unidad de separación para secar el material carbonoso digerido y separar el material carbonoso y una unidad térmica para activar el material carbonoso para producir el material carbonoso activado, la unidad térmica tiene una entrada para recibir el material carbonoso de la unidad de secado y una salida para sacar el material carbonoso activado de la unidad térmica.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA ACTIVAR MATERIAL CARBONOSO Campo de la Invención El campo de la invención está dirigido a refinar material carbonoso y más específicamente a la activación de material carbonoso.
Antecedentes de la Invención El material carbonoso activado, tal como carbón activado, es una sustancia porosa que tiene una gran área superficial y de conformidad con ello, una gran capacidad de absorción para un amplio rango de usos como un adsorbente para varios propósitos. Por ejemplo, el carbón activado se puede utilizar para adsorber gases y vapores, recuperar solventes, purificar gases, desodorizar gases y ponerse en contacto con líquidos para tratar agua, decolorar o purificar soluciones. Además, el carbón activado se puede utilizar como portador para catalizadores. Tomando en cuenta sus altas propiedades adsorbentes no específicas, el carbón activado puede ser el adsorbente más ampliamente usado. Además, existen ciertos requerimientos, asi como, la preocupación ambiental que llevan a una demanda incrementada de carbón activado.
Por lo general, el carbón activado se obtiene por carbonización, tal como por pirólisis, quemado o coquización, seguido por la activación posterior de materiales de inicio con contenido de carbón. Los materiales de inicio carbonosos que tienen producciones económicamente viables son preferidos, ya que las pérdidas de peso provocadas por la remoción de componentes volátiles durante la carbonización y provocadas por el quemado durante la activación son considerables. La condición del carbón activado producido - de poro fino o de poro grueso, fuerte o quebradizo, etc.- depende del material de inicio con contenido de carbón. Los ejemplos de materiales de inicio carbonosos incluyen cáscaras de coco, desperdicios de madera, granos, carbón duro, ciertos suelos pero también plásticos, tal como por ejemplo, polímeros sulfonados, que juegan un papel más importante, ínter, alia, en la producción de carbón activado en la forma de pequeños granulos o esferas.
Se pueden utilizar las diferentes formas de carbón, carbón en polvo, carbón triturado, carbón en grano, carbón con forma, carbón en granulos, y carbón esférico. El carbón en gránulos, en particular, el carbón esférico tiene una gran demanda en varías áreas de aplicación particulares, tal como muchas de las aplicaciones antes mencionadas. Por lo general, e carbón activado se produce en hornos tubulares giratorios (es decir, hornos tubulares giratorios). Estos tienen, por ejemplo, una ubicación para la carga de la materia prima a ser introducido al principio del horno y una ubicación para el producto final a ser descargado por un extremo del horno.
Por ejemplo, es bien conocido producir un carbón activado de un material orgánico con la producción simultánea de un metal u óxido de metal reducido. Este proceso calienta el material orgánico a una temperatura de por lo menos 200°C mientras genera un gas destilado combustible del material orgánico y activa el material carbonizado para ponerlo en contacto con un material que contiene por lo menos un compuesto de metal a una temperatura en la cual el compuesto de metal se reduce por la reacción con el carbón. Este proceso se alcanza en un horno giratorio, en donde el material orgánico se carga en un extremo del horno giratorio o el oxigeno se carga en el extremo opuesto del horno giratorio. Otro proceso activa el coque de lignito en un tubo giratorio después de la adición de un 25% de carbonato de potasio acuoso. Ambos procesos requieren que el horno giratorio sea operado a una temperatura de típicamente 650-680°C y también requiere de un tiempo de residencia de 3 a 5 horas para activar el carbón.
Otro proceso involucra una materia prima carbonosa impregnada con un agente de activación química que son tratados al controlar la velocidad de transferencia de calor a las partículas a través del calentamiento indirecto del horno de activación y simultáneamente, introducir un flujo de un gas de barrido controlado en forma independiente a intervalos separados a lo largo de la trayectoria de viaje. Otro proceso que está en uso involucra un método para la producción de carbón activado esférico de material en polvo de carbón, tal como hollín, carbón bituminoso, antracita, carbón vegetal y cortezas, como aglutinante. Un carbón activado esférico se produce por aglomeración, secado, cauterización y activación., Además otro proceso involucra la producción de carbón activado esférico de corteza por aglomeración de solvente y la activación en una atmósfera de amoniaco de 550°-1,000C° y un tratamiento de vapor adicional. Otro método involucra un proceso para la producción de material carbonoso esférico y carbón activado esférico de corteza y de partículas de carbón amorfas con un modificador de viscosidad. Estos procesos son costosos en términos de equipo e ingeniería, ya que la producción de materiales de inicio esféricos requiere etapas adicionales del proceso . La producción de carbón activado con forma con una muy alta capacidad de adsorción un área superficial BET (Brunauer, Emmett y Teller) está limitada por la reducción en dureza y el resistencia a la abrasión conforme se incrementa el grado de activación, esto se debe a la naturaleza del proceso.
Además, las fases o pasos de carbonización de estos procesos tiende a producir cantidades de productos de reacción ácidos que tienden a ser extremadamente corrosivos para los hornos giratorios, lo cual impone demandas muy altas sobre la resistencia a la corrosión del material del horno tubular giratorio. Con frecuencia, los hornos giratorios pueden estar compuestos de diferentes compartimientos y de compartimientos o etapas separadas para adaptar la etapa del proceso corrosivo de carbonización separada de la etapa de alta temperatura de activación, para así evitar tener que hacer un solo horno giratorio a partir de metales caros que resisten la corrosión del paso de carbonización.
También, los procesos convencionales utilizan cargas de material carbonoso con una amplia variedad de tamaños. Por ejemplo, la carga para los procesos convencionales puede variar en tamaño de 1 a 2,000 mieras. Durante la activación, un alto porcentaje de esta carga se consume. Otro problema en general asociado con los procesos convencionales es que los tiempos de activación son tan altos que los procesos generalmente no responden a los cambios mínimos del proceso. Por ejemplo, si se toma 5 horas para activar un material carbonoso con un proceso convencional y se desea cambiar una característica del material carbonoso activado, los pequeños cambios en el tiempo de residencia no producirán tal cambio en la característica.
Breve Descripción de la Invención En una modalidad, un sistema y método para activar material carbonoso ("sistema para activar material carbonoso") produce un material carbonoso con mayor eficiencia y a un menor costo que los procesos convencionales. Debido al tamaño y la pureza del material carbonoso producido por cualquiera o todas las unidades de producción de carga de material carbonoso, la unidad de secado por microondas, la unidad de digestión y la unidad de secado del presente sistema para activar el material carbonoso, la carga de material carbonoso para una unidad de activación requiere menos energía y produce un material carbonoso de mayor uso para una pluralidad de aplicaciones. Esta eficiencia también se alcanza a través del control de la temperatura, el tiempo y el volumen del oxidante (es decir, vapor, dióxido de carbón y/o combinaciones de los mismos), con estos procesos y la unidad de activación para producir un material carbonoso de alta calidad con menos entrada de energía.
Además, el incremento del caudal de estas unidades y procesos del sistema para activar material carbonoso, la pérdida de material carbonoso durante los procesos se reduce sustancialmente de aproximadamente 60% a 30%. Con los altos costos de la materia prima, esta disminución importante en las pérdidas proporciona beneficios adicionales al sistema para activar material carbonoso. Además, el sistema para activar material carbonoso puede recuperar el alquitrán de carbón del vapor de escape para su reciclado y puede ser utilizado en quemadores de gas para calentar una unidad térmica, tal como un horno giratorio del sistema para activar material carbonoso. Además, sin estar ligado a ninguna teoría específica, se cree que la material prima de material carbonoso que ha sido digerida por la unidad de digestión del presente sistema para activar material carbonoso también permite un tiempo de activación corto a través de la unidad de activación de la presente invención para activar material carbonoso.
Además, la materia prima desde la unidad de producción de carga de material carbonoso, la unidad de secado por microondas, la unidad de digestión y/o la unidad de secado del presente sistema para activar material carbonoso produce una carga uniforme para la unidad de activación, lo cual mejora la eficiencia de activación del proceso y reduce el tiempo de residencia en el horno giratorio. Estas unidades corriente arriba del presente sistema para activar material carbonoso también proporcionan menos cantidad de polvo y virutas de material carbonoso, lo cual también incrementa la eficiencia de activación. Además, el presente sistema para activar material carbonoso utiliza procesos mecánicos, químicos y térmicos en combinación para proporcionar un material carbonoso activado, el cual se activa esencialmente más rápido que los procesos convencionales. Debido a que el presente sistema para activar material carbonoso es un proceso más rápido y más eficiente para activar material carbonoso, responde mejor a los cambios cortos del proceso. Por ejemplo, para cambiar las características de un materia! carbonoso activado ejemplificativo con el presente sistema para activar material carbonoso, un ligero cambio en el tiempo de residencia puede producir un material carbonoso activado con tales características cambiadas. En un aspecto, el material carbonoso tiene un área superficial de aproximadamente 200 m2/g a aproximadamente 1500 m2/g, con un intervalo típico de aproximadamente 500 m2/g a aproximadamente 1,000 m2/g. Además, el material carbonoso que tiene áreas superficiales más pequeñas se puede producir con el uso de menores proporciones de oxidantes, temperaturas más bajas, tiempos de residencia más cortos, mayor profundidad de los lechos o cualquier combinación de los mismos. En forma contraria, el material carbonoso que tiene áreas superficiales más grandes se puede producir con el uso de proporciones más altas de oxidantes, temperaturas más altas, tiempos de residencia incrementados, y menor profundidad del lecho o cualquier combinación de los mismos.
