RU2565202C1 - Способ получения активного угля - Google Patents
Способ получения активного угля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565202C1 RU2565202C1 RU2014122683/05A RU2014122683A RU2565202C1 RU 2565202 C1 RU2565202 C1 RU 2565202C1 RU 2014122683/05 A RU2014122683/05 A RU 2014122683/05A RU 2014122683 A RU2014122683 A RU 2014122683A RU 2565202 C1 RU2565202 C1 RU 2565202C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- carried out
- activated carbon
- rate
- coal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства активных углей. Для изготовления активного угля используют смесь угля на каменноугольной основе и водно-битумной эмульсии с содержанием вяжущего 50-70%. Гранулирование производят через фильеры с диаметром отверстий 1,0-5,0 мм при давлении 70-250 кг/см2. Термообработку в диапазоне температур 250-350°С ведут в присутствии воздуха. Затем проводят карбонизацию и активируют в среде водяного пара. Изобретение обеспечивает получение гранулированного активного угля с высокими сорбционными и прочностными характеристиками, который можно использовать в процессах очистки газов, паров и жидкости. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области производства активных углей, которые могут быть использованы для адсорбции из газообразных и жидких сред.
Известен способ получения активного угля по патенту RU №2184080 (опубликовано 21.05.2001), включающий измельчение сырья, формование, карбонизацию, активацию и дробление, причем измельчению подвергают смесь угольной основы и твердого связующего - пека с температурой плавления 70-110°С, а формование измельченной смеси ведут при удельном давлении 900-1500 кг/см2.
Недостатком известного способа является относительно низкая адсорбционная способность получаемого активного угля, обусловленная труднодоступностью внутренней поверхности формованного при высоких давлениях продукта по отношению к активирующему агенту и, в свою очередь, низкой реакционной способностью (скоростью убыли основного вещества при взаимодействии с активирующим агентом) выбранной основы, в т.ч. связующего, а также температурными параметрами термической обработки.
Известен способ получения активного угля по патенту RU №2023663 (опубликовано 30.11.1994), включающий прессование измельченного в пыль углеродсодержащего материала со связующим (смесью каменно-угольной и лесохимических смол), карбонизацию и активацию гранул, после карбонизации осуществляют нагревание со скоростью 1-3°С/мин до 900-950°С, карбонизацию ведут при нагревании со скоростью 20-25°С/мин до 500-650°С, а активацию - водяным паром и после активации осуществляют дробление до размера частиц 0,5-1,5 мм.
Недостатком известного способа является относительно низкая адсорбционная способность получаемого активного угля.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения активного угля (ау) на каменноугольной основе по патенту RU 2507153 (опубл. 20.02.2014), включающий выделение фракции 1-3 мм из шихты для высокотемпературного слоевого коксования (сырье) и последовательно выполняемые операции окисления кислородом воздуха при температуре 250°С со скоростью подъема температуры от комнатной до заданной 15-20°С/мин с выдержкой при конечной температуре в течение 2,5 ч, карбонизации окисленного сырья подъемом температуры со скоростью 5°С/мин до температуры 550-650°С с выдержкой при этой температуре в течение 60 мин, активирования полученных продуктов водяным паром до обгара 35-40% при температуре 950°С со скоростью подъема температуры от температуры карбонизации до температуры активации 10°С/мин с выдержкой при конечной температуре 40 мин.
Недостатком известного способа является относительно слаборазвитая пористая структура активного угля (
, VSC6H6, VSCCL4), которая предопределяет относительно низкую его адсорбционную способность.
Предлагаемым изобретением решается задача получения гранулированного активного угля с повышенными физико-механическими характеристиками и рациональной пористой структурой.
Техническим результатом данного изобретения является высокая адсорбционная способность получаемого активного угля.
Для достижения указанного технического результата в данном способе получения гранулированного активного угля на каменноугольной основе, включающем измельчение сырья, термообработку в среде кислорода воздуха, карбонизацию, активацию паром, производят смешивание угля на каменноугольной основе и водно-битумной эмульсии с содержанием вяжущего 50-70%, затем гранулируют, а термообработку гранул проводят путем нагревания их до температуры 900-950°С со скоростью нагрева 1-3°С/мин, причем при нагреве до температуры карбонизации 550-650°С со скоростью 20-25°С/мин, при этом в диапазоне температур 250-350°С обработка ведется в среде воздуха с содержанием кислорода от 1 до 10%, активацию паром проводят при температуре 900°С со скоростью 1-3°С/мин в среде водяного пара из расчета 5-15 кг на 1 кг термообработанных гранул до суммарного объема пор 0,6-1,2 см3/г, гранулирование производят через фильеры с диаметром отверстий 1,0-5,0 мм при давлении 70-250 кг/см2.
Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что по данному способу производят смешивание угля на каменноугольной основе и водно-битумной эмульсии с содержанием вяжущего 50-70%, затем гранулируют, а термообработку гранул проводят путем нагревания их до температуры 900-950°С со скоростью нагрева 1-3°С/мин, причем при нагреве до температуры карбонизации 550-650°С со скоростью 20-25°С/мин, при этом в диапазоне температур 250-350°С обработка ведется в среде воздуха с содержанием кислорода от 1 до 10%, активацию паром проводят при температуре 900°С со скоростью 1-3°С/мин в среде водяного пара из расчета 5-15 кг на 1 кг термообработанных гранул до суммарного объема пор 0,6-1,2 см3/г, гранулирование производят через фильеры с диаметром отверстий 1,0-5,0 мм при давлении 70-250 кг/см2.
Благодаря наличию этих признаков предлагаемый способ обеспечивает оптимальную уплотняемость формуемых паст на шнековом и гидравлическом экструзионных прессах и относительно высокую реакционную способность продукта в процессе активации для получения активного угля с развитой адсорбционной активностью и высокими физико-механическими характеристиками.
В результате многочисленных экспериментов были установлены режимы способа получения гранулированного активного угля с высокой адсорбционной способностью, это: использование в качестве связующего водно-битумной эмульсии с содержанием вяжущего 50-70% масс., а формование проводят при давлении 70-250 кг/см2. Термическую обработку гранул проводят для удаления летучих веществ путем нагревания их до температуры 900-950°С со скоростью нагрева 1-3°С/мин, в т.ч. при нагреве до температуры карбонизации 550-650°С со скоростью 20-25°С/мин, при этом в диапазоне температур 250-350°С обработка ведется в среде воздуха с содержанием кислорода от 1 до 10%. Парогазовую активацию проводят при температуре 900°С с определением скорости убыли основного вещества.
Способ осуществляется следующим образом. Тонкоизмельченный углеродсодержащий материал (например, каменный уголь) смешивают с водно-битумной эмульсией с содержанием вяжущего 50-70% масс. до образования однородной пасты, которую гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,0-5,0 мм при давлении 70-250 кг/см2 на экструзионных прессах любого типа (шнековых, гидравлических).
Нижний предел содержания вяжущего в водно-битумной эмульсии обусловлен минимально необходимым выходом кокса из него при проведении последующей термической обработки гранулированного продукта для сохранения его физико-механических характеристик. Верхний предел содержания вяжущего в водно-битумной эмульсии обусловлен устойчивостью эмульсии, выше которого происходит ее мгновенный распад. Выбранное соотношение углеродсодержащего материала и водно-битумной эмульсии с концентрацией вяжущего 50-70% масс. обеспечивает получение высококачественных исходных гранул, а именно снижение содержания связующего ведет к получению неоднородных паст и, в свою очередь, шероховатых гранул. Напротив, повышение содержания связующего ведет к получению сырых паст и, в конечном итоге, липких гранул за счет выдавливания излишнего связующего при приложении давления в процессе формования. Выбранный диапазон давлений позволяет проводить качественное формование в пределах содержания вяжущего в связующем - водно-битумной эмульсии.
Сырые гранулы вылеживают в течение 1-5 часов, подвергают термической обработке в присутствии кислорода воздуха 1-10% масс. при температурах 250-350°С, затем проводят карбонизацию в интервале температур 550-650°С с темпом нагрева 20-25°С/мин, нагревают до 900-950°С со скоростью 1-3°С/мин и активируют в среде водяного пара из расчета 5-15 кг на 1 кг термообработанных гранул до суммарного объема пор 0,6-1,2 см3/г для формирования рациональной пористой структуры во вращающейся или стационарной печи.
