RU2191157C1

RU2191157C1 - Method of continuous processing of coal-containing raw materials and plant for method embodiment

Info

Publication number: RU2191157C1
Application number: RU2001127500/12A
Authority: RU
Inventors: А.А. Уминский; шов В.К. Кудр; В.К. Кудряшов; Б.И. Смолин; Ю.Н. Ильин; Н.П. Лунин
Original assignee: Уминский Анатолий Аркадьевич; Кудряшов Виктор Константинович; Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: production of activated carbons and organic products from coal-containing raw materials; applicable in various industries for purification of various substances and their sorption from liquid and other media. SUBSTANCE: method includes stages of preliminary heating of coal-containing raw materials to temperature of 120-150 C, carbonization within temperature range from 150-250 to 600-700 C, activation within temperatures of 850-950 C, and maturing. Process of processing of coal-containing raw materials is carried out in oxygen-free medium with supply of dry nitrogen to maturing stage in countercurrent to solid product, and direction of vapor-gas mixture from maturing to carbonization stages by countercurrent to solid product of carbonization. Stages of preliminary heating of raw materials and carbonization are conducted in presence of catalytic additives. Activation process is carried out in falling flow of solid product of carbonization rotating under action of vapor-gas mixture directed at pressure tangentially to solid product. Method is realized in plant having successively connected by means of overflowing branch pipes, chambers of preliminary heating and carbonization located under each other and provided with heaters, and also activation and maturing chambers. EFFECT: complex processing of raw materials and production of activated carbon with high sorption capacity due to increase of volume of micro and mezzo pores with reduced time of process conduction including carbonization and activation. 3 cl, 2 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области получения активных углей и органических продуктов из углесодержащего сырья и может быть использовано в различных отраслях промышленности - химической, нефтяной, медицинской, пищевой для очистки различных веществ и сорбции их из жидкой и других сред. The invention relates to the field of production of activated carbons and organic products from carbon-containing raw materials and can be used in various industries - chemical, petroleum, medical, food for the purification of various substances and their sorption from liquid and other environments.

Наиболее близкими к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков являются способ непрерывной переработки углесодержащего сырья и устройство для его осуществления (RU, 2118291, С 01 В 31/08, Бюл. 24, 27.08.98 г.), обеспечивающие протекание процесса в бескислородной среде. Closest to the proposed technical essence and the number of matching features are a method for the continuous processing of carbon-containing raw materials and a device for its implementation (RU, 2118291, 01 B 31/08, Bull. 24, 08/27/98), ensuring the process in an oxygen-free environment.

Известный способ включает стадии предварительного нагрева сырья до температуры 120-150^oС, карбонизации в интервале температур от 150-250 до 600-700^oС в присутствии каталитических добавок и отделения смолообразующих продуктов, активации и созревания с подачей сухого азота на стадию созревания в противотоке к твердому продукту карбонизации, и направлением парогазовой смеси, образующейся на стадии созревания, противотоком к твердому продукту на предыдущие стадии. Перемещение твердого продукта на каждой стадии осуществляется принудительно с регулируемой скоростью перемещения, а активный уголь выгружают со стадии созревания. Парогазовую смесь процесса переработки отбирают со стадии предварительного нагрева и направляют на разделение с выделением смолообразного продукта и водоорганического конденсата.The known method includes the stage of preheating of raw materials to a temperature of 120-150 ^o C, carbonization in the temperature range from 150-250 to 600-700 ^o C in the presence of catalytic additives and separation of resin-forming products, activation and maturation with the supply of dry nitrogen to the stage of maturation in countercurrent to the solid product of carbonization, and the direction of the vapor-gas mixture formed at the maturation stage, countercurrent to the solid product to the previous stages. The movement of the solid product at each stage is carried out forcibly with an adjustable speed of movement, and activated carbon is discharged from the maturation stage. The gas-vapor mixture of the processing process is taken from the preheating stage and sent for separation with the release of a gummy product and water-organic condensate.

Известно устройство для непрерывной переработки углесодержащего сырья, содержащее последовательно соединенные посредством переточных патрубков и размещенные друг под другом камеры предварительного нагрева и карбонизации, снабженные нагревателями, камеры активации и созревания с рубашкой охлаждения и патрубком для ввода сухого азота, узлы подачи сырья в камеру предварительного нагрева, каталитических добавок, водяного пара, разделения парогазовой смеси, размещенный над камерой предварительного нагрева, сообщенный с ней и снабженный патрубками для вывода смолообразного продукта и водоорганического конденсата и узел отвода активного угля из камеры созревания. Камеры выполнены в виде идентичных реакторов шнекового типа с приводами. A device for continuous processing of carbon-containing raw materials is known, comprising pre-heating and carbonization chambers connected in series by means of transfer pipes and arranged under each other, equipped with heaters, activation and maturation chambers with a cooling jacket and a pipe for introducing dry nitrogen, units for supplying raw materials to the pre-heating chamber, catalytic additives, water vapor, separation of the vapor-gas mixture, placed above the preheating chamber, communicated with it and equipped with th nozzles for the withdrawal of a gummy product and water-organic condensate and a unit for removing activated carbon from the maturation chamber. The cameras are made in the form of identical screw type reactors with drives.