En una modalidad, el presente sistema para activar material carbonoso incluye una unidad de carga de material carbonoso para producir un material carbonoso de menos de un contenido de 5% de mineral, una unidad de digestión en comunicación con la unidad de carga del material carbonoso, una unidad de carga de ácido en comunicación con la unidad de digestión para proporcionar una solución de mezcla acida; una unidad de separación en comunicación con la unidad de digestión para separar el material carbonoso digerido de la solución de mezcla ácida; y una unidad de secado en comunicación con la unidad de separación para secar el material carbonoso digerido y separar el material carbonoso, y una unidad térmica para activar el material carbonoso para producir e! material carbonoso activado, la unidad térmica tiene una entrada para recibir el material carbonoso desde la unidad de secado y una salida para sacar el material carbonoso activado de la unidad térmica.
En otra modalidad, el presente sistema para activar material carbonoso incluye una unidad de carga de material que incluye: una primera unidad de tamizado vibratorio para medir el material carbonoso con el tamaño deseado; un aparato de separación de diferencial de densidad en comunicación con la primera unidad de tamizado vibratorio para producir un material carbonoso de menos del 5% de contenido mineral; una unidad de digestión en comunicación con la unidad de carga del material carbonoso; una unidad de carga de ácido en comunicación con la unidad de digestión para proporcionar una solución de mezcla ácida a la primera unidad de digestión que incluye: una fuente de H20, una fuente de HF; una fuente de H2SiF6, en donde el HF, el H2SiF6 y el H20 se pueden mezclar juntos en una relación predeterminada para formar una solución de mezcla de ácido antes de ser provista a la primera unidad de digestión, una unidad de separación en comunicación con la unidad de digestión para separar el material carbonoso digerido de la solución de mezcla ácida; una unidad de secado en comunicación con la unidad de separación para secar el material carbonoso digerido y separar el material carbonoso, y una unidad térmica para activar el material carbonoso para producir el material carbonoso activado, la unidad térmica tiene una entrada para recibir el material carbonoso desde la unidad de secado y una salida para sacar el material carbonoso activado de la unidad térmica.
En otra modalidad, el sistema para activar material carbonoso también incluye un conducto que conecta directamente la unidad de secado con la entrada de la unidad térmica. La unidad térmica también puede incluir una fuente de vapor ubicada esencialmente adyacente a la entrada de la unidad térmica para inyectar vapor dentro de la cámara interna de la unidad térmica. Además, el sistema para activar material carbonoso también incluye una unidad de halogenado ubicada corriente debajo de la salida de la unidad térmica para poner en contacto el material carbonoso activado con un compuesto halogenado. La fuente de calor puede tener la capacidad de operar la unidad térmica a una temperatura de aproximadamente 400°C a aproximadamente 1300°C. El sistema para activar material carbonoso también puede incluir una unidad de fraccionado en comunicación con la unidad térmica para fraccionar el alquitrán de carbón del material carbonoso. El sistema para activar material carbonoso también puede incluir un conducto de reciclado ubicado entre la unidad de fraccionado y la unidad térmica para reciclar el alquitrán de carbón no condensado como un gas combustible.
Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 ilustra un diagrama esquemático de una unidad de carga de material carbonoso de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 2 ilustra un diagrama esquemático de una unidad de secado por microondas de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 3 ilustra un diagrama esquemático de una unidad de digestión de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 4 ilustra un diagrama esquemático de una unidad de secado de lecho fluido de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 5 ¡lustra un diagrama esquemático de una unidad de empacado y producto de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 6 ¡lustra un diagrama esquemático de una unidad de recuperación de vapor de conformidad con una modalidad de la presente invención .
La Figura 7 ilustra un diagrama esquemático de una unidad de almacenamiento de carga de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 8 ilustra un diagrama esquemático de una unidad ultrasónica de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 9 ilustra un diagrama esquemático de una unidad ultrasónica de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 10 ilustra un diagrama esquemático de una unidad de activación de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La Figura 11 ilustra un diagrama de flujo para un proceso ejemplificativo para refinar material carbonoso de conformidad con una modalidad de la presente invención; y La Figura 12 ilustra un diagrama de flujo para un proceso ejemplificativo para activar material carbonoso de conformidad con una modalidad de la presente invención.
Descripción Detallada de la Invención En los dibujos, los elementos iguales o similares están señalados con números de referencia idénticos a través de las diferentes vistas y Figuras, y varios elementos ilustrados pueden no estar dibujados a escala.
El término "carbonoso" significa todos los materiales que consisten de cantidades sustanciales de carbón. Sin limitar, el término incluye carbón, carbón refinado, carbón activado, negro de humo, productos de carbón, petróleo crudo sólido, corteza de alquitrán de carbón, fibras de carbón, alquitrán, carbón, coque, grafito y otras estructuras de carbón.
El término "material carbonoso digerido" significa un material carbonoso que ha sido sometido a un proceso de limpieza o digestión, como se describe aquí. En un aspecto, el término significa limpiar el material carbonoso al digerir los minerales incrustados dentro del material carbonoso. Este término también puede significar un material carbonoso que ha sido limpiado químicamente y se puede nombrar como "material carbonoso limpiado químicamente".
El término "macroporo" típicamente significa poros que tienen un tamaño de diámetro mayor que 50 nm. El término "microporo" típicamente significa poros que tienen un tamaño de diámetro menor que 2 nm y el término "mesoporo" típicamente significa poros que tienen un tamaño de diámetro de aproximadamente 2 nm a aproximadamente una antena meandro asimétrica de 50 nm. El término "producto" significa todos los materiales que se forman de material carbonoso refinado, incluyendo sin limitar, plásticos, fibras, solventes, farmacéuticos, negro de humo, tintas, carbón activado, carbón, alquitrán, minerales especiales, combustibles de quemadores, aditivos, limpiadores de gas y sus similares.
La Figura 1 ilustra una modalidad 100 de una unidad de carga de material carbonoso de conformidad con la presente invención. En una modalidad, la unidad 100 de producción de carga de material carbonoso puede ser portátil para reubicarla en cualquier instalación que produzca una corriente de desperdicio y/o una corriente de pozo de asentamiento que contiene material carbonoso, tal como plantas de preparación o lavanderías, como es conocido por las personas experimentadas en la técnica. Típicamente, una planta de preparación es una planta que lava, clasifica, dimensiona, limpia y sus similares, una fuente de material carbonoso típicamente cerca de la operación minera del material carbonoso, por ejemplo. Típicamente, estas plantas de preparación producen materia! carbonoso de menor tamaño que no se procesa debido al costo de remover del mismo su corriente de fluido portadora, tal como el agua. Estas partículas carbonosas pequeñas requeridas se pueden producir al lavar arcillas, el material carbonoso y rocas de carbón de gran tamaño, que generalmente se separan y se desechan con el uso de varios procesos relacionados con la densidad en la planta de preparación. Por lo general, se desechan debido a que el tamaño del material carbonoso desechado es demasiado pequeño o porque no vale la pena recuperarlo de la corriente del proceso de la planta de preparación, por lo tanto, este material carbonoso desechado fluye cnn l agua de deseche fuera de ¡os pozos de asentamiento, en donde el material carbonoso desechado se asienta en el fondo del pozo de asentamiento y el agua de desecho después se trata. En algunos casos, el porcentaje del material carbonoso en estas corrientes del pozo de asentamiento y/o del pozo de asentamiento puede estar entre 5% y 7% del pozo de asentamiento total dependiendo de la edad del pozo de asentamiento y la eficiencia de los procesos en sitio. En un aspecto, el sistema para retinar material carbonoso puede recuperar el material carbonoso de una corriente del proceso de la planta de preparación, tal como de la corriente del pozo de asentamiento. En otro aspecto, el sistema para retinar material carbonoso puede recuperar el método carbonoso de una decantación, tal como un pozo de asentamiento.
La unidad 100 de producción de carga del material carbonoso se puede mover o ubicar cerca de la lavandería del material carbonoso, la planta de procesamiento del material carbonoso, la planta de minería de carbón, la decantación de asentamiento, el pozo de asentamiento y sus similares, en donde está conectado a través de un tubo 102 con una corriente de desecho de una planta de preparación o de un material de corriente de pozo de asentamiento con agua añadida, la cual contiene el material carbonoso con menor tamaño. El tubo 102 está conectado con una unidad 104 de tamizado vibratorio que separa las piezas de material carbonoso más grandes del material carbonoso de menor tamaño. En un aspecto, la unidad 104 de tamizado vibratorio incluye una serie de tamices descendentes de tamaño de malla descendente. Las unidades 104 de tamizado vibratorios pueden incluir aparatos de separación por gravedad y/o densidad, tal como lechos capilares, mpsas ron correderas, plantillas, lechos de agua con impulsos, lechos de flujo estable y sus similares. De este modo, las piezas de material carbonoso más grandes se tamizan desde los tamices superiores, mientras el material carbonoso de menor tamaño cae a través de las partes inferiores de la unidad 104 de tamizado vibratorio. En un aspecto, uno de los tamices intermedios puede contener el tamaño deseado de material carbonoso. El agua del proceso fuera de sitio se suministra a través del tubo 106 hasta la unidad 104 de tamizado vibratorio para un lavado y procesamiento mejorados en la unidad 104 de tamizado vibratorio.
En una modalidad, las partículas de menor tamaño y las partículas de mayor tamaño que exceden un tamaño predeterminado deseable de material carbonoso se remueven de la unidad 104 de tamizado vibratorio a través de los tubos 108 y 110 y se pueden regresar a la planta de preparación, por ejemplo. El agua del proceso fuera de sitio también puede acompañar a las partículas no deseables que salen de la unidad 104 de tamizado vibratorio. Para facilitar el uso, los tubos 102, 106, 108 y 110 pueden ser mangueras, tubos, tuberías flexibles y sus similares para facilitar la conexión de la unidad 104 de producción de material carbonoso con la planta de preparación. Las partículas con tamaño deseable salen de la unidad 104 de tamizado vibratorio y fluye a través del tubo 112 hasta un separador 114 de diferencial de densidad. En una modalidad, el separador 114 de diferencial de densidad separa las partículas de mayor densidad de las partículas de menor densidad. Típicamente, las partículas de menor densidad contienen las partículas de material carbonoso deseadas, que serán procesadas como se describe después. Típicamente, las partículas de mayor densidad contienen el material y las partículas pueden no ser utilizadas por el sistema para retinar el material carbonoso.
