RU2638390C1 - Cap unit for high-temperature thermochemical activation of coals - Google Patents
Cap unit for high-temperature thermochemical activation of coals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638390C1 RU2638390C1 RU2016112926A RU2016112926A RU2638390C1 RU 2638390 C1 RU2638390 C1 RU 2638390C1 RU 2016112926 A RU2016112926 A RU 2016112926A RU 2016112926 A RU2016112926 A RU 2016112926A RU 2638390 C1 RU2638390 C1 RU 2638390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protective cap
- container
- heaters
- activated material
- gap
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B11/00—Bell-type furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D13/00—Apparatus for preheating charges; Arrangements for preheating charges
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/04—Circulating atmospheres by mechanical means
- F27D2007/045—Fans
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области машиностроения, нефте-, газо-, углехимии, металлургии и ряду других отраслей промышленности, в частности к печам (реакторам) для термохимической обработки дисперсных материалов, в том числе для переработки углей и получения углеродных сорбентов.The invention relates to the field of engineering, oil, gas, coal chemistry, metallurgy and a number of other industries, in particular to furnaces (reactors) for the thermochemical processing of dispersed materials, including for the processing of coal and the production of carbon sorbents.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Из уровня техники известно устройство активации углеродного материала, раскрытое в KR 101554102 В1, опубл. 01.10.2015, и в монографии Кельцев Н.В., «Основы адсорбционной техники». - М., Химия, 1984. с. 223, рис. 10.6., в котором внутренний корпус выполнен с перфорацией (дно или стенки). Устройство состоит из корпуса, внутри которого расположен перфорированный картридж для размещения в нем углеродного материала. В верхней части корпуса предусмотрено не менее одного загрузочного отверстия, в которое вставляется вышеуказанный картридж, а также устройство для подачи реагента. При этом реагент подается сверху, внутри картриджа имеется перфорированный канал, по которому реагент распределяется в материале внутри картриджа.The prior art device for the activation of carbon material disclosed in KR 101554102 B1, publ. 10/01/2015, and in the monograph Keltsev N.V., "Fundamentals of adsorption technology." - M., Chemistry, 1984. p. 223, fig. 10.6., In which the inner casing is made with perforation (bottom or walls). The device consists of a housing, inside of which there is a perforated cartridge for placement of carbon material in it. At least one loading opening is provided in the upper part of the housing into which the aforementioned cartridge is inserted, as well as a reagent supply device. In this case, the reagent is supplied from above, inside the cartridge there is a perforated channel through which the reagent is distributed in the material inside the cartridge.
Недостатками рассматриваемого устройства являются однонаправленность потока газовых реагентов в обрабатываемом материале и обусловленная этим разница в концентрации, температуре реагентов и, следовательно, свойствах образующегося материала, контактирующего с ними у входа реагентов в слой материала, и на выходе из него, и определяющаяся этим неоднородность температуры и степени превращения углеродного материала (активации) по ходу реагента. Кроме этого, вторым недостатком настоящего устройства является значительный градиент температуры в материале от стенок вглубь слоя, обусловленный эндотермичностью реакции взаимодействия реагента при активации материала, или при регенерации адсорбентов, и вызванное этим понижение температуры реагента по мере прохода его сквозь слой.The disadvantages of this device are the unidirectional flow of gas reagents in the material being processed and the resulting difference in the concentration, temperature of the reagents and, therefore, the properties of the formed material in contact with them at the inlet of the reagents and at the outlet from it, and the resulting temperature inhomogeneity and the degree of conversion of the carbon material (activation) along the reagent. In addition, the second disadvantage of this device is a significant temperature gradient in the material from the walls into the interior of the layer, due to the endothermicity of the reaction of the interaction of the reagent during activation of the material, or during regeneration of adsorbents, and the resulting decrease in the temperature of the reagent as it passes through the layer.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения устройство активации углеродного материала, раскрытое в SU 1560473 А1, опубл. 30.04.1990. Известное устройство содержит корпус, внутри которого расположен циркуляционный вентилятор, узел для размещения активируемого материала и нагреватели, расположенные между корпусом и узлом для размещения активируемого волокнистого материала.The closest analogue of the claimed invention is a carbon material activation device disclosed in SU 1560473 A1, publ. 04/30/1990. The known device comprises a housing, inside which there is a circulation fan, a node for accommodating the activated material and heaters located between the housing and the node for hosting the activated fibrous material.