Известные способ и устройство не обеспечивают получение активного угля с необходимым количеством микро- и мезопор за счет низкой кинетики (ламинарной) процесса, низкой температуры карбонизата, поступающего на активацию, и низкой температуры активации. The known method and device do not provide activated carbon with the necessary amount of micro- and mesopores due to the low kinetics (laminar) of the process, the low temperature of the carbonizate entering the activation, and the low activation temperature.

Технический результат изобретения заключается в получении активного угля с повышенной сорбционной способностью за счет увеличения в нем количества микро- и мезопор и в сокращении времени протекания процесса, в том числе карбонизации и активации. The technical result of the invention is to obtain activated carbon with increased sorption ability by increasing the amount of micro- and mesopores in it and to reduce the process time, including carbonization and activation.

Этот результат достигается тем, что в способе непрерывной переработки углесодержащего сырья, включающем стадии предварительного нагрева сырья до температуры 120-150^oС, карбонизации в интервале температур от 150-250 до 600-700^oС в присутствии каталитических добавок и отделения смолообразных продуктов, активации и созревания; подачу сухого азота на стадию созревания в противотоке к твердому продукту карбонизации, и направление парогазовой смеси, образующейся на стадии созревания, противотоком к твердому продукту на предыдущие стадии, а также принудительное перемещение с регулируемой скоростью твердого продукта на стадиях предварительного нагрева сырья, карбонизации и созревания и отбор парогазовой смеси процесса переработки со стадии предварительного нагрева с направлением ее на разделение с выделением смолообразного продукта и водоорганического конденсата, согласно изобретению в процессе активации осуществляют дегазацию твердого продукта карбонизации, а активацию проводят при температуре 850-950^oС в ниспадающем потоке твердого продукта карбонизации, вращающемся под действием парогазовой смеси, направленной под давлением по касательной к нему, хотя бы в двух противоположных точках по диаметру потока, причем парогазовую смесь получают сжиганием водорода в кислороде, полученных путем электролиза деионизованной воды, при этом при подаче на стадию активации парогазовую смесь разбавляют паром до достижения температуры активации.This result is achieved in that in a method for the continuous processing of carbon-containing raw materials, which includes the stages of preheating the raw material to a temperature of 120-150 ^o C, carbonization in the temperature range from 150-250 to 600-700 ^o C in the presence of catalytic additives and separation of resinous products, activation and ripening; the supply of dry nitrogen to the ripening stage in countercurrent to the solid carbonization product, and the direction of the vapor-gas mixture formed at the ripening stage, countercurrent to the solid product to the previous stages, as well as forced movement of the solid product at a controlled rate at the stages of preheating of the raw materials, carbonization and ripening and the selection of the gas-vapor mixture of the processing process from the pre-heating stage with its direction for separation with the release of a gummy product and water-organic conde nsata, according to the invention, during the activation process, the solid carbonization product is degassed, and activation is carried out at a temperature of 850-950 ^o C in a falling flow of the solid carbonization product, rotating under the action of the vapor-gas mixture directed under pressure along the tangent to it, at least at two opposite points according to the diameter of the flow, moreover, the gas-vapor mixture is obtained by burning hydrogen in oxygen obtained by electrolysis of deionized water, while diluting the gas-vapor mixture at the activation stage t of steam until the activation temperature is reached.

Этот результат достигается также тем, что в устройстве для непрерывной переработки углесодержащего сырья, содержащем последовательно соединенные посредством переточных патрубков и размещенные друг под другом камеры предварительного нагрева и карбонизации, снабженные нагревателями, камеры активации и созревания с рубашкой охлаждения и патрубком для ввода сухого азота, узлы подачи сырья в камеру предварительного нагрева, каталитических добавок, водяного пара, разделения парогазовой смеси, размещенный над камерой предварительного нагрева, сообщенный с ней и снабженный патрубками для вывода смолообразного продукта и водоорганического конденсата и узел отвода активного угля из камеры созревания, согласно изобретению камера активации содержит теплоизолирующий корпус, внутри которого установлена вертикальная труба для проведения процесса активации, например, из жаропрочной керамики с нагревателями в верхней части и отверстиями, расположенными друг против друга в нижней ее части по окружности трубы, направленными по касательной к внутреннему диаметру трубы, и снабжена патрубками, установленными на трубе соосно отверстиям, и газовыми горелками, размещенными в стенках корпуса камеры так, что пламя горелок расположено внутри патрубков напротив отверстий в трубе, при этом к зонам горения подведены трубопроводы от узла подачи водяного пара, а на входе и выходе камеры активации установлены шлюзовые затворы, соединенные с вертикальной трубой, причем входной шлюзовой затвор снабжен выходным патрубком для отвода газовой смеси, возникшей в процессе дегазации продукта карбонизации, в отделитель пыли, а газовые горелки соединены трубопроводами с генератором кислорода и водорода, а также тем, что генератор кислорода и водорода содержит дистиллятор-дионизатор, соединенный через каплеотделитель с устройством твердополимерного электролиза кислорода и водорода. This result is also achieved by the fact that in a device for the continuous processing of carbon-containing raw materials, containing pre-heating and carbonization chambers connected in series by means of transfer pipes and arranged under each other, equipped with heaters, activation and maturation chambers with a cooling jacket and a pipe for introducing dry nitrogen, nodes supply of raw materials to the pre-heating chamber, catalytic additives, water vapor, separation of the vapor-gas mixture, placed above the pre-heating chamber According to the invention, the activation chamber contains a heat-insulating casing, inside which a vertical pipe is installed for carrying out the activation process, for example, of heat-resistant ceramics with heaters in the roar, connected with it and equipped with nozzles for withdrawing a resinous product and water-organic condensate the upper part and the holes located opposite each other in its lower part around the circumference of the pipe, directed tangentially to the inner diameter of the pipe, and provided on nozzles mounted on the pipe coaxially with the holes and gas burners placed in the walls of the chamber body so that the flame of the burners is located inside the nozzles opposite the holes in the pipe, while the pipelines from the steam supply unit are connected to the combustion zones, and at the inlet and outlet of the chamber activation gate locks are installed, connected to a vertical pipe, and the inlet lock gate is equipped with an outlet pipe for discharging the gas mixture that occurred during the degassing of the carbonization product into a dust separator, and gas s burner conduits connected to a generator of oxygen and hydrogen, and in that the hydrogen and oxygen generator comprises a distiller-dionizator coupled via a droplet separator unit with a solid polymer electrolytic oxygen and hydrogen.