Если температура термообработки ниже 250°С, то реакции поликонденсации в гранулах не завершены и полученный полуфабрикат по механическим характеристикам не может быть переработан в высококачественный активный уголь (разрушается в процессе последующей парогазовой активации). Реакции поликонденсации водно-битумной эмульсии, входящей в состав пасты, усиливаются в интервале температур 250-350°С в присутствии кислорода воздуха от 1 до 10%, что способствует образованию требуемого полуфабриката с повышенной реакционной способностью по отношению к водяному пару при последующей активации. Ведение термообработки продукта в токе кислорода воздуха при температуре выше 350°С не допустимо, т.к. сопряжено с возгоранием продукта. При температуре термообработки выше 650°С полученный полуфабрикат обладает пониженной реакционной способностью по отношению к активирующему агенту - водяному пару на последующей стадии активации, что не позволяет вести данный процесс в требуемых режимах.
При проведении активации ниже 850°С скорость реакции взаимодействия водяного пара с углеродной основой значительно замедляется из-за снижения коэффициента разложения водяного пара, выше 950°С - процесс активации ухудшается за счет перекристаллизации атомов кислорода и графитизации поверхности угля - развивается значительный поверхностный обгар, что не позволяет получать качественные активные угли.
Режимы способа получения а.у. представлены примерами 1-3. Процессы термической обработки формованного продукта кислородом воздуха, карбонизации и активации проводятся во вращающихся электропечах.
Пример 1. Берут 2 кг каменного угля, дробят до размера кусков 10 мм, размалывают до размера частиц менее 0,1 мм, смешивают с водно-битумной эмульсией с содержанием вяжущего 50% масс. в соотношении к углеродсодержащей основе, равном 1:2, что составляет 1 кг (в пересчете на вяжущее 0,5 кг). Определяют уплотняемость пасты, которая составляет 84%. Полученную пасту формуют при давлении 250 кг/см2 через фильеры с диаметром отверстий 2,2 мм. Далее гранулы вылеживают в течение одного часа и определяют их насыпную плотность и прочность, которые составляют 650 г/дм3 и 70% соответственно.
Затем формованный продукт подвергают термическому окислению в кислороде воздуха при температуре 250°С со скоростью подъема 15-20°С в минуту, далее карбонизуют при температуре 500°С с темпом нагрева 20°С в минуту и активируют при 900°С водяным паром, подаваемым из расчета 10 кг на 1 кг термообработанных гранул, до достижения обгара 59% масс. для формирования рациональной пористой структуры.
В процессе активации определяется скорость убыли основного вещества по массе, которая составляет 8,5 мг/г·мин. Полученный активный уголь анализируют по физико-механическим и адсорбционным характеристикам и параметрам пористой структуры.
Пример 2. Берут 2 кг каменного угля, дробят до размера кусков 10 мм, размалывают до размера частиц менее 0,1 мм, смешивают с водно-битумной эмульсией с содержанием вяжущего 50% масс. в соотношении к углеродсодержащей основе, равном 1:2, что составляет 1 кг (в пересчете на вяжущее 0,5 кг). Определяют уплотняемость пасты, которая составляет 84%. Полученную пасту формуют при давлении 250 кг/см2 через фильеры с диаметром отверстий 2,2 мм. Далее гранулы вылеживают в течение одного часа и определяют их насыпную плотность и прочность, которые составляют 650 г/дм3 и 72% соответственно.
Затем формованный продукт подвергают термическому окислению в кислороде воздуха при температуре 320°С со скоростью подъема 15-20°С в минуту, далее карбонизуют для удаления летучих веществ при температуре 500°С с темпом нагрева 20°С в минуту, активируют при 900°С водяным паром, подаваемым из расчета 10 кг на 1 кг термообработанных гранул, до достижения обгара 61% масс. для формирования рациональной пористой структуры.
В процессе активации определяется скорость убыли основного вещества по массе, которая составляет 9,2 мг/г·мин. Полученный активный уголь анализируют по физико-механическим и адсорбционным характеристикам и параметрам пористой структуры.
Пример 3. Берут 2 кг каменного угля, дробят до размера кусков 10 мм, размалывают до размера частиц менее 0,1 мм, смешивают с водно-битумной эмульсией с содержанием вяжущего 70% масс. в соотношении к углеродсодержащей основе, равном 1:2, что составляет 1 кг (в пересчете на вяжущее 0,7 кг). Определяют уплотняемость пасты, которая составляет 84%. Полученную пасту формуют при давлении 70 кг/см2 через фильеры с диаметром отверстий 1,5 мм. Далее гранулы вылеживают в течение одного часа и определяют их насыпную плотность и прочность, которые составляют 645 г/дм3 и 70% соответственно.