Las partículas con tamaño deseable salen del separador 114 de diferencial de densidad y fluyen a través del tubo 122 hasta otra unidad 120 de tamizado vibratorio. En un aspecto, la unidad 120 de tamizado vibratorio puede también lavar las partículas y también puede secar las partículas de material carbonoso que entran en la unidad 120 de tamizado vibratorio. Cualquier tamaño de partícula que no tenga el tamaño deseado puede salir de la unidad 120 de tamizado vibratorio a través del tubo 122 y se puede regresar a la planta de preparación, por ejemplo. El material carbonoso lavado y con el tamaño apropiado se puede secar también con aire forzado desde un secador 124. En una modalidad, el contenido de agua de preferencia es aproximadamente 7% a aproximadamente 40% en peso, y con más preferencia, de aproximadamente 25% a aproximadamente 35% en peso. Como se describe con más detalle después, el material carbonoso que tiene tal contenido de agua puede ser ideal para los procesos futuros de digestión y puede eliminar la necesidad y el costo de volver a mojar el material carbonoso. Esto también puede ahorrar energía que de otra forma sería utilizada en mojar por completo el material carbonoso seco que típicamente se suministra a las plantas de refinado. En un aspecto, el contenido de agua también se puede reducir en la planta de preparación con el uso de una unidad de secado por microondas y/o centrífuga parar disminuir el gasto de transportación del material carbonoso a una planta de refinado fuera del sitio. En este aspecto, el contenido de agua del material carbonoso puede ser de aproximadamente 7% en peso.
Una vez que el material carbonoso cuenta con el contenido de agua al nivel deseado, se puede transportar por un transportador u otro dispositivo apropiado a una altura elevada para dejarse caer dentro de los sacos, recipientes, tanques, camiones, contenedores de almacenamiento y sus similares (contenedores 128 de almacenamiento). Como se describe antes, ya que la unidad 100 de producto de carga del material carbonoso puede ser móvil o portátil, las unidades antes descritas se pueden montar en un vehículo, tal como un trailer 130. Esto permite que la unidad 100 de producción de carga del material carbonoso sea movida desde un sitio o planta de preparación a otro para suministrar los siguientes procesos descritos aquí con el material carbonoso de un tamaño deseable y el contenido de agua o humedad conveniente, mientras se reduce la corriente de desecho que va a los pozos de asentamiento, por ejemplo. En una modalidad, una vez que los contenedores 128 de almacenamiento están llenos, se pueden cargar o mover a otro vehículo (no mostrado) y se pueden transportar a una unidad de secado por microondas o a una unidad de digestión descritas después. En una modalidad, la unidad 100 de producción de carga de material carbonoso también puede incluir una unidad 132 centrífuga para aceptar la carga de material carbonoso desde la unidad 120 de tamizado vibratorio para reducir más el contenido de humedad y/o agua del material carbonoso.
De preferencia, la unidad 100 de producción de carga del material carbonoso produce un material carbonoso que tiene un contenido mineral. de menos de 5%. En un aspecto, la unidad 100 de producción de carga H material carbonoso produce un material carbonoso que tiene un contenido mineral de menos del 4%. En otro aspecto, la unidad 100 de producción de carga del material carbonoso produce un material carbonoso que tiene un contenido mineral de menos del 3%. En otro aspecto, la unidad 100 de producción de carga de material carbonoso produce un material carbonoso que tiene un contenido mineral de menos del 2%: En otro aspecto, la unidad 100 de producción de carga del material carbonoso produce un material carbonoso que tiene un contenido mineral de menos de 1%.
La Figura 2 ilustra una modalidad 200 de una unidad de secado por microondas de conformidad con la presente invención. En una modalidad, el sistema para refinar material carbonoso incluye una unidad 200 de secado por microondas y en otra modalidad el sistema para refinar material carbonoso no incluye una unidad 200 de secado por microondas. En esta modalidad, los contenedores 202 y 128 de almacenamiento se vacían dentro de una tolva 204 que alimenta a un transportador 206 que pasa a través de la unidad 208 de microondas para proporcionar una disminución adicional en el contenido de agua del material carbonoso, en caso de ser deseado. Después de salir de la unidad 208 de microondas, el material carbonoso se puede transportar a través del transportador 212 a una tolva 214 para alimentarse a la siguiente unidad del proceso. Las tolvas 204 y 214 pueden ser tolvas vibratorias para desasentar el material carbonoso agrupado. En una modalidad, la unidad 200 de secado por microondas también puede incluir una unidad 216 centrifuga para aceptar una carga de material carbonoso desde la unidad 208 de microondas para reducir más el contenido de humedad y/o agua de! rnatcris! carbonoso. En otra modalidad, se pueden utilizar unidades centrífugas adicionales con la unidad 208 de microondas, tal como antes de la unidad 208 de microondas, por ejemplo.
La Figura 3 ilustra una modalidad 300 de una unidad de digestión de conformidad con la presente invención. La unidad 300 de digestión puede incluir un transportador 302 para transportar el material carbonoso limpio y con el tamaño apropiado a una unidad 346 de balance de humedad. La unidad 346 de balance de humedad puede incluir una fuente de agua y/o vapor que incrementa, en forma controlada, el contenido de humedad del material carbonoso limpio y con tamaño apropiado. En casos en donde el contenido de humedad del material carbonoso se reduce para los propósitos de transporte, entonces la unidad 346 de balance de humedad puede añadir humedad al material carbonoso. En un ejemplo, la unidad 346 de balance de humedad puede producir un material carbonoso con un contenido de humedad preferido de aproximadamente 7% a aproximadamente 40% en peso, y con más preferencia, un contenido de humedad de aproximadamente 25% a aproximadamente 35% en peso. Después de que el contenido de humedad se ha ajustado o balanceado en la unidad 346 de balance de humedad, se puede alimentar al transportador 302, el cual transporta el material carbonoso a uno o más recipientes 304, 308 y 310 de digestión.
En un aspecto, en la base del transportador 302 se encuentra una celda 316 de carga para pesar el material carbonoso que entra en el transportador 302. La unidad 300 de digestión incluye una solución de mezcla ácida que es transportada de un tanque 712 de ajuste de H2SiF0 (Figura 7) a través del tubo 318. La solución de mezcla acida se alimenta dentro del recipiente 304 de digestión, el cual incluye un mezclador 312 y un calentador 314. El material carbonoso se alimenta dentro del recipiente 304 de digestión y se inicia la digestión del material carbonoso. Una válvula 306 se puede utilizar para cambiar la solución de mezcla ácida/material carbonoso entre los recipientes 304, 308, 310 de digestión. En un aspecto, los recipientes 304, 308 y 310 de digestión pueden ser alimentados por gravedad desde uno a otro o se bombean con bombas como se describe aquí.
El material carbonoso y la solución de mezcla ácida entonces se pueden alimentar en uno de los recipientes 308 y 310 de digestión, en donde el material carbonoso se digiere. Los recipientes 308 y 310 de digestión también incluyen calentadores 324 y 326, respectivamente, y mezcladores 322 y 326, respectivamente. Los calentadores 314, 324 y 326 se utilizan para mantener la temperatura de digestión del material carbonoso en los recipientes 304, 308, 310 de digestión. Los calentadores pueden ser ¡ntercambiadores de calor alimentados con vapor como es conocido en la técnica.
Al tener los recipientes 308 y 310 de digestión corriente abajo, el material carbonoso/solución de mezcla ácida también se puede digerir mientras se carga un nuevo lote dentro del recipiente 304 de digestión. Además, cuando el material carbonoso/solución de mezcla ácida no está dentro de las especificaciones, se puede voltear en uno de los recipientes 308 y 310 de digestión para otro tratamiento sin mantener la digestión en el recipiente 304 de digestión. Además, el material carhonnsn/soiución de mezcla ácida pueden ser movidos o bombeados al recipiente 310 de digestión, lo cual se puede utilizar para otra digestión del material carbonoso/solución de mezcla ácida o se puede utilizar como una etapa, alojamiento o recipiente de regulación para alimentar a una centrífuga 328 a través del tubo 330, que puede tener una capacidad o volumen que menor al de los recipientes 304, 308 y 310 de digestión.
En una modalidad, los recipientes 304, 308 y 310 de digestión también incluyen bucles o circuitos 348 de condensación que pueden tomar la solución de mezcla ácida que se evapora en los recipientes 304, 308 y 310 de digestión. Los circuitos 348 de condensación pueden incluir unidades de condensación, tal como enfriadores, para condensar el vapor o la solución de mezcla ácida gaseosa para almacenarse en el presente sistema para refinar el material carbonoso. Los separadores, comúnmente conocidos en la técnica, también se pueden utilizar para separar los diferentes componentes o compuestos de la solución de mezcla ácida. En otra modalidad, se pueden utilizar lechos catalizadores con los circuitos 348 de condensación. En un aspecto, la solución de mezcla ácida puede contener múltiples compuestos ácidos, tal como HF y H2SiF6, que se pueden separar el uno del otro con el uso de separadores controlados por temperatura que separan los diferentes compuestos por destilación de temperatura específica. Esta separación se puede controlar al controlar la temperatura y la proporción de compuestos ácidos dentro de los separadores. Además, los metales digeridos fuera del material carbonoso se pueden precipitar a diferentes niveles de pH y después filtrarse del material carbonoso/solución de mezcla ácida.
En la modalidad antes descrita, el presente sistema para refinar el material carbonoso puede incluir múltiples recipientes de digestión que están en serie, uno alimenta el material carbonoso/solución de mezcla ácida a otro recipiente de digestión corriente abajo. En esta modalidad, el material carbonoso/solución de mezcla ácida se pueden poner en lotes en una forma para tener un flujo continuo corriente abajo, lo cual puede ser importante para alimentar la centrífuga 328 en forma continua a través del tubo 330, por ejemplo.