За счет дегазации продукта карбонизации, происходящей в верхней части вертикальной трубы и создания в ней вихревого парогазового потока высокой температуры, приводящего во вращательное движение твердый продукт карбонизации, на стадии активации обеспечивается интенсивное открытие микро- и мезопор в твердом продукте карбонизации, что ускоряет протекание процесса и увеличивает количество микро- и мезопор. Due to the degassing of the carbonization product occurring in the upper part of the vertical pipe and the creation of a high-temperature steam-gas vortex stream in it, which rotates the solid carbonization product, at the activation stage, the micro- and mesopores in the solid carbonization product are opened intensively, which accelerates the process and increases the number of micro- and mesopores.

На фиг.1 представлена схема установки для непрерывной переработки углесодержащего сырья. Figure 1 presents the installation diagram for the continuous processing of carbon-containing raw materials.

На фиг.2 - разрез по АА вертикальной трубы камеры активации. Figure 2 is a section along AA of the vertical pipe of the activation chamber.

Установка для непрерывной переработки углесодержащего сырья, представленная на фиг.1, состоит из последовательно соединенных и размещенных друг под другом камер предварительного нагрева 1, карбонизации 2, активации 3 и созревания 4, 5. Камеры соединены друг с другом посредством переточных патрубков 6, 7, 8 и 9. Камеры предварительного нагрева 1, карбонизации 2 и созревания 4, 5 выполнены в виде идентичных реакторов шнекового типа, валы которых приводятся во вращение с помощью приводов 10. Камеры предварительного нагрева 1 и карбонизации 2 снабжены рубашкой обогрева 11, внутри которой размешены электронагреватели 12, установленные вдоль каждой из камер равномерно по их периметру. Камеры созревания снабжены рубашками охлаждения 13, 14, в которые через штуцеры 15 и 16 подается и отводится соответственно хладагент. The installation for the continuous processing of carbon-containing raw materials, shown in Fig. 1, consists of pre-heating chambers 1, carbonization 2, activation 3 and maturation 4, 5 arranged in series and placed under each other. The chambers are connected to each other by means of transfer pipes 6, 7, 8 and 9. Pre-heating chambers 1, carbonization 2 and ripening 4, 5 are made in the form of identical screw type reactors, the shafts of which are driven by means of drives 10. Pre-heating chambers 1 and carbonization 2 are equipped ubashkoy heater 11, inside which electric heaters 12 that serves installed along each of the chambers uniformly along their perimeter. Ripening chambers are equipped with cooling jackets 13, 14, into which refrigerant is supplied and discharged through fittings 15 and 16.