Затем формованный продукт подвергают термическому окислению в кислороде воздуха от 1 до 10% при температуре 340°С со скоростью подъема 15-20°С в минуту, далее карбонизуют для удаления летучих веществ при температуре 500°С с темпом нагрева 20°С в минуту, активируют перегретым водяным паром при 900°С, подаваемым из расчета 10 кг на 1 кг термообработанных гранул, до достижения обгара 63% масс. для формирования рациональной пористой структуры.
В процессе активации определяется скорость убыли основного вещества по массе, которая составляет 9,4 мг/г·мин. Полученный активный уголь анализируют по физико-механическим и адсорбционным характеристикам и параметрам пористой структуры.
Пример 4. Берут 2 кг каменного угля, дробят до размера кусков 10 мм, размалывают до размера частиц менее 0,1 мм, смешивают с водно-битумной эмульсией с содержанием вяжущего 70% масс. в соотношении к углеродсодержащей основе, равном 1:2, что составляет 1 кг (в пересчете на вяжущее 0,7 кг). Полученную пасту формуют при давлении 70 кг/см2 через фильеры с диаметром отверстий 1,5 мм. Далее гранулы вылеживают в течение одного часа и определяют их насыпную плотность и прочность, которые составляют 645 г/дм3 и 70% соответственно.
Затем формованный продукт подвергают термическому окислению в кислороде воздуха от 1 до 10% при температуре 250°С со скоростью подъема температуры 15-20°С в минуту, карбонизуют для удаления летучих веществ при температуре 500°С с темпом нагрева 20°С в минуту, активируют перегретым водяным паром при 900°С, подаваемым из расчета 10 кг на 1 кг термообработанных гранул, до достижения обгара 62% масс. для формирования рациональной пористой структуры.
В процессе активации определяется скорость убыли основного вещества по массе, которая составляет 7,4 мг/г·мин. Полученный активный уголь анализируют по физико-механическим и адсорбционным характеристикам и параметрам пористой структуры.
Данные по уточнению влияния процента вяжущего в водно-битумной эмульсии, давления прессования, параметров термической обработки и активации с целью достижения оптимальной скорости убыли массы основного вещества представлены в таблице.
Как следует из данной таблицы, уплотняемость пасты при повышении процента вяжущего в водно-битумной эмульсии изменяется незначительно.
Как следует из полученных данных, уровень значений показателей прочности и насыпной плотности гранулированного продукта, полученного в указанных диапазонах давления и процента вяжущего в связующем, отвечает требованиям, предъявляемым к основе получения активных углей.
Из данных таблицы 3 следует, что предложенный способ позволяет достичь более высоких параметров пористой структуры (
, VSC6H6, VSCCL4) активного угля, что предопределяет значительно более высокую его адсорбционную способность (йодное число) по сравнению с прототипом.
Полученный по данному способу активный уголь следует характеризовать как прочный с высокими адсорбционными способностями продукт, который можно рекомендовать для использования в процессах очистки газов, паров и жидкости.
Судя по параметрам реакционной способности способ получения активного угля следует считать технологичным.