En otra modalidad, el presente sistema para refinar material carbonoso puede incluir un recipiente de digestión por sí mismo, tal como el recipiente 304 de digestión. En esta modalidad, no se alimentan otros recipientes de digestión corriente abajo con el material carbonoso/solución de mezcla ácida y se alimenta directamente a través de la centrifuga 328 En otra modalidad, el presente sistema para refinar material carbonoso puede incluir múltiples recipientes de digestión que están en paralelo y que alimentan en forma concurrente o simultánea el material carbonoso/solución de mezcla ácida a la centrífuga 328, por ejemplo. En esta modalidad, los recipientes 304, 308 y 310 de digestión cada uno se alimenta en forma individual con el material carbonoso/solución de mezcla ácida desde el transportador 302.
De preferencia, la solución de mezcla ácida comprende HF y H2SiF6 dentro de un intervalo de proporciones. En un ejemplo, el HF está presente dentro del intervalo de preferencia de aproximadamente 2% a aproximadamente 20% en peso, y con más preferencia, de aproximadamente 5% a aproximadamente 15% en peso. El H2SiFE está presente en un intervalo de preferencia de aproximadamente 10% a aproximadamente 58% en peso. Incluso con más preferencia, el HF está presente en un intervalo de aproximadamente 5% a aproximadamente 12% en peso, y con más preferencia, de aproximadamente 8% a aproximadamente 10% en peso y el H2SiF6 está presente en un intervalo preferente de aproximadamente 30% a aproximadamente 38% en peso, y con más preferencia de aproximadamente 22% a aproximadamente 32% en peso. El balance de la mezcla es agua. De modo que por ejemplo, una solución de mezcla ácida que incluye 10% de HF y 35% de H2SiF6 tendrá un contenido de H20 de 55% tomando en cuenta la humedad del material carbonoso alimentado a los recipientes de digestión En un aspecto, de preferencia, la solución de mezcla ácida incluye esta porciones mezcladas de HF y de H2SiF6 antes de mezclarlas con el material carbonoso.
En otra modalidad, una solicitud de fluoro se puede preparar de una solicitud de H2SiF6 más H20 como el ácido de base al cual se añade ácido HF anhidro para que ambos ácidos reactivos estén en la solución. Algunos intervalos ejemplificativos de los ácidos son de aproximadamente 5%-34% en peso de H2SiF5, 32%-90% en peso de H20, y 5%-34% en peso de ácido HF. En un aspecto, la solución de ácido de fluoro se prepara de una solución saturada de H2S¡F6 en agua y se añade ácido HF anhidro gaseoso En otra modalidad, el S i F4 se puede hacer reaccionar con H20 para formar H2SiF6.
En una modalidad, los recipientes 304, 308 y 310 de digestión se pueden operar a temperaturas de aproximadamente 10°C a aproximadamente 125°C y a una presión desde aproximadamente 0 kPa a aproximadamente 105 kPa. En otra modalidad, la temperatura de los recipientes 304, 308 y 310 de digestión puede de preferencia, estar dentro del intervalo de aproximadamente 55°C a aproximadamente 85° y con más preferencia, dentro del intervalo de aproximadamente 70°C a 85°C.
En una modalidad, el material carbonoso/solución de mezcla acida se agita o bate en los recipientes 304, 308 y 310 de digestión por aproximadamente 20 a 80 minutos, y con más preferencia, de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 minutos.
Los recipientes 304, 308 y 310 de digestión se pueden hacer de un material que soporta los químicos contenidos en ellos. Por ejemplo, el recipiente 304. 308 y 310 de digestión se pueden hacer de una mezcla de plástico y compuestos de fibra de carbón o de cualquier otro material estructural recubierto con cualquier material que sea impermeable a los efectos corrosivos del ácido utilizado.
El material carbonoso tratado tiene una gravedad especifica menor que el material carbonoso/solución de mezcla ácida, por lo tanto, el material carbonoso tratado puede flotan encima del material carbonoso/solución de mezcla ácida en los recipientes 304, 308 y 310 de digestión cuando los mezcladores 312, 322 y 324 se apagan. Un sulfuro de hierro no tratado u otra sal de un metal pesado no disuelta, cuyas gravedades son mayores que las de la solución de mezcla ácida pueden caer en el fondo de los recipientes 304, 308 y 310 de digestión cuando la agitación se detiene al apagar los mezcladores 312, 322 y 324. En una modalidad, la gravedad específica de cierto material carbonoso, tal como el carbón, es de aproximadamente 1.3 y la de la solución de mezcla ácida es de aproximadamente 1.2 cuando se introduce en el recipiente de digestión. Después de la digestión, el material carbonoso típicamente tiene una gravedad especifica de 1.1 y la gravedad específica de la solución ácida es de 1.2 cuando entra a la centrifuga 328. Además, durante el proceso de separación, el material carbonoso tratado actúa como un filtro para los fluoruros de metal y/o los fluorosilicatos de metal que están contenidos en la solución de mezcla ácida.
En una modalidad, el tubo 330 está conectado con la bomba 332 que bombea al material carbonoso/solución de mezcla ácida a la centrifuga 328. De preferencia, la bomba 332 bombea el material carbonoso/solución de mezcla ácida sin degradar el tamaño de partícula En un aspecto, la bomba 332 es una bomba peristáltica.
En un aspecto, la centrífuga 328 puede incluir varias etapas diferentes. Por ejemplo, puede girar a una velocidad suficiente para remover la solución de mezcla ácida del material carbonoso en una primera etapa. En una segunda etapa, el agua suministrada desde un suministro 336 de agua desionízada y/o un suministro 334 de agua de enjuague se puede utilizar para lavar el material carbonoso. De preferencia, el agua de enjuague se puede aplicar al material carbonoso mientras está girando dentro de la centrífuga 328. El agua utilizada en este ciclo se puede calentar antes de que introduzca en la centrífuga 328. Por ejemplo, el agua puede estar a una temperatura de preferencia de aproximadamente 30°C a aproximadamente 100°C, y con más preferencia de 75°C a aproximadamente 85°C: Entonces, la centrífuga 328 puede remover esta agua de lavado en donde la puede reciclar después He ser filtrada a través de un aparato de filtración en esta segunda etapa. El agua de enjuague que se remueve de la centrifuga 328 se envía para su reciclado a través del tubo 342, como se describe antes. En otra modalidad, el agua de lavado removida de la centrifuga 328 se puede rociar en el material carbonoso antes de entrar en los recipientes 304, 308 y 310 de digestión en la unidad 346 de balance de humedad, conforme el contenido de humedad del material carbonoso entrante es menor que el deseado antes de la digestión, como se describe aquí. El aparato de filtración remueve ciertos fluoruros de metal y los cloruros de metal, que se pueden comercializar, tal como en las plantas de aluminio y acero.
De preferencia, la tercera etapa incluye inyectar vapor dentro de la centrífuga 328 durante el proceso de girado. En una modalidad, la temperatura dentro de la centrifuga 328 de preferencia, es de aproximadamente 120°C a aproximadamente 400°C, y la cantidad de vapor que se aplica al material carbonoso en la centrifuga 328 se puede determinar por varios factores, incluyendo el tamaño de las partículas del material carbonoso y la velocidad del tambor dentro de la centrífuga 328 para evitar el aglomerado del material carbonoso dentro de la centrífuga 328. El vapor ayuda a remover cualquier fluoruro residual. Por ejemplo, la cantidad de vapor aplicada al material carbonoso se puede determinar por el nivel residual de fluoruro requerido en el material carbonoso acabado. Por ejemplo, un isótropo de HF; H2SiF6 y de H20 pueden evaporarse de preferencia de aproximadamente 105°C a aproximadamente 120°C; dependiendo de las concentraciones de los compuestos individuales. De este modo, al proporcionar el vapor dentro de la centrifuga 328, e! HF; H2S¡F6 y H20 residuales se salen del material carbonoso como vapor y se recuperan después a través del tubo 342, por ejemplo, el proceso de vapor también puede iniciar la etapa de secado del presente sistema para refinar material carbonoso. En otro ejemplo, puede haber múltiples centrífugas utilizadas en serie y/o en paralelo para separar las etapas.
La centrifuga 328 también puede incluir raspadores o taladros que remueven el material carbonoso de la centrífuga 328 al raspar o taladrar el material carbonoso conforme gira dentro de la centrífuga 328 De este modo, el material carbonoso sale de la centrífuga 328, el material carbonoso entonces se lleva a una tolva 344 a través del transportador. En un aspecto, puede ser importante no utilizar ningún medio de transporte que degrade el material carbonoso para evitar la creación de triturados más finos, indeseables. El contenido de humedad del material carbonoso en este punto puede ser de aproximadamente 4% a 12% en peso.
La Figura 4 ilustra una modalidad 400 de una unidad de secado de conformidad con la presente invención. La unidad 400 de secado incluye un secador 402 que también puede secar el material carbonoso producido por la unidad 300 de digestión. El material carbonoso desde la tolva 344 se alimenta dentro del secador 402, en donde el material carbonoso se somete a un flujo de aire con la velocidad y temperatura deseadas. Después de un tiempo de residencia, el material carbonoso que sale del secador 402 se alimenta a una tolva 406, en donde se puede elevar hasta una unidad 500 de empaque y producto final, que incluye incluir una celda o escala 504 de carga para pesar el material carbonoso acabado que se coloca en el contenedor 502 de almacenamiento, rnmn se muestra en !a Figura 5, o se envia a un almacenamiento en masa, en donde el material carbonoso casi puro y seco está listo para la siguiente etapa, de combustible, activación o su similar.