Камера активации 3 содержит теплоизолирующий корпус 17, внутри которого установлена вертикальная труба 18 для проведения процесса активации, например, из жаропрочной керамики. В верхней части вертикальной трубы 18 вдоль нее размещены электронагреватели 12, а в нижней части трубы, по ее окружности, попарно расположены отверстия 19, направленные по касательной к внутреннему диаметру трубы (фиг.2) и установлены соосно отверстиям патрубки 20, например, из жаропрочной керамики. В стенках теплоизолирующего корпуса 17, напротив патрубков 20, размещены газовые горелки 21 так, что в процессе горения пламя горелок расположено внутри патрубков напротив отверстий 19. К зонам горения от узла подачи водяного пара 22, например парогенератора, подведены трубопроводы 23. На входе и выходе камеры активации 3 установлены шлюзовые затворы 24 и 25, соответственно соединенные с вертикальной трубой 18, выполненные, например, из жаропрочной керамики. Входной шлюзовой затвор 24 снабжен выходным патрубком 26 для отвода газовой смеси в отделитель пыли 27, например, вида Циклон. В шлюзовых затворах 24, 25 размещены датчики температуры 28 и давления 29 для контроля над процессом активации. Газовые горелки 21 соединены трубопроводами 30 - подачи кислорода и 31 - подачи водорода, с генератором кислорода и водорода 32. Камера созревания 5 снабжена патрубком 33 для подачи сухого азота противотоком к твердому продукту и соединена патрубком 34 с узлом 35 отвода активного угля, выполненного, например, в виде шлюзового затвора. The activation chamber 3 contains a heat-insulating housing 17, inside which a vertical pipe 18 is installed for carrying out the activation process, for example, of heat-resistant ceramics. In the upper part of the vertical pipe 18, electric heaters 12 are placed along it, and in the lower part of the pipe, along its circumference, holes 19 are arranged in pairs, which are tangent to the inner diameter of the pipe (Fig. 2) and are installed coaxially with the holes of the pipe 20, for example, of heat-resistant ceramics. In the walls of the heat-insulating casing 17, opposite the nozzles 20, there are gas burners 21 so that during the combustion process the flame of the burners is located inside the nozzles opposite the holes 19. The pipelines 23 are connected to the combustion zones from the steam supply unit 22, for example a steam generator, 23. At the inlet and outlet activation chambers 3 are fitted with lock gates 24 and 25, respectively connected to a vertical pipe 18, made, for example, of heat-resistant ceramics. The inlet lock gate 24 is equipped with an outlet pipe 26 for discharging the gas mixture into the dust separator 27, for example, of the Cyclone type. In the lock gates 24, 25 placed temperature sensors 28 and pressure 29 for monitoring the activation process. Gas burners 21 are connected by pipelines 30 - oxygen supply and 31 - hydrogen supply, with an oxygen and hydrogen generator 32. The maturation chamber 5 is provided with a nozzle 33 for supplying dry nitrogen countercurrent to the solid product and is connected by a nozzle 34 with an active carbon removal unit 35 made, for example , in the form of a lock gate.

Камера созревания 4 снабжена патрубком 36, через который по трубопроводу отводится парогазовая смесь, поступающая через патрубок 37 в камеру карбонизации 2. The maturation chamber 4 is equipped with a nozzle 36, through which the vapor-gas mixture is discharged through the pipeline, passing through the nozzle 37 into the carbonization chamber 2.

Камера карбонизации 2 снабжена также патрубками 38 и 39 для ввода каталитических добавок и отвода смолообразного продукта (жижки) соответственно. The carbonization chamber 2 is also equipped with nozzles 38 and 39 for introducing catalytic additives and removal of a resinous product (slurry), respectively.

Камера предварительного нагрева 1 снабжена патрубками 40 - для подачи сырья, 41 - для подачи сухого азота и 42 - для отвода парогазовой смеси. The pre-heating chamber 1 is equipped with nozzles 40 for supplying raw materials, 41 for supplying dry nitrogen and 42 for removing the vapor-gas mixture.

Узел подачи сырья в камеру предварительного нагрева 1 содержит бункер - накопитель 43, шнековый дозатор 44 и шлюзовой затвор 45, соединенный с патрубком 40 камеры предварительного нагрева 1. The node for supplying raw materials to the preheating chamber 1 contains a hopper - a storage device 43, a screw batcher 44 and a lock gate 45 connected to the pipe 40 of the preheating chamber 1.

Узел разделения парогазовой смеси, размещенный над камерой предварительного нагрева 1 и сообщенный с ней через патрубок 42, содержит отделитель смолы 46 с патрубками 47 - для вывода смолообразного продукта в смолоприемник и 48 - для вывода водоорганического конденсата в конденсатор паров 49. The separation unit of the vapor-gas mixture, placed above the preheating chamber 1 and communicated with it through the pipe 42, contains a resin separator 46 with pipes 47 for outputting the resinous product into the resin receiver and 48 for outputting the water-organic condensate to the vapor condenser 49.

Генератор кислорода и водорода 32 содержит дистиллятор-дионизатор 50, соединенный через каплеотделитель 51 с устройством, например, твердополимерного электролиза кислорода и водорода 52. The oxygen and hydrogen generator 32 comprises a distillation-dionizer 50 connected through a droplet separator 51 to a device, for example, a solid polymer electrolysis of oxygen and hydrogen 52.

Установка снабжена узлом каталитических добавок 53 и прибором управления 54. The installation is equipped with a site of catalytic additives 53 and a control device 54.

Наличие шлюзовых затворов на входе в камеру предварительного нагрева и на выходе из последней камеры созревания обеспечивает проведение процесса переработки сырья в бескислородной среде. The presence of lock gates at the entrance to the preheating chamber and at the exit from the last maturation chamber ensures the processing of raw materials in an oxygen-free environment.

