PL166647B1 - Sposób formowania pyłu węgla kamiennego do postaci granul kulistych - Google Patents

Abstract

1. Sposób formowania pyłu węgla kamiennego do postaci granul kulistych, znamienny tym, że dysperguje się pył węglowy w wodzie w stosunku masowym 1:1-1:4, a następnie tak powstały dwufazowy układ nasyca się w sposób ciągły podczas mieszania fazą gazową, najkorzystniej w postaci drobnych pęcherzyków powietrza oraz wprowadza się czwartą fazę, olejową, w co najmniej dwóch porcjach, w dobranych odstępach czasu, korzystnie co 15-60 minut, w ilości 20-50% masowych w stosunku do masy pyłu węglowego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób formowania pyłu węgla kamiennego do postaci granul kulistych, z których wytwarza się węgle aktywne przeznaczone, zwłaszcza do usuwania zanieczyszczeń z gazów i cieczy.

Do usuwania zanieczyszczeń z roztworów wodnych stosuje się powszechnie sorbenty mineraln o-węglowe.

Z polskiego opisu patentowego nr 152033 znane jest wytwarzanie sorbentów mineralnowęglowych z porowatych substancji nieorganicznych takich jak ziemie krzemiankowe, okrzemkowe, glinokrzemianowe, bądź inne minerały ilaste, pokryte substancjami organicznymi bogatymi w węgiel pierwiastkowy, poprzez karbonizację, którą się prowadzi w ograniczonej przestrzeni, przy ciągłym mieszaniu. Podczas procesu zmienia się strefowo temperaturę oraz skład gazów, wprowadzając kontrolowaną ilość powietrza, niezbędną do wytworzenia na matrycy mineralnej zwęglonej substancji organicznej. Na wejściu surowca utrzymuje się temperaturę minimum 273 K, a w obszarze doprowadzania powietrza najkorzystniej w granicach 773-873 K.

Z polskiego opisu patentowego nr 134 380 znany jest sposób wytwarzania materiału porowatego z masy ziarnistej i lepiszcza. Jako masę ziarnistą stosuje się krzemionkę, tlenek glinu, węglik krzemu, węgiel, koks, grafit lub ich mieszaniny. Jako lepiszcze stosuje się żywice syntetyczne. Masę ziarnistą, uprzednio pokrytą warstwą żywicy syntetycznej, łącznie z lepiszczem, wprowadza się co najmniej jedną warstwą do nagrzanej formy i wygrzewa do czasu wstępnego ukształtowania się elementu, który wstępnie wygrzewa się poza formą.

Dla oczyszczania gazów i cieczy z zanieczyszczeń chemicznych najkorzystniejsze są węgle aktywne zgranulowane. Znana jest powszechnie metoda otrzymywania granul cylindrycznych przez zmieszanie pyłu węglowego z lepiszczem, wyciskanie masy przez filiery i cięcie na cylinderki o dobranej wysokości. Lepsze właściwości mają sorbenty węglowe zgranulowane do kształtu kulitego, ponieważ opór stawiany przez warstwę granul kulistych jest 2,5-3,3 razy mniejszy od oporu stawianego przez warstwę granul cylindrycznych lub nieregularnych.

Kształt kulisty granul węglowych uzyskiwany jest w granulatorach bębnowych lub talerzowych. Procesy w granulatorach bębnowych polegają na zmieszaniu pyłu węgla kamiennego z suchym zmielonym lepiszczem i granulowaniu z dodatkiem wody. Granulowanie w granulatorach talerzowych polega na zmieszaniu rozdrobnionego węgla z wodą i lepiszczem, upłynnieniu otrzymanej pasty i następnie granulowaniu. Sposoby te realizowane są w skomplikowanych, a zatem w zawodnych urządzeniach i przebiegają z niską wydajnością.

Wynalazek dotyczy sposobu formowania pyłu węgla kamiennego do postaci granul kulistych. Istota wynalazku polega na tym, że dysperguje się pył węglowy w wodzie w stosunku masowym 1:1-1:4, a następnie tak powstały dwufazowy układ nasyca się, w sposób ciągły podczas mieszania,

166 647 fazą gazową, najkorzystniej w postaci drobnych pęcherzyków powietrza oraz wprowadza czwartą fazę, olejową, w co najmniej dwóch porcjach, w dobranych odstępach czasu, korzystnie co 15-60 minut, w ilości 20-50% masowych w stosunku do masy pyłu węglowego. Korzystne jest podanie w pierwszej porcji nie men ej n i5 50% pizewidzianej iloś ci olej u, a także gdy począwszy od urugi ej porcji oleju wprowadza się dodatkowe porcje pyłu węglowego lub jego dyspersji wodnej.