En una modalidad, el secador 402 puede ser un lecho de fluido que por lo general es una unidad que depende de la densidad, tal como un lecho de balance, que tiene aire que fluye desde el fondo hasta la parte superior del secador de lecho de fluido que eleva el material carbonoso más ligero fuera de la parte superior del secador de lecho de fluido para transferirlo a un recipiente, tal como el tambor 410 por un ciclón y/o un filtro de bolsa, tal como el ciclón 408. Las partículas de material carbonoso quedan suspendidas en el flujo de aire con base en su densidad y después se secan por este proceso. Las partículas de material carbonoso de tamaño medio que no fluyen fuera de la parte superior del secador de lecho de fluido se recuperan en el fondo del secador de lecho de fluido para su transferencia en un transportador 404. El secador de lecho de fluido incluye un vertedero que controla la altura del material carbonoso dentro del secador de lecho de fluido. El transportador 404 puede ser un transportador de vacío y/o neumático como es conocido en la técnica. En un aspecto, las partículas de material carbonoso más pequeñas que salen por la parte superior del secador de lecho de fluido pueden ser de aproximadamente 200 mieras o menores. Para controlar la separación de los tamaños de partículas a través del secador de lecho de fluido, el flujo de aire se debe ajustar. Una velocidad más alta del flujo de aire a través del secador de lecho de fluido producirá partículas de material carbonoso más grandes que salen por la parte superior del secador de lecho de fluido, mientras una velocidad más baja del flujo de aire producirá partículas de material carbonoso más pequeñas que salen por la parte superior del secador de lecho de fluido. Además, las partículas de material carbonoso más pequeñas se pueden alimentar al contenedor de almacenamiento, tal como en sacos o su similar.
En otra modalidad, el secador 402 puede tener varias configuraciones, siempre que haya un flujo de aire y el movimiento del material carbonoso, la temperatura del secador 402 de preferencia, está dentro del intervalo de aproximadamente 100°C a aproximadamente 160°C, con más preferencia, de aproximadamente 120°C a aproximadamente 140°C. la temperatura puede ser lo suficientemente alta para arrastrar la mayoría de la humedad y cierto alquitrán con el fin de liberar el fluoro residual a un nivel cercano a un valor inherente del material carbonoso original.
La Figura 6 ilustra una modalidad 600 de una unidad 600 de recuperación de vapor de conformidad con la presente invención. El agua del proceso producida por el sistema para refinar material carbonoso se puede alimentar a un raspador 602, en donde el aire se arrastra a través del raspador 602 para remover cualquier vapor volátil ligero adicional del agua del proceso. El flujo de aire a través del raspador 602 es provisto por sopladores 606 que se alimentan a una pila 610. El agua del proceso dividida se puede regresar a la parte superior del raspador 602 a través de una bomba 612. Además, el agua del proceso dividida se puede alimentar a la unidad 346 de balance de humedad para ser utilizada como una carga para incrementar el contenido de humedad del material r.arhnnoso dentro de la unidad 346 de balance de humedad.
La Figura 7 ilustra una modalidad 700 de una unidad de almacenamiento de carga de conformidad con la presente invención. La unidad 700 de almacenamiento de carga incluye un tanque 702 de almacenamiento de agua desionizada para alojar el agua desionizada que se utiliza en el sistema para retinar material carbonoso. Por ejemplo, el agua desionizada se alimenta desde el tanque 702 de almacenamiento de agua desionizada a una centrifuga 328 a través del tubo 704. La unidad 700 de almacenamiento de carga también incluye un tanque 706 de almacenamiento de HF que alimenta el ácido HF a través del tubo 708 a través de un tanque 710 de ajuste de HF y a un tanque 512 de ajuste de H2SiF6 que también incluye calentadores para calentar sus respectivas soluciones de mezcla ácida después de mezclar la solución de mezcla acida con una resistencia deseable. El tanque 712 de ajuste de H2SiF6 también puede ser alimentado con H2SiF6 en una forma más concentrada que se almacena en un tanque 714 de almacenamiento de H2SiF6. Una vez que se alcanza la resistencia deseada de la solución de mezcla ácida, entonces se conduce a través del tubo 716 hasta un recipiente 304 de digestión para mezclarse con el material carbonoso. Además, el tanque 710 de ajuste de HF puede alimentarse con una resistencia reducida al HF a la centrífuga 328 a través del tubo 718 También, la unidad 700 de almacenamiento de carga puede también incluir un tanque 722 de recolección de agua de enjuague que contiene el agua de enjuague recolectada del sistema para refinar material carbonoso. El agua de enjuague se puede alimentar a una centrífuga 328 a través del tnhn 720.
Los recipientes 724, 728 adicionales se pueden utilizar para contener compuestos cáusticos, tal como las bases para neutralizar cualquier derrame de ácido o reducir las resistencias de los ácidos del sistema para retinar material carbonoso. Tales bases se pueden alimentar al recipiente 304 de digestión a través del tubo 726.
La Figura 8 ilustra una modalidad 800 de una unidad ultrasónica de conformidad con la presente invención. En una modalidad, los recipientes 304, 308 y 310 de digestión pueden incluir un tubo 802 que toma una corriente del material carbonoso/solución de mezcla acida y la bombea a través del tubo 802 a través de una fuente de ondas 804 ultrasónicas para la penetración mejorada de la solución de mezcla ácida dentro de los microporos y los macroporos del material carbonoso. En un aspecto, la fuente de las ondas 804 ultrasónicas puede ser un baño de agua que se somete a una fuente de ondas ultrasónicas, lo cual distribuye las ondas ultrasónicas a través del tubo 802 para la penetración mejorada de la solución de mezcla ácida. En una modalidad, las señales de onda son cuadradas para mejorar tales acciones de penetración y digestión.
La Figura 9 ilustra una modalidad 900 de una unidad ultrasónica de conformidad con la presente invención. En esta modalidad, la fuente de ondas 902 ultrasónicas está colocada sobre el tubo 102 antes de entrar en la unidad 104 de tamizado vibratorio.
En una modalidad, la frecuencia de la fuente de ondas 804 y 902 ultrasónicas es de aproximadamente 80 kHz a aproximadamente 100 KHz. En un ejemplo, una abertura de un macroporo del material carbonoso puede ser de aproximadamente 1 miera y se ha encontrado que una fuente de frecuencia a 100 KHz de ondas 804 y 902 ultrasónicas provocará que la solución de mezcla ácida penetre la abertura del macroporo. Además, conforme la solución de mezcla ácida se bombea dentro de los macroporos del material carbonoso, se crea una presión dentro del macroporo, lo cual provoca que la solución de mezcla ácida sea bombeada fuera una vez que la presión se incrementa dentro del macroporo más que fuera del macroporo. Esta acción de bombeo proporciona la penetración y digestión o remoción mejoradas de contaminantes en el material carbonoso. La fuente de ondas 804 y 902 ultrasónicas se puede generar por transductores ultrasónicos, como es bien conocido en la técnica. En un aspecto, estos transductores pueden estar en contacto o en comunicación con el baño de agua, lo cual transfiere la acción de la onda al agua, lo cual entonces transfiere la acción de la onda al tubo, y asi consecutivamente para proporciona la acción de bombeo a los microporos y macroporos del material carbonoso. Esto reduce la necesidad de agitación mecánica y proporciona tiempos de digestión mejorados. La frecuencia de la fuente de ondas 804 y 902 ultrasónicas provoca cavitaciones, burbujas de cavitación y/o burbujas de cavidad dentro de la solución de mezcla ácida, de modo que son del tamaño o menores que las aberturas típicas de los macroporos del material carbonoso. En general, entre mayor sea la frecuencia menor serán las burbujas de cavitación. Cuando las burbujas de cavitación son demasiado grandes, entonces tienden a pulverizar el material carbonoso en menores tamaños que pueden no ser convenientes para el proceso. En una modalidad, la fuente de ondas 804 y 902 ultrasónicas tiene la capacidad de producir energía de aproximadamente 250 watts a aproximadamente 16,000 watts con una frecuencia de aproximadamente 10 Hz a aproximadamente 50 KHz. El ultrasonido se puede llevar a cabo a una presión incrementada sobre la presión ambiental con el uso de una bomba de alimentación y de una válvula de retro-presión junto al tubo en donde se desea que opere.
La Figura 10 ilustra una modalidad 1000 de una unidad de activación de conformidad con la presente invención. En esta modalidad, una unidad térmica, tal como un horno giratorio 1002 está en comunicación con la unidad 400 de secado a través del tubo o conducto 1014. En particular, en comunicación con el secador 402. Aunque se muestra y se describe el horno 1002 giratorio, la unidad térmica puede ser un horno de fuego directo, un horno de fuego indirecto, hornos de chimenea, hornos de múltiples chimeneas, y sus similares, como es conocido por las personas experimentadas en la técnica. El horno 1002 giratorio incluye una entrada 1016 de preferencia, en comunicación con el conducto 1014 y una salida 1018 en donde se descarga el material carbonoso activado para su almacenamiento o transporte. En un aspecto, el material carbonoso seco se alimenta por carga directa desde el secador 402 hasta el horno 1002 giratorio. Se prefiere la carga directa ya que reduce la pérdida de calor en el horno 1002 giratorio para su activación. En un aspecto, el horno 1002 giratorio puede ser de fuego directo y en otra puede ser de fuego indirecto. El horno 1002 giratorio mostrado en la Figura 10 es de fuego indirecto o se calienta por una fuente de calor ubicada fuera del casco del horno 1002 giratorio.
El horno 1002 giratorio incluye un casco 100? y una pluralidad de elementos 1006 móviles para circular y mover el material 1008 carbonoso arreglado en el interior del horno 1002 giratorio. Los elementos 1006 móviles pueden por ejemplo, ser placas de metal para circulación o placas giratorias como es común en la técnica. Los elementos 1006 móviles ubicados en el interior del horno 1002 giratorio, con ventaja, se distribuyen sobre el interior del horno 1002 giratorio, para que se asegure una circulación y movimiento óptimos del material 1008 carbonoso en el estado operativo. Los elementos 1006 móviles por ejemplo, se pueden configurar en forma de paleta o forma de placa, con el fin de asegurar un movimiento y circulación confiables del material 1008 carbonoso. De conformidad con una modalidad, los elementos 1006 móviles corren por lo menos esencialmente en la dirección radial del horno 1002 giratorio, lo cual asegura un mezclado intenso del material 1008 carbonoso. Los elementos 1006 móviles utilizados por ejemplo, pueden ser hojas de metal. En particular, las hojas de metal en ángulo (es decir, placas en ángulo) que mueven el material 1008 carbonoso en una manera de paleta. Esto es conocido per se por las personas experimentadas en la técnica.