Способ осуществляют следующим образом. Подготовленное исходное сырье (любые измельченные отходы древесины, целлюлозы и др.) влажностью порядка 10 мас. % подают вместе с каталитическими добавками (если это необходимо) в бункер-накопитель 43, где его перемешивают. Далее сырье поступает на наклонный шнековый дозатор 44, которым транспортируется в шлюзовой затвор 45 и далее в камеру предварительного нагрева 1. Одновременно в начало камеры предварительного нагрева 1 через штуцер 41 подают сухой азот, ускоряющий процесс дегидратации сырья и одновременно препятствующий попаданию воздуха в камеру предварительного нагрева 1. В процессе перемещения в камере 1 сырье подвергается термохимической обработке при температуре 120-150^oС. Заданная температура в камере предварительного нагрева 1 обеспечивается электронагревателями 12, автоматически включаемыми прибором управления 54 в зависимости от показаний датчиков температуры и поступлением парогазовой смеси с последующих стадий процесса. Образующиеся на стадии предварительного нагрева сырья газообразные продукты в потоке парогазовой смеси, поступающей из последующих камер, через патрубок 42 попадают в узел разделения парогазовой смеси 46, а обработанный и нагретый твердый продукт по переточному патрубку 6 поступает в камеру карбонизации 2.The method is as follows. Prepared feedstock (any shredded waste wood, pulp, etc.) with a moisture content of about 10 wt. % is fed together with catalytic additives (if necessary) to the storage hopper 43, where it is mixed. Next, the raw material enters the inclined screw feeder 44, which is transported to the lock gate 45 and then to the preheating chamber 1. At the same time, dry nitrogen is fed through the nozzle 41 to the beginning of the preheating chamber 1, which accelerates the dehydration of the raw material and simultaneously prevents air from entering the preheating chamber 1. in the process of moving raw materials in the chamber 1 is subjected to a thermochemical treatment at a temperature of 120-150 ^o C. The desired temperature in the preheating chamber 1 is provided RE heaters 12, 54 automatically activates the control device in dependence on the indication of temperature sensors and the gas-vapor mixture entering the subsequent process steps. Gaseous products formed at the pre-heating stage of the feedstock in the vapor-gas mixture stream coming from the subsequent chambers, through the pipe 42 enter the separation unit of the gas-vapor mixture 46, and the processed and heated solid product through the transfer pipe 6 enters the carbonization chamber 2.

В камере карбонизации 2 в процессе перемещения твердого продукта происходит процесс термохимической деструкции в интервале температур от 150-250 до 600-700^oС. При необходимости, в камеру карбонизации 2 через патрубок 38 из узла 53 вводят каталитические добавки. Смолообразный продукт, образующийся в результате процесса обработки, отводят через патрубок 39 в смолоприемник (на фиг. 1 не показан), а газообразные продукты, возникшие на стадии карбонизации, совместно с газообразными продуктами, поступившими со стадии созревания, попадают в камеру 1. Время пребывания сырья на стадиях предварительного нагрева и карбонизации выбирают в зависимости от вида и качества исходного сырья и каталитических добавок и устанавливают на приборе управления, который регулирует скорость перемещения шнеков в камерах.In the process of carbonization chamber 2, a process of thermochemical destruction occurs in the temperature range from 150-250 to 600-700 ^o C. during the transfer of the solid product. If necessary, catalytic additives are introduced into the carbonization chamber 2 through the pipe 38 from unit 53. The gummy product resulting from the processing process is discharged through the pipe 39 into the grate (not shown in FIG. 1), and the gaseous products that have arisen at the carbonization stage, together with the gaseous products from the ripening stage, enter chamber 1. Dwell time raw materials at the stages of preheating and carbonization are selected depending on the type and quality of the feedstock and catalytic additives and installed on a control device that controls the speed of movement of the screws in the chambers.

Твердый продукт карбонизации по переточному патрубку 7 поступает в шлюзовой затвор 24 камеры активации 3 и ниспадающим потоком перемещается по вертикальной трубе 18 вниз к шлюзовому затвору 25. Процесс активации проводится в температурном диапазоне 850-950^oС. Для обеспечения указанного диапазона температур в верхней части вертикальной трубы 18 ее дополнительно обогревают электронагревателями 12. В вертикальной трубе 18 проводят дегазацию продукта карбонизации, отсасывая парогазовую смесь через патрубок 26 шлюзового затвора 24 в разделитель пыли 27, например вида Циклон. В нижней части трубы 18, в зоне расположения отверстий 19, газовыми горелками 21 и подачей водяного пара от парогенератора 22, поддерживается указанный диапазон температур. Ниспадающий поток продукта карбонизации под воздействием парогазовых струй, направленных под давлением по касательной к нему, закручивается и происходит интенсивный процесс гидроксилирования дегазированного продукта карбонизации. Парогазовые потоки получают сжиганием водорода в кислороде и разбавлением смеси низкотемпературным паром до температуры 930±20^oС. Полученный на этой стадии твердый продукт через шлюзовой затвор 25 и переточный патрубок 8 поступает на стадию созревания в камеры созревания 4 и 5.The solid carbonization product through the overflow pipe 7 enters the lock gate 24 of the activation chamber 3 and flows downward through the vertical pipe 18 down to the lock gate 25. The activation process is carried out in the temperature range of 850-950 ^o C. To ensure the specified temperature range in the upper part of the vertical the pipe 18 is additionally heated by electric heaters 12. In the vertical pipe 18, the carbonization product is degassed by suctioning the vapor-gas mixture through the branch pipe 26 of the lock gate 24 into the dust separator and 27, for example of the Cyclone species. In the lower part of the pipe 18, in the area of the holes 19, with gas burners 21 and the supply of water vapor from the steam generator 22, the specified temperature range is maintained. The falling flow of the carbonization product under the influence of steam-gas jets directed under pressure along the tangent to it is twisted and an intensive process of hydroxylation of the degassed carbonization product occurs. Combined-gas flows are obtained by burning hydrogen in oxygen and diluting the mixture with low-temperature steam to a temperature of 930 ± 20 ^o С. The solid product obtained at this stage through the lock gate 25 and the transfer pipe 8 enters the maturation stage in the maturation chambers 4 and 5.