Na początku procesu, zgodnego z wynalazkiem, wytwarzają się granule węglowe z dyspersji pyłu węglowego i emulsji oleju w wodzie, o małej średnicy, które stanowią niejako zarodki dla późniejszych granul o żądanej średnicy, których liczba w dalszym procesie jest w przybliżeniu stała. Dodawanie dalszych porcji oleju powoduje narastanie warstw na wytworzonych już granulach i powiększenie ich średnicy. Ilość porcji oleju oraz dodawanie dodatkowych porcji pyłu węglowego lub jego dyspersji wodnej pozwala na formowanie granul o z góry zamierzonej średnicy. Dodawanie tylko samego oleju w dalszych porcjach, bez pyłu węglowego, powoduje aglomerację powstałych jun granul, których liczba w rezultacie może być mniejsza od powstałej w pierwszym etapie procesu, co zależy od ilości nadmiaru pyłu użytego do dyspercji początkowej. Przesycanie układu fazą gazową podczas procesu wielokrotnie przyspiesza granulację przez zwiększenie powierzchni granicy faz, dzięki czemu zachodzą szybciej procesy sferycznej aglomeracji pyłu w oleju.

W rezultacie uzyskuje się granule kuliste o średnicy nawet do 15 mm, o wytrzymałości mechanicznej po karbonioacli i aktywacji powyżej 90%, które nadają się do regeneracji, a tym samym do wielokrotnego użycia. Stosowanie granul kulistych, uzyskanych sposobem według wynalazku, w dynamicznych procesach oczyszczania gazów i cieczy, pozwala na obniżenie oporów złoża sorbentu, co umożliwia obniżenie mocy wentylatorów i pomp, a co za tym idzie zmniejszenie energochłonności procesu oczyszczania i podniesienie jego efektywności.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania.

Przykład I. Do mieszalnika o pojemności 200 litrów, o średnicy 0,5m i wysokości 1 m wprowadza się 601 wody oraz 20 kg pyłu węglowego o uziarnieniu poniżej 90 μιη. Po 5 minutach mieszania mieszadłem z trzema prope^rami od długości 12 cm i prędkości obrotowej około 700 obr/min. nasyca się układ powietrzem drobnopęcherzykowym, wprowadzając je w sposób ciągły od dołu spiralą perforowaną. Następnie dodaje się, nie przerywając mieszania, 51 oleju rzepakowego i po czasie 30 minut wprowadza drugą porcję oleju w ilości 11, mieszając całość jeszcze prze 60 minut. Otrzymuje się granule kuliste o średnicy 1-1,5 mm. Po karbo^zacą i aktywacji nadają się one do procesów oczyszczania płynów i wody.

Przykład II. Do mieszalnika o parametrach jak w przykładzie I wprowadza się 801 wody i 40 kg pyłu węglowego o uziarnloniu poniżej 90 gm. Po 5 minutach mieszania w warunkach podanych w przykładzie I nasyca się układ powietrzem o analogicznych parametrach. Następnie dodaje się, nie przerywając mieszania, 121 oleju rzepakowego i po 20 minutach dodatkowo 11 oleju, i nadal miesza się przez 30 minut. Otrzymuje się granule kuliste o średnicy 1-2,5 mm. Po karbonizacji i aktywacji nadąlą się one szczególnie do procesów technologicznych oczyszczania wody przy pomocy filtrów węglowych w wytwórniach wody pitnej.

Przykład III. Do mieszalnika o parametrach jak w przykładzie I wprowadza się 801 wody i 40 kg pyłu węglowego o uziarnieniu poniżej 90 pm. Mieszanie i nasycanie powietrzem prowadzi się analogicznie jak w przykładzie I. Następnie dodaje się, nie przerywając mieszania, 121 oleju rzepakowego, po czym jeszcze dodatkowo po 20 minutach dodaje się 21 oleju rzepakowego i 5 kg pyłu węglowego. Mieszanie kontynuuje się przez 30 minut. Otrzymuje się granule kuliste o średnicy 8-10 mm. Po karbynizacji i aktywacji nadają się one szczególnie do oczyszczania gazów spalinowych, zwłaszcza z tlenku siarki i tlenków azotu.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia paten to we

   1. Sposób formowania pyłu węgla kamiennego do postaci granul kulistych, znamienny tym, że dysperguje się pył węglowy w wodzie w stosunku masowym 1:1 - 1:4, a następnie tak powstały dwufazowy układ nasyca się w sposób ciągły podczas mieszania fazą gazową, najkorzystniej w postaci drobnych pęcherzyków powietrza oraz wprowadza się czwartą fazę, olejową, w co najmniej dwóch porcjach, w dobranych odstępach czasu, korzystnie co 15-60 minut, w ilości 20-50% masowych w stosunku do masy pyłu węglowego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszej porcji podaje się nie mniej niż 50% przewidzianej ilości oleju.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że począwszy od drugiej porcji oleju wprowadza się dodatkowe porcje pyłu węglowego lub jego dyspersji wodnej.