El horno 1002 giratorio y los elementos 1006 móviles con ventaja, consisten de un material que es resistente a la alta temperatura y corrosión, en particular de acero, ya que pueden tener que soportar condiciones de temperatura de la fase de activación durante la producción del material carbonoso activado. Los ejemplos de aceros resistentes a altas temperaturas apropiados que se pueden utilizar para producir el horno 1002 giratorio y/o los elementos 1006 móviles incluyen aceros de alta aleación, es decir, aceros que contienen más del 5% de elementos de aleación. Los ejemplos de tales aceros incluyen aceros de cromo de alta aleación y aceros de cromo/niquel, de preferencia, con un contenido de cromo y/o níquel mayor al 10%, en particular, más del 15%, y con preferencia particular, más del 20%, con base en la aleación. Los aceros ferríticos o ferríticos/austeníticos con buenas propiedades de alta temperatura se pueden utilizar de preferencia, como el material para la producción del horno 1002 giratorio y/o los elementos 1006 móviles.
Además, el horno 1002 giratorio puede tener también un dispositivo 1010 de entrada y un dispositivo 1012 de salida para introducir y descargar gases y para permitir que los gases pasen a través de los mismos, por ejemplo, para la introducción de los gases inertes para la fase de activación durante la producción del material carbonoso activado y para la posterior introducción de gases de oxidación para la fase de activación durante la producción de carbón activado. El dispositivo 1010 de entrada y el dispositivo 1012 de salida se muestran de modo que proporcionan un arreglo de flujo de contra-corriente contra el material 1008 carbonoso que fluye hacia abajo, pero en otra modalidad, las ubicaciones y orientación de estos dispositivos puede ser tal que proporcionan un patrón de flujo en la misma dirección que el material 1008 carbonoso. Además, el dispositivo 1010 de entrada puede ser un dispositivo de inyección de vapor para proporcionar vapor dentro del horno 1002 giratorio para crear y controlar el quemado de activación del material 1008 carbonoso, por ejemplo. En un aspecto, el vapor puede ser de una tasa de 0.110 kg a aproximadamente 1.81 kg por 0.450 kg de carbón, con más preferencia, de aproximadamente 1.35 kg a 0.450 kg de cargan y con más preferencia, de aproximadamente 0.900 kg de carbón. El vapor se puede inyectar en cualquier punto aproximadamente desde la entrada 1016 del horno 1002 giratorio.
Debido al tamaño novedoso de la unidad 100 de producción de carga del material carbonoso y la pureza química debida a la digestión del material 1008 carbonoso, la carga creada por cualquiera o todas las unidades 100 de producción de carga de material carbonoso, la unidad 200 de secado por microondas, la unidad 300 de digestión, y la unidad 400 de secado, el material 1008 carbonoso que se alimenta dentro del horno 1002 giratorio, cualquier o todos los tres parámetros de temperatura, tiempo y volumen del vapor se pueden controlar fácil y eficientemente con el fin de producir el material carbonoso que consume menos energía que el encontrado en los sistemas convencionales. Además, el dispositivo 1012 de salida puede recuperar alquitranes de carbón evaporados del material 1008 carbonoso para otro procesamiento, reciclado y posible re-uso en los quemadores 1024 de gas. Esto puede ocurrir cerca del dispositivo 1010 de entrada del horno 1002 giratorio y este paso puede ser llamado como carbonización en un aspecto o modalidad. El dispositivo 1012 de salida puede también incluir unidades de condensación fraccionada para fraccionar la corriente de escape para recuperar alquitranes de carbón. Tal fraccionado puede ocurrir en un intervalo de temperatura de aproximadamente 210-250°C. Por ejemplo, la corriente de escape puede correr a través de un ciclón mantenido sobre 300°C para capturar los sólidos y después condensar la corriente aproximadamente a 220°C para capturar los alquitranes de carbón. Después, pueden conducirse a través de un raspador para remover y/o nentrali7ar cualquier ácido. Además, pueden conducirse dentro de la sección de combustión del horno 1002 giratorio para la destrucción térmica de cualquier compuesto orgánico volátil y contaminantes peligrosos de aire, como es conocido por las personas experimentadas en la técnica.
En otra modalidad, más de un horno 1002 giratorio se puede utilizar en conjunto para proporcionar el proceso de activación para el material carbonoso. Por ejemplo, se pueden utilizar dos o tres hornos giratorios juntos. Además, un seguro de aire convencional se puede utilizar en una manera conocida entre la salida 1018 y la entrada 1016 del horno 1002 giratorio para aislar la atmósfera interna de cada horno 1002 giratorio cuando se emplea más de un horno 1002 giratorio.
En un aspecto, el horno 1002 giratorio puede estar rodeado por una camisa aislante, no mostrada e incluye un arreglo de quemadores de gas controlados en forma independiente, ilustrados y señalados generalmente como la fuente 1022 de calor, cuando son provistos para generar la energía de calor transferida a través de un espacio de aire entre el casco 1004 del horno 1002 giratorio y la fuente 1022 de calor. Aunque se pueden utilizar otros medios convencionales como una fuente 1022 de calor indirecta, tal como bobinas eléctricas, los quemadores de gas y/o aceite, carbón se pueden considerar como la fuente económicamente más práctica de energía de calor en un proceso de escala comercial.
La unidad 100 de activación también puede incluir un controlador 1020 de temperatura que controla la fuente 1022 de calor. Existen muchos controladores de temperatura convencionales, disponibles de grados variables para controlar <=>l grado d energía de calor sumi istrado per !a fuente 1022 de calor indirecta y operan en una forma bien conocida por las personas experimentadas en la técnica de los hornos giratorios industriales.
El propósito del presente sistema para activar el material carbonoso, el grado de exactitud del controlador 1020 de temperatura seleccionado debe contar con la capacidad de mantener el perfil de temperatura deseado en el lecho del material carbonoso 1008 que viaja a través del horno 1002 giratorio para obtener resultados útiles de conformidad con las enseñanzas del presente sistema para activar material carbonoso. Dentro de los límites económicamente prácticos, el control razonablemente exacto de la fuente 1022 de calor proporciona un mayor rango de selección para afectar las propiedades del producto final en una manera más confiable.
Como se menciona antes, el controlador 1020 de temperatura está conectado en forma operativa con la fuente 1022 de calor asociada con la unidad 1000 de activación, y de preferencia, incluye dispositivos sensores de temperatura colocados apropiadamente, asociados con el casco 1004 del horno 1002 giratorio para alimentar de regreso los datos de temperatura a la circuiteria del controlador del controlador 1020 de temperatura. El controlador 1020 de temperatura puede ajustarse para variar la energía de calor generada por los quemadores 1024 de gas a través del casco 1004 del horno 1002 giratorio y por lo tanto, a través del lecho de material 1008 carbonoso para proporcionar un perfil de temperatura de incrementos predeterminados o una rampa de calentamiento del lecho de material 1008 carbonoso conforme avanza a través del horno 1002 giratorio.
De preferencia, la desvolatilización y activación se llevan a cabo por lo general, a temperaturas dentro del intervalo de 350-1250°C, en particular, dentro del intervalo de 500-900°C y con más preferencia, dentro del intervalo de 600-850°C. En general, el horno 1002 giratorio tiene una inclinación y velocidad de rotación para proporcionar un tiempo de residencia para el material carbonoso de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 8 horas, de preferencia, de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 6 horas y con más preferencia, de aproximadamente 60 minutos a aproximadamente 5 horas.
Una vez que el material carbonoso 1008 sale del horno 1002 giratorio a través de la salida 1028, se puede enfriar, almacenar o transportar para usos adicionales. El sistema para activar material carbonoso produce un material carbonoso de tamaño de grano y no un producto en polvo, como se encuentra en los procesos convencionales que requieren un aglutinante para alcanzar esto, con grandes gastos. Por ejemplo, el material carbonoso producido por el sistema para activar el material carbonoso se puede utilizar directamente en este punto para aplicaciones de filtración de agua sin un lavado de ácido, como generalmente se requiere con otros métodos.
El presente sistema para activar material carbonoso de preferencia, produce un material carbonoso activado con un tamaño de aproximadamente 200 mieras CVm") a aproximadamente 2 milímetros ("mm") para el carbón activado en grano y después de pulverizarse de aproximadamente 200 µp? a aproximadamente 10 µ?t? para el carbón activado en polvo. Además, el material carbonoso activado se puede recubrir o infundir con un aditivo, tal como bromuro, iodina, azufre o varios otros productos que dependen de la aplicación específica. Por ejemplo, el material carbonoso activado se puede infundir o recubrir con bromuro como un liquido o gas para la aplicación de remoción de mercurio en aplicaciones de gas de combustión En otro ejemplo, el material carbonoso activado se puede infundir o recubrir con azufre duro. En un aspecto, la temperatura del material carbonoso activado puede de preferencia, estar en o por debajo de 300°C antes del recubrimiento o infusión del material carbonoso activado con un aditivo. En un aspecto, los aditivos pueden estar en una fase de vapor durante el proceso de recubrimiento o infusión. En otro aspecto, los aditivos pueden estar en una fase líquida durante el proceso de recubrimiento o infusión. Por ejemplo, el bromuro se puede aplicar en una proporción de aproximadamente 1% a aproximadamente 30% en peso para el carbón activado en una fase de gas a través de un aparato de flujo contracorriente con bucles como es conocido en la técnica.
Además de lo anterior, el material carbonoso producido por el sistema para activar material carbonoso se puede micronizar después de la aplicación de un aditivo, tal como el bromuro, a menos que 325 tamaño de tamiz, que típicamente es 45 µ? menos y un promedio de aproximadamente 10 µ?? para usarse en un raspador de gas de combustión para capturar el mercurio, por ejemplo.
Además de los aspectos y modalidades de la presente invención para activar el material carbonoso, la presente invención también incluye métodos para refinar el material carbonoso. La Figura 11 ilustra una modalidad 1100 de un método para refinar material carbonoso. En el paso 1102, una solución de mezcla ácida se prepara al mezclar HF; H20 y H2SiF6 en las proporciones deseadas. En este paso, el HF y el H2SiF6 concentrados se pueden bombear en forma individual en recipientes individuales, en donde la concentración de cada uno se reduce con agua o con una base, en un aspecto. En otro aspecto, este paso puede incluir una mezcla de ácido diferente con ácido nítrico, ácido sulfúrico, y/o varios ácidos minerales como es conocido por las personas experimentadas en la técnica. Entonces, estas concentraciones reducidas de HF y de H2SiF6 se pueden combinar dentro de un recipiente que entonces mezcla y calienta la mezcla de HF; H2SiF6 y H20. En este paso, se prepara la cantidad exacta de solución de mezcla ácida para una cantidad especifica de material carbonoso a ser digerido.