В процессе перемещения твердого продукта в камерах созревания 4 и 5 происходит его созревание и сушка от избыточной влаги в противотоке сухого азота, подаваемого через патрубок 33. Парогазовая смесь из избыточной влаги и азота через патрубки 36 - камеры созревания 4 и 37 - камеры карбонизации подается в камеру карбонизации 2. Из камеры созревания 5 через шлюзовой затвор 35 в атмосфере азота готовый продукт, представляющий собой товарный активный уголь с температурой 40-45^oС, выгружается в бункер (на фиг. 1 не показан).In the process of moving the solid product in the ripening chambers 4 and 5, it ripens and dries from excess moisture in countercurrent flow of dry nitrogen supplied through the nozzle 33. The vapor-gas mixture of excess moisture and nitrogen through the nozzles 36 — the maturation chambers 4 and 37 — of the carbonization chamber is fed into carbonization chamber 2. From the ripening chamber 5, through a lock gate 35 in a nitrogen atmosphere, the finished product, which is a commodity activated carbon with a temperature of 40-45 ^o C, is discharged into the hopper (not shown in Fig. 1).

Газообразные продукты, поступившие в узел разделения парогазовой смеси, размещенный над камерой предварительного нагрева 1, разделяют в отделителе смолы 46 на смолообразные продукты, которые через патрубок 47 направляют в смолоприемник (на фиг. 1 не показан) и водоорганический конденсат, который через патрубок 48 отводят в конденсатор паров 49. Смолообразные продукты реализуют в качестве товарной продукции, а водоорганический конденсат отправляют на дальнейшую переработку. Gaseous products entering the vapor-gas mixture separation unit located above the preheating chamber 1 are separated in the resin separator 46 into resinous products, which are sent through a pipe 47 to a resin collector (not shown in Fig. 1) and water-organic condensate, which is removed via a pipe 48 to the vapor condenser 49. Resin-like products are sold as commercial products, and water-organic condensate is sent for further processing.

Пример 1. Для проведения технологического процесса используют 10 кг (в пересчете на сухую массу) щепу березы с содержанием коры до 3 мас.%. Щепу с влажностью до 10 мас.% измельчают до крошки с размером функции L х B х H=3,0 х 1,0 х 0,1 с насыпной плотностью 0,25-0,26 тн/м³ и подают в бункер-накопитель 43. Сюда же подают серосодержащую добавку (сера комовая) в количестве 0,40 кг. В бункере-накопителе 43 исходное сырье и добавки перемешиваются. Реакционную массу, содержащую 10,0 кг крошки березы, 0,40 кг серы и 1,0 кг воды через шлюзовой дозатор 45 вводят в атмосфере сухого (мембранного) азота в камеру предварительного нагрева 1. Реакцию карбонизации предварительно нагретого до температуры 140±10^oС сырья осуществляют в интервале температур от 240±10^oС до 650±10^oС в присутствии каталитических добавок, содержащих серу и галогены -фтористый водород и йод, которые вводят в количествах: сера 0,4 кг; HF 0,11 кг; J₂ 0,006 кг, в противотоке мембранного азота - азотно-кислородной смеси (А₁ ≥ 95 мас.% N и ≤ 5 мас.% О₂). Полученный полукокс (углеродное вещество) из камеры карбонизации 2 направляют в разогретую до 900±50^oС вертикальную трубу 18 камеры активации 3. В нижнюю часть вертикальной трубы 18 полукокс поступает ниспадающим потоком и под воздействием парогазовых струй, направленных под давлением по касательной к нему, поток закручивается. Парогазовые потоки струи получают сжиганием водорода в кислороде и разбавлением смеси низкотемпературным паром до температуры Т= 930±20^oС. Расход парогазовых струй в камере активации составляет 2,9 кг Н₂ на 5,0 кг исходной карбонизированной массы полукокса. Время нахождения крошки на стадии карбонизации до поступления на стадию активации составляет 35 минут. Время нахождения карбонизированного продукта на стадии активации составляет 11 минут. Активированная углеродная масса охлаждается мембранным азотом АКС с температурой 20^oС и внешним охлаждением камер созревания оборотной водой в закрытой системе. Выход активированного углерода из камеры созревания 5 через шлюзовой разгрузочный узел 35 составляет 3,37 кг. Фурфуроловые смолообразные вещества в количестве 0,53 кг, выделяемые на узле 46, собирают через патрубок 47 в смолоприемник, другие водоорганические вещества в виде конденсата в количестве 3,42 кг отводят в конденсатор паров 49, из них 2,09 кг направляется на утилизацию на узел дожига-утилизации, в котором часть газов окисляют озоном высшей степени окисления и утилизируют, а неконденсируемые газы - азот, часть СО₂ - выбрасываются в атмосферу через вентилятор высокого давления. В табл. 1 приведен материальный баланс конечных продуктов при переработке 10 кг крошки из березы.Example 1. For the process use 10 kg (in terms of dry weight) of birch chips with a bark content of up to 3 wt.%. Chips with a moisture content of up to 10 wt.% Are crushed to a crumb with a function size L x B x H = 3.0 x 1.0 x 0.1 with a bulk density of 0.25-0.26 tn / m ³ and fed to the hopper drive 43. A sulfur-containing additive (lump sulfur) in the amount of 0.40 kg is also supplied there. In the storage hopper 43, the feedstock and additives are mixed. The reaction mass containing 10.0 kg of birch crumbs, 0.40 kg of sulfur and 1.0 kg of water through the airlock 45 is introduced in an atmosphere of dry (membrane) nitrogen into the pre-heating chamber 1. The carbonization reaction is pre-heated to a temperature of 140 ± 10 ^o From raw materials is carried out in the temperature range from 240 ± 10 ^o C to 650 ± 10 ^o C in the presence of catalytic additives containing sulfur and halogen-hydrogen fluoride and iodine, which are introduced in quantities: sulfur 0.4 kg; HF 0.11 kg; J ₂ 0.006 kg, in a countercurrent of membrane nitrogen - nitrogen-oxygen mixture (A ₁ ≥ 95 wt.% N and ≤ 5 wt.% O ₂ ). The obtained semi-coke (carbon substance) from the carbonization chamber 2 is sent to the vertical pipe 18 of the activation chamber preheated to 900 ± 50 ^{° C. The} semi-coke enters the lower part of the vertical pipe 18 in a downward flow and under the influence of steam-gas jets directed under pressure tangential to it, the flow swirls. Combined-cycle gas streams are obtained by burning hydrogen in oxygen and diluting the mixture with low-temperature steam to a temperature of T = 930 ± 20 ^° C. The consumption of combined-gas streams in the activation chamber is 2.9 kg of H ₂ per 5.0 kg of the initial carbonized mass of semi-coke. The time spent by the crumbs at the stage of carbonization before entering the stage of activation is 35 minutes. The carbonated product remains in the activation stage for 11 minutes. The activated carbon mass is cooled by membrane nitrogen AKS with a temperature of 20 ^o C and external cooling of the ripening chambers with circulating water in a closed system. The output of activated carbon from the maturation chamber 5 through the lock discharge unit 35 is 3.37 kg. Furfural resinous substances in an amount of 0.53 kg, emitted at node 46, are collected through a nozzle 47 into a resin collector, other water-organic substances in the form of condensate in the amount of 3.42 kg are discharged to a vapor condenser 49, of which 2.09 kg is sent for recycling the afterburning-utilization unit, in which part of the gases are oxidized with ozone of the highest oxidation state and disposed of, and non-condensable gases - nitrogen, part CO ₂ - are released into the atmosphere through a high-pressure fan. In the table. 1 shows the material balance of the final products during the processing of 10 kg of birch chips.