Claims (2)
1. Способ получения гранулированного активного угля на каменноугольной основе, включающий измельчение сырья, термообработку в среде кислорода воздуха, карбонизацию, активацию паром, отличающийся тем, что производят смешивание угля на каменноугольной основе и водно-битумной эмульсии с содержанием вяжущего 50-70%, затем гранулируют, а термообработку гранул проводят путем нагревания их до температуры 900-950°С со скоростью нагрева 1-3°С/мин, причем при нагреве до температуры карбонизации 550-650°С со скоростью 20-25°С/мин, при этом в диапазоне температур 250-350°С обработка ведется в среде воздуха с содержанием кислорода от 1 до 10%, активацию паром проводят при температуре 900°С со скоростью 1-3°С/мин в среде водяного пара из расчета 5-15 кг на 1 кг термообработанных гранул до суммарного объема пор 0,6-1,2 см3/г.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулирование производят через фильеры с диаметром отверстий 1,0-5,0 мм при давлении 70-250 кг/см2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122683/05A RU2565202C1 (ru) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Способ получения активного угля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122683/05A RU2565202C1 (ru) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Способ получения активного угля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2565202C1 true RU2565202C1 (ru) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014122683/05A RU2565202C1 (ru) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | Способ получения активного угля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2565202C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1414777A1 (ru) * | 1987-01-12 | 1988-08-07 | Предприятие П/Я М-5817 | Способ получени гранулированного активного угл |
SU1824846A1 (ru) * | 1990-08-07 | 1995-07-25 | Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро химического машиностроения | Способ получения гранулированного активированного угля |
RU2154604C1 (ru) * | 1999-08-09 | 2000-08-20 | Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" | Способ получения активного угля для детоксикации кормов в птицеводстве |
RU2155157C2 (ru) * | 1998-11-24 | 2000-08-27 | Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева | Способ получения гранулированного активного угля |
RU2167102C1 (ru) * | 2000-03-14 | 2001-05-20 | Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" | Способ получения активного угля для защиты сельскохозяйственных культур от остатков пестицидов в почве |
RU2209113C1 (ru) * | 2002-08-13 | 2003-07-27 | Кнатько Василий Михайлович | Сорбент для очистки объектов окружающей среды |
RU2507153C1 (ru) * | 2012-07-17 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество "Московский коксогазовый завод" | Способ получения активных углей из шихт коксохимического производства |
-
2014
- 2014-06-03 RU RU2014122683/05A patent/RU2565202C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1414777A1 (ru) * | 1987-01-12 | 1988-08-07 | Предприятие П/Я М-5817 | Способ получени гранулированного активного угл |
SU1824846A1 (ru) * | 1990-08-07 | 1995-07-25 | Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро химического машиностроения | Способ получения гранулированного активированного угля |
RU2155157C2 (ru) * | 1998-11-24 | 2000-08-27 | Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева | Способ получения гранулированного активного угля |
RU2154604C1 (ru) * | 1999-08-09 | 2000-08-20 | Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" | Способ получения активного угля для детоксикации кормов в птицеводстве |
RU2167102C1 (ru) * | 2000-03-14 | 2001-05-20 | Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" | Способ получения активного угля для защиты сельскохозяйственных культур от остатков пестицидов в почве |
RU2209113C1 (ru) * | 2002-08-13 | 2003-07-27 | Кнатько Василий Михайлович | Сорбент для очистки объектов окружающей среды |
RU2507153C1 (ru) * | 2012-07-17 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество "Московский коксогазовый завод" | Способ получения активных углей из шихт коксохимического производства |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БУДНИК В.А. и др. "Битумные эмульсии, особенности состава и применения, Тематический обзор, Нефтегазовое дело, 2006. 1-10 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lua et al. | Preparation and characterization of chars from oil palm waste | |
JP6676821B2 (ja) | バインダを含まない石炭系成形活性炭の製造方法 | |
JP2010155761A (ja) | 微細炭化珪素、微細窒化珪素、金属シリコン、塩化珪素の製造方法 | |
US20220096981A1 (en) | Pelletized activated carbon and methods of production | |
RU2527221C1 (ru) | Способ получения активного угля из растительных отходов | |
RU2565202C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
RU2531933C2 (ru) | Способ получения древесноугольного сорбента | |
JPS6323125B2 (ru) | ||
RU2415808C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
RU2362734C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
RU2724753C1 (ru) | Способ получения активированного угля | |
RU2393990C1 (ru) | Способ получения активного угля | |
RU2507153C1 (ru) | Способ получения активных углей из шихт коксохимического производства | |
JP2009057239A (ja) | 活性炭の製法 | |
JP5703817B2 (ja) | 高炉用コークスの製造方法 | |
JP2020023420A (ja) | 活性炭および活性炭の製造方法、ならびに脱色方法 | |
RU2578147C1 (ru) | Способ получения углеродного молекулярного сита | |
RU2557601C1 (ru) | Способ переработки ископаемого каменного угля марки ссом | |
RU2685653C1 (ru) | Способ получения дробленого активного угля | |
RU2400521C2 (ru) | Способ получения самоспекающегося мезофазного порошка для конструкционных материалов | |
RU2722542C1 (ru) | Способ получения порошкового активированного угля | |
RU2637240C1 (ru) | Способ получения гранулированного активного угля | |
RU2018145777A (ru) | Блочный микропористый углеродный адсорбент и способ его получения | |
JPH11349318A (ja) | 活性炭の製造方法 | |
JP2000143224A (ja) | 多孔性炭素材の製造方法及びそれにより得られた多孔性炭素材 |