En el paso 1104, el material carbonoso se prepara al dar el tamaño a una fuente de material carbonoso, tal como en una corriente del pozo de asentamiento de la planta de preparación. Este paso también incluye mojar el material carbonoso con H20 hasta el contenido deseado tal como aproximadamente 20% a aproximadamente 30% en peso. Este paso también incluye la aplicación de ondas ultrasónicas en el material carbonoso antes o durante la operación de dar tamaño.
En el paso 1106, el material carbonoso y la solución de mezcla ácida se combinan en un recipiente de digestión mi está controlado de temperatura y de presión. Este paso también puede incluir transferir el material carbonoso/solución de mezcla ácida a un segundo recipiente de digestión para el tiempo adicional de digestión. Este paso también incluye transferir el material carbonoso/la solución de mezcla ácida a un tercer recipiente de digestión para el tiempo de digestión adicional. Este paso también puede incluir la aplicación de ondas ultrasónicas en el recipiente de digestión o en tubo de circuito o de bucle que toma una corriente de material carbonoso/solución de mezcla ácida fuera del recipiente de digestión y después la introduce dentro del recipiente de digestión después de la aplicación de ondas ultrasónicas para la digestión mejorada.
En el paso 1108, el material carbonoso/solución de mezcla ácida se transfiere a una centrífuga para la remoción de la solución de mezcla ácida. Este paso también puede incluir rociar agua de enjuague dentro de la centrífuga para lavar la solución de mezcla de ácido residual del material carbonoso. Esto puede ser seguido por la unidad centrífuga adicional hasta que el material carbonoso tiene el contenido deseado de humedad. Este paso también se puede llevar a cabo con dos o más centrífugas con la ayuda de la corriente para transferir el material de una centrífuga a la siguiente, por ejemplo, .
En el paso 110, el material carbonoso también se puede secar y separarse con base en las densidades para alcanzar el tamaño del producto deseado para una aplicación u orden particular. Este paso puede incluir aplicar un flujo de aire en un recipiente vertical de modo que el material carbonoso menos denso queda retenido en el secador para la remoción a un recipiente de almacenamiento tal como un saco En el paso 1112, el material carbonoso se acaba y se pesa dentro de los contenedores de almacenamiento finales, tal como sacos para su uso final propuesto. El proceso aquí descrito está en escala y es independiente y se puede utilizar en una micro-escala, macro-escala y mesa-escala.
La Figura 12 ilustra una modalidad 1200 de un método para activar el material carbonoso. En el paso 1202, el material carbonoso se procesa en forma mecánica y química como se describe aquí. El paso puede producir un material carbonoso que tiene el tamaño, la pureza y el contenido de humedad preferidos, el cual se puede alimentar dentro de la unidad 1000 de activación. Este paso también incluye procesar el material carbonoso con la unidad 100 de producción de carga de material carbonoso, la unidad 200 de secado por microondas, la unidad 300 de digestión y la unidad 400 de secado o una combinación de máquinas y/o aparatos similares, de modo que se remueven las impurezas, el contenido de humedad tiene un nivel preferido, y la temperatura del material carbonoso se eleva, lo cual reduce la cantidad de energía requerida en la unidad 1000 de activación que para los procesos convencionales.
En el paso 1204, el material carbonoso se alimenta desde la unidad 400 de secado dentro del horno 1002 giratorio a través del conducto 1014. De preferencia, este paso incluye alimentar el material carbonoso digerido desde la unidad 400 de secado directamente dentro del horno 1002 giratorio para así no perder el calor provisto por la unidad 400 de secado. Esta alimentación debe ser tan directa y termodinámicamente favorable como sea posible. Al alimentar el material carbonoso directamente dentro de la entrada 101R del horno 1002 giratorio, e! materia! carbonoso está 3 una temperatura elevada, lo cual requerirá menos energía para carbonizar y activar el material carbonoso en el horno 1002 giratorio.
En el paso 1206, el material carbonoso se activa De conformidad con el presente sistema para activar el material carbonoso, el material carbonoso se alimenta al horno 1002 giratorio que está pre-calentado aproximadamente de 600°C a aproximadamente 850°C, por ejemplo. La cantidad de material carbonoso alimentado dentro del horno 1002 giratorio puede de preferencia, ser de aproximadamente 10% aproximadamente a 30% del volumen del horno 1002 giratorio. El horno 1002 giratorio se puede sub-dividir en una zona de carbonización y una zona de activación, hasta un volumen de llenado de aproximadamente 5% aproximadamente a 40% y se carboniza y activa en forma continua en un flujo de gas inerte con aproximadamente una vuelta de producto de 8 dobleces por rotación del horno y con un perfil de temperatura del producto en la zona de carbonización de aproximadamente 300°C aproximadamente a 900°C, el tiempo de residencia es de aproximadamente 10 minutos aproximadamente a 180 minutos, y el perfil de temperatura del material carbonoso en la zona de activación es de aproximadamente 500°C aproximadamente a 1200°C con un tiempo de residencia de aproximadamente 30 minutos aproximadamente a 180 minutos, con la adición de .45 kg a 2.25 kg de corriente a .450 kg de carbón en la zona de activación, cualquier distancia desde la entrada 1016 del horno 1002 giratorio.
En un paso 1208 opcional, el material carbonoso activado se puede recubrir o infundir con un aditivo. Este paso también se puede llevar a cabo en un dispositivo o aparato de flujo contra-corriente de bucle cerrado. que puede aplicar de aproximadamente 5% aproximadamente a 10% en peso del aditivo preferido. En el paso 1210 opcional, el alquitrán de carbón que se libera del material carbonoso durante el proceso de activación se puede fraccionar. Este paso también se lleva a cabo con el uso de un condensador vertical controlado por temperatura aproximadamente a 200°C para condensar el alquitrán de carbón que todavía se encuentra en un estado fluido para que se drene del sistema presente para activar el material carbonoso dentro del recinto de alojamiento y limpiar el condensador, por ejemplo.
En un paso 1212 opcional, el alquitrán de carbón que no ha sido fraccionado puede reciclarse para ser quemado por los quemadores 1024 de gas. El alquitrán de carbón evaporado no capturado se regresa a los quemadores 1024 de gas para otro quemado por los quemadores 1024 de gas y después calentar el horno 1002 giratorio. En un paso 1214 opcional, el material carbonoso activado se acaba, empaca y/o se almacena para ser usado para otras aplicaciones como se describe aquí, por ejemplo.
Se ha descrito un sistema para activar material carbonoso. Se debe entender que las modalidades particulares descritas dentro de esta especificación, tienen el propósito de ejemplificar y no deben ser consideradas para limitar la invención. Además, será evidente para las personas experimentadas en la técnica, que pueden contemplar muchas modificaciones en los usos de las modalidades descritas, sin apartarse de los conceptos inventivos. Por ejemplo, , las diferentes temperaturas, presiones, composiciones de la solución de mezcla ácida y sus similares «?? ???? ramhiar o altorar noro oHan^ co -> ·-. r o r e> t ^ · <· ;f ¡-, ^ ?. r.?.r?. activar material carbonoso descrito aquí o de otra forma apartarse de los conceptos inventivos.

Claims (55)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para activar un material carbonoso, caracterizado porque comprende: una unidad de carga de material carbonoso para producir un material carbonoso de menos de 5% de contenido mineral; una unidad de digestión en comunicación con la unidad de carga de material carbonoso; una unidad de carga de ácido en comunicación con la unidad de digestión para proporcionar una solución de mezcla ácida; una unidad de separación en comunicación con la unidad de digestión para separar el material carbonoso digerido de la solución de mezcla ácida; una unidad de secado en comunicación con la unidad de separación para secar el material carbonoso digerido y separar el material carbonoso; y una unidad térmica para activar el material carbonoso para producir material carbonoso activado, la unidad térmica tiene una entrada para recibir el material carbonoso desde la unidad de secado y una salida para sacar el material carbonoso activado de la unidad térmica.
2. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de carga de material carbonoso produce un material carbonoso de menos que 4% de contenido mineral.
3. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque unidad de carga de material carbonoso produce un material carbonoso de menos que 3% de contenido mineral.
4. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de carga de material carbonoso produce material carbonoso de menos que 2% de contenido mineral.
5. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de carga de material carbonoso produce material carbonoso de menos que 1% de contenido mineral.
6. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad térmica también comprende. una fuente de por lo menos un dióxido de carbón y vapor ubicada esencialmente adyacente a la entrada del horno giratorio para inyectar por lo menos uno de dióxido de carbón y vapor para hacer contacto con el material carbonoso contenido en la unidad térmica.
7. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad térmica se selecciona del grupo que consiste de hornos de fuego indirecto, hornos de fuego directo, hornos de chimenea y hornos de múltiples chimeneas.
8. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1. caracterizado porque la una o más fuentes de calor tienen la capacidad de operar la unidad térmica a una temperatura de aproximadamente 350°C a aproximadamente 1250°C.
9. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la una o más fuentes de calor tienen la capacidad de operar la unidad térmica a una temperatura de aproximadamente 500°C a 900°C.
10. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la una o más fuentes de calor tienen la capacidad de operar la unidad térmica a una temperatura de aproximadamente 600°C a 850°C.
11. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad térmica proporciona un tiempo de residencia de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 8 horas para el material carbonoso.
12. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende. una unidad de fraccionado en comunicación con la unidad térmica para fraccionar el alquitrán de carbón del material carbonoso.
13. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende: un conducto de reciclado ubicado entre la unidad de fraccionado y la unidad térmica para reciclar el alquitrán de carbón como un gas de combustión.