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1. В качестве исходного сырья используют крошку древесины осины в количестве 10,0 кг (сухая масса) с 3 мас.% коры с насыпной плотностью 0,18 тн/м³ и влажностью 8 мас.%. В качестве серосодержащей добавки в количестве 0,47 кг используют смесь серы с сульфидом калия (К₂S) в соотношении М_Sn :

= 10:3.Example 2. The process is carried out analogously to example 1. As a feedstock use aspen wood chips in an amount of 10.0 kg (dry weight) with 3 wt.% Bark with a bulk density of 0.18 t / m ³ and a moisture content of 8 wt.%. As a sulfur-containing additive in the amount of 0.47 kg using a mixture of sulfur with potassium sulfide (K ₂ S) in a ratio of M _Sn :

= 10: 3.

Реакцию карбонизации предварительно нагретого до температуры 140±10^oС сырья осуществляют в интервале температур от 240±10^oС до 650±10^oС в присутствии каталитических добавок, содержащих серу, сульфид калия и галогениды - NH₄F•HF и J₂, которые вводят соответственно в количествах: сера 0,36 кг; сульфид калия K₂S 0,11 кг, бифторид аммония NH₄F•KF 0,15 кг, J₂ 0,006 кг, в противотоке мембранного азота - азотно-кислородной смеси (АКС) (≥ 95 мас.% N₂ и ≤ 5 мас.% О₂).The carbonization reaction of the raw material preheated to a temperature of 140 ± 10 ^° C is carried out in the temperature range from 240 ± 10 ^° C to 650 ± 10 ^° C in the presence of catalytic additives containing sulfur, potassium sulfide and halides - NH ₄ F • HF and J ₂ , which are administered respectively in amounts: sulfur 0.36 kg; potassium sulfide K ₂ S 0.11 kg, ammonium bifluoride NH ₄ F • KF 0.15 kg, J ₂ 0.006 kg, in a countercurrent of membrane nitrogen - nitrogen-oxygen mixture (ACS) (≥ 95 wt.% N ₂ and ≤ 5 wt.% About ₂ ).

Активацию парогазовой смесью проводят при температуре 870±20^oС при расходе пара Н₂О в количестве 3,1 кг H₂O на 4,8 кг исходной карбонизированной массы полукокса. Время карбонизации составляет 34 минуты, время активации 10 минут.Activation with a gas-vapor mixture is carried out at a temperature of 870 ± 20 ^o With a steam flow rate of H ₂ O in the amount of 3.1 kg of H ₂ O for 4.8 kg of the initial carbonized mass of semi-coke. The carbonation time is 34 minutes, the activation time is 10 minutes.