14 Un sistema para activar material carbonoso, caracterizado nnrnnp r.nmnrpnHp- una unidad de carga de material carbonoso que comprende: una primera unidad de tamizado vibratorio para medir el material carbonoso con el tamaño deseado; un aparato de separación por diferencial de densidad en comunicación con la primera unidad de tamizado vibratorio para producir un material carbonoso de menos que el 5% de contenido mineral; una unidad de digestión en comunicación con la unidad de carga de material carbonoso; una unidad de carga de ácido en comunicación con la unidad de digestión para proporcionar una solución de mezcla acida a la primera unidad de digestión, que comprende: una fuente de H20; una fuente de HF; una fuente de H2SiF6, en donde el HF; H2SiF6 y el H20 se pueden mezclar en proporciones predeterminadas para formar la solución de mezcla ácida antes de ser provista a la primera unidad de digestión; una unidad de separación en comunicación con la unidad de digestión para separar el material carbonoso digerido de la solución de mezcla ácida, una unidad de secado en comunicación con la unidad de separación para secar el material carbonoso digerido y separar el material carbonoso; y un horno giratorio que tiene un casco que define una cámara interna para activar el material carbonoso para producir material carbonoso activado desde !a unidad de secado y una salida para sanar el material carbonoso activado del horno giratorio.
15. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende: un conducto que conecta directamente la unidad de secado con la entrada del horno giratorio.
16. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el horno giratorio también comprende: una fuente de por lo menos un dióxido de carbón y una fuente de vapor ubicada esencialmente adyacente a la entrada del horno giratorio para inyectar el por lo menos un dióxido de carbón y vapor dentro de la cámara interna del horno giratorio.
17. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende: una unidad de halogenado ubicada corriente debajo de la salida del horno giratorio para hacer contacto con el material carbonoso activado con un compuesto halogenado.
18. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la unidad de halogenado es una unidad de bromuración para poner en contacto el material carbonoso activado con un compuesto de bromuración.
19. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el compuesto de bromuración está en una fase liquida.
20. El sistema para activar material carbonoso de conformidad non la reivindicación 14, caracterizado porque la fuente de calor tiene la capacidad de operar el horno giratorio a una temperatura de aproximadamente 500°C a aproximadamente 900°C.
21. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende: una unidad de fraccionado en comunicación con el horno giratorio para fraccionar el alquitrán de carbón del material carbonoso.
22. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque además comprende: un conducto de reciclado ubicado entre la unidad de fraccionado y el horno giratorio para reciclar el alquitrán de carbón como un gas de combustión.
23. Un método para activar material carbonoso caracterizado porque comprende. proporcionar una unidad de digestión; alimentar una solución de mezcla ácida dentro de la unidad de digestión; alimentar un suministro de un material carbonoso pre-mojado que tiene un contenido de humedad de aproximadamente 15% a aproximadamente 35% dentro de la unidad de digestión para formar un material carbonoso/solución de mezcla ácida; digerir el material carbonoso para remover los contaminantes, en donde los contaminantes son solubles en la solución de mezcla ácida, alimentar el material carbonoso digerido a una unidad térmica; y calentar el material carbonoso digerido a una tpmnpratnra d aproximadamente 350°C a aproximadamente 1250°C en la unidad térmica para producir un material carbonoso activado.
24. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el calentamiento del material carbonoso digerido también comprende: calentar el material carbonoso digerido de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 8 horas.
25. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el calentamiento del material carbonoso digerido también comprende: poner en contacto el por lo menos un dióxido de carbón y vapor con el material carbonoso digerido.
26. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la alimentación de un suministro de material carbonoso pre-mojado también comprende: remover una cantidad sustancial de triturados y polvo del suministro de material carbonoso pre-mojado.
27. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el calentamiento del material carbonoso digerido también comprende: fraccionar un gas de escape para producir alquitrán de carbón.
28. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el fraccionado del gas de escape para producir alquitrán de carbón también comprende: usar el alquitrán de carbón para el calentamiento del material carbonoso digerido en la unidad térmica.
29 El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque además comprende: recubrir el material carbonoso activado con un compuesto halogenado.
30. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el compuesto halogenado es un compuesto de bromuración.
31. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el compuesto halogenado está en una fase liquida.
32. Un método para activar material carbonoso caracterizado porque comprende. proporcionar una unidad de digestión; alimentar una solución de mezcla ácida que consiste de una mezcla de H20, HF y H2SiF6 dentro de la unidad de digestión, en donde el HF; el H2SiFs y el H20 pueden mezclarse en proporciones predeterminadas para producir la solución de mezcla ácida antes de ser alimentada dentro de la unidad de digestión; alimentar un suministro de material carbonoso pre-mojado dentro de la unidad de digestión para formar un material carbonoso/solución de mezcla ácida; digerir el material carbonoso para remover contaminantes, en donde los contaminantes son solubles en la solución de mezcla ácida; bombear el material carbonoso/solución de mezcla árida desde la unidad de digestión a una unidad de separación; separar el material carbonoso digerido del material carbonoso/solución de mezcla acida; someter el material carbonoso digerido a una velocidad deseada de un flujo de aire caliente, en donde la velocidad deseada del flujo de aire caliente separa el material carbonoso digerido con base en la densidad del material carbonoso y en donde la velocidad deseada del flujo de aire caliente también seca el material carbonoso digerido; alimentar el material carbonoso digerido a una unidad térmica; y calentar el material carbonoso digerido en la unidad térmica para producir un material carbonoso activado.
33. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el calentamiento del material carbonoso digerido también comprende: calentar el material carbonoso digerido a una temperatura de aproximadamente 350°C a aproximadamente 1250°C.
34. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el calentamiento del material carbonoso digerido también comprende: calentar el material carbonoso digerido de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 8 horas.
35. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el calentamiento del material carbonoso digerido también comprende: poner en contacto el por lo menos un dióxido de carbón y vapor con el material carbonoso digerido.
36. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la alimentación de un suministro de material carbonoso pre-mojado también comprende: remover una cantidad sustancial de triturado y polvo del suministro de material carbonoso pre-mojado.
37. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el calentamiento del material carbonoso digerido también comprende: fraccionar un gas de escape para producir alquitrán de carbón.
38. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el fraccionado de un gas de escape para producir alquitrán de carbón también comprende: usar el alquitrán de carbón para calentar el material carbonoso digerido en la unidad térmica.
39. El método para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque además comprende: recubrir el material carbonoso activado con un compuesto halogenado.
40. Un sistema para activar material carbonoso caracterizado porque comprende: un medio para proporcionar una unidad de digestión; un medio para alimentar una solución de mezcla ácida dentro de la unidad de digestión; un medio para alimentar un suministro de un material carbonoso pre- mojado dentro de la unidad de digestión para formar un material carbonoso/solución de mezcla acida; un medio para digerir el material carbonoso para remover los contaminantes, en donde los contaminantes son solubles en la solución de mezcla acida, un medio para alimentar el material carbonoso digerido a una unidad térmica; y un medio para calentar el material carbonoso digerido en la unidad térmica para producir un material carbonoso activado.
41. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para calentar el material carbonoso digerido de aproximadamente 350°C a aproximadamente 1250°C.
42. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para calentar el material carbonoso digerido de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 8 horas.
43. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para poner en contacto el por lo menos un dióxido de carbón y vapor con el material carbonoso digerido.
44. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el medio para alimentar un suministro de material carbonoso pre-mojado también comprende: un medio para remover una cantidad sustancial de triturados y polvo del suministro de material carbonoso pre-mojado.
45. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para fraccionar un gas de escape para producir alquitrán de carbón.
46. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado porque el medio para fraccionar el gas de escape para producir alquitrán de carbón también comprende: un medio para usar el alquitrán de carbón para el calentamiento del material carbonoso digerido en la unidad térmica.
47. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque además comprende: un medio para recubrir el material carbonoso activado con un compuesto halogenado
48. Un sistema para activar material carbonoso caracterizado porque comprende: un medio para proporcionar una unidad de digestión; un medio para alimentar una solución de mezcla ácida que consiste de una mezcla de H20, HF y H2SiF8 dentro de la unidad de digestión, en donde el HF; el H2SiF6 y el H20 pueden mezclarse en proporciones predeterminadas para formar la solución de mezcla ácida antes de ser alimentada dentro de la unidad de digestión; un medio para alimentar un suministro de material carbonoso pre-mojado dentro de la unidad de digestión para formar un material carbonoso/solución de mezcla ácida; un medio para digerir el material carbonoso para remover contaminantes, en donde los contaminantes son solubles en la solución de mezcla ácida; un medio para bombear el material carbonoso/solución de mezcla ácida desde la unidad de digestión a una unidad de separación; un medio para separar el material carbonoso digerido del material carbonoso/solución de mezcla ácida; un medio para someter el material carbonoso digerido a una velocidad deseada de un flujo de aire caliente, en donde la velocidad deseada del flujo de aire caliente separa el material carbonoso digerido con base en la densidad del material carbonoso y en donde la velocidad deseada del flujo de aire caliente también seca el material carbonoso digerido; un medio para alimentar el material carbonoso digerido a una unidad térmica; y un medio para calentar el material carbonoso digerido en la unidad térmica para producir un material carbonoso activado.
49. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para calentar el material carbonoso digerido a una temperatura de aproximadamente 350°C a aproximadamente 1250°C.
50. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para calentar el material carbonoso digerido de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 8 horas.
51. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para poner en contacto el por lo menos un dióxido de carbón y vapor con el material carbonoso digerido
52. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el medio para alimentar un suministro de material carbonoso pre-mojado también comprende: un medio para remover una cantidad sustancial de triturado y polvo del suministro de material carbonoso pre-mojado.
53. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el medio para calentar el material carbonoso digerido también comprende: un medio para fraccionar un gas de escape para producir alquitrán de carbón.
54. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque el medio para fraccionar un gas de escape para producir alquitrán de carbón también comprende: un medio para usar el alquitrán de carbón para calentar el material carbonoso digerido en la unidad térmica.
55. El sistema para activar material carbonoso de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque además comprende: un medio para recubrir el material carbonoso activado con un compuesto halogenado.
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