Выход активированного углерода составляет 3,20 кг. Количество смолообразных фурфуроловых веществ составляет 0,61 кг. Количество водоорганического конденсата составляет 3,20 кг. Количество утилизируемых и выбрасываемых неконденсируемых газов составляет 2,39 кг. The yield of activated carbon is 3.20 kg. The amount of resinous furfural substances is 0.61 kg. The amount of water-organic condensate is 3.20 kg. The amount of non-condensable gases disposed of and emitted is 2.39 kg.

В табл. 2 приведен материальный баланс конечных продуктов при переработке 10 кг крошки осины. In the table. 2 shows the material balance of the final products during the processing of 10 kg of aspen crumbs.

Пример 3. Аналогичен примеру 2. Для карбонизации используют шелуху зерна гречихи в количестве 10,0 кг (сухая масса с насыпанной плотностью 0,21 тн/м³ и исходной влажностью 6 мас.%). Активацию парогазовой смесью проводят при Т= 930±20^oC при расходе пара Н₂О в количестве 3,1 кг на 5,2 кг исходной карбонизированной массы полукокса. Время карбонизации составляет 27 минут, время активации 10 минут.Example 3. Similar to example 2. For carbonization, husk of buckwheat grain is used in an amount of 10.0 kg (dry weight with a bulk density of 0.21 tons / m ³ and an initial moisture content of 6 wt.%). Activation by a gas-vapor mixture is carried out at T = 930 ± 20 ^o C at a steam consumption of H ₂ O in the amount of 3.1 kg per 5.2 kg of the initial carbonized mass of semi-coke. The carbonation time is 27 minutes, the activation time is 10 minutes.

Выход активированного углерода составляет 3,40 кг. Количество смолообразных фурфуроловых веществ составляет 0,72 кг. Количество водоорганического конденсата составляет 2,90 кг. The yield of activated carbon is 3.40 kg. The amount of resinous furfural substances is 0.72 kg. The amount of water-organic condensate is 2.90 kg.

Количество утилизируемых и выбрасываемых неконденсируемых газов составляет 2,38 кг. В табл. 3 приведен материальный баланс конечных продуктов при переработке 10 кг шелухи зерна гречки. The amount of non-condensable gases disposed of and emitted is 2.38 kg. In the table. Figure 3 shows the material balance of the final products during the processing of 10 kg of buckwheat husk.

Результаты получены на действующей опытной установке. The results were obtained on an existing pilot plant.

Claims

1. The method of continuous processing of carbon-containing raw materials, including the stage of preheating the raw material to 120-150 ^o C, carbonization in the temperature range from 150-250 to 600-700 ^o C in the presence of catalytic additives and separation of resinous products, activation and maturation; the supply of dry nitrogen to the ripening stage in countercurrent to the solid carbonization product and the direction of the vapor-gas mixture formed at the ripening stage, countercurrent to the solid product to the previous stages, as well as the forced movement of the solid product at an adjustable rate at the stages of preheating of the raw materials, carbonization and ripening and selection the gas-vapor mixture of the processing process from the pre-heating stage with its direction for separation with the release of a gummy product and water-organic conde Sata, characterized in that the degassing is performed during activation of the solid carbonization product, and activation is carried out at 850-950 ^o C in a pull-down stream solid carbonization product, under the action of the rotating gas mixture directed under pressure tangentially thereto, at least at two opposite points along the diameter of the flow, moreover, the gas-vapor mixture is obtained by burning hydrogen in oxygen obtained by electrolysis of deionized water, while when supplied to the activation stage, the gas-vapor mixture is diluted with steam to tizheniya activation temperature.

2. A device for the continuous processing of carbon-containing raw materials, containing pre-heating and carbonization chambers connected in series through transfer nozzles and placed under each other, equipped with heaters, activation and maturation chambers with a cooling jacket and a pipe for introducing dry nitrogen, feed units for supplying raw materials to the pre-heating chamber , catalytic additives, water vapor, separation of the vapor-gas mixture, placed above the preheating chamber, communicated with it and equipped with a patrol kami for outputting a resinous product and water-organic condensate and a unit for removing activated carbon from the maturation chamber, characterized in that the activation chamber contains a heat-insulating body, inside which there is a vertical pipe for carrying out the activation process, for example, of heat-resistant ceramic with heaters in the upper part and openings, located opposite each other in its lower part around the circumference of the pipe, directed tangentially to the inner diameter of the pipe, and is equipped with nozzles mounted on the pipe with based on the holes and gas burners located in the walls of the chamber body so that the flame of the burners is located inside the nozzles opposite the holes in the pipe, while the pipelines are connected to the combustion zones from the steam supply unit, and gate locks are installed at the inlet and outlet of the activation chamber, connected with a vertical pipe, and the inlet lock is equipped with an outlet for exhausting the gas mixture that occurs during the degassing of the carbonization product into a dust separator, and gas burners are connected by pipelines to for generators of oxygen and hydrogen.

3. The device according to claim 2, characterized in that the oxygen and hydrogen generator comprises a distiller-dionizer connected through a droplet separator to a solid polymer electrolysis of oxygen and hydrogen.