Недостатками раскрытого в аналоге заявляемого устройства является однонаправленность потока газовых реагентов в обрабатываемом материале и обусловленная этим разница в концентрации, температуре реагентов и, следовательно, свойствах материала, контактирующего с ними у входа реагентов в слой материала, и на выходе из него, и определяющаяся этим неоднородность активации материала по ходу реагента. Кроме этого, вторым недостатком настоящего устройства является невозможность обработки в нем сыпучих дисперсных материалов.The disadvantages of the disclosed in the analogue of the claimed device is the unidirectional flow of gas reagents in the processed material and the resulting difference in the concentration, temperature of the reagents and, therefore, the properties of the material in contact with them at the inlet of the reagents in the material layer, and at the exit from it, and the heterogeneity determined by this activation of the material along the reagent. In addition, the second disadvantage of this device is the impossibility of processing in it bulk particulate materials.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей заявленного изобретения является разработка установки, обеспечивающей равномерность термохимических превращений при высокотемпературной термохимической обработке дисперсных материалов, в том числе активации углеродных материалов в загрузке.The objective of the claimed invention is to develop a facility that provides uniformity of thermochemical transformations during high-temperature thermochemical processing of dispersed materials, including the activation of carbon materials in the load.
Техническим результатом изобретения является обеспечение изокинетичности превращений углеродного материала при активации и повышение однородности активации по высоте печи и толщине слоя активируемого материала.The technical result of the invention is to provide isokinetic transformations of the carbon material upon activation and to increase the uniformity of activation along the height of the furnace and the thickness of the layer of activated material.
Указанный технический результат достигается за счет того, что колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей обеспечивается циркуляционным вентилятором, вибропобудителем пульсаций потока газа и содержит герметичный корпус, образованный наружным теплоизолирующим и внутренним защитным колпаками, причем нижняя кромка обечайки защитного колпака погружена в песочный затвор. Внутри защитного колпака установлена емкость для размещения активируемого материала. Емкость установлена с зазором от стенок защитного колпака. В зазоре расположены нагреватели. Под днищем емкости помещен циркуляционный вентилятор. Внутри цилиндрической емкости для размещения активируемого материала расположены коаксиально две перфорированные цилиндрические обечайки. При этом обечайка меньшего диаметра расположена у центра емкости. Объем между цилиндрическими перфорированными обечайками используется для размещения активируемого материала.The specified technical result is achieved due to the fact that the bell-mounted installation of high-temperature thermochemical activation of coal is provided by a circulation fan, a vibration exciter of pulsations of the gas flow and contains a sealed housing formed by an external heat-insulating and internal protective caps, and the lower edge of the shell of the protective cap is immersed in the sand shutter. Inside the protective cap, a container is installed to accommodate the activated material. The tank is installed with a gap from the walls of the protective cap. There are heaters in the gap. A circulation fan is placed under the bottom of the tank. Coaxially two perforated cylindrical shells are located inside the cylindrical container for accommodating the activated material. In this case, the shell of a smaller diameter is located at the center of the tank. The volume between the cylindrical perforated shells is used to accommodate the activated material.
Для нагрева применены электрические нагреватели и/или газовые горелки.For heating, electric heaters and / or gas burners are used.
Циркуляционный вентилятор выполнен с возможностью реверса направления и изменения скорости газового потока. Лопасти вентилятора расположены под углом 45° к плоскости колеса.The circulation fan is configured to reverse the direction and change the speed of the gas stream. The fan blades are located at an angle of 45 ° to the plane of the wheel.
К крышке защитного колпака прикреплен вибропобудитель, обеспечивающий модуляцию реверсивного потока газа.A vibration actuator is attached to the cover of the protective cap, providing modulation of the reverse gas flow.
У нагревателей в верхней, нижней и центральной частях емкости для активируемого материала в зонах входа и выхода потока газового реагента и посередине между ними размещают термопары.For heaters, thermocouples are placed in the upper, lower, and central parts of the container for the activated material in the inlet and outlet zones of the gas reagent stream and in the middle between them.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На прилагаемом чертеже (Фиг. 1) представлена схематично разработанная конструкция печи: 1 - колпак защитный, 2 - емкость с активируемым материалом; 3 - циркуляционный вентилятор; 4 - нагреватель; 5 - патрубок подачи газообразного реагента, 6 - карманы управляющей и контролирующих термопар; 7 - внешняя и 8 - внутренняя перфорированная обечайки, 9 - теплоизолирующий колпакThe attached drawing (Fig. 1) shows a schematically developed design of the furnace: 1 - protective cap, 2 - capacity with activated material; 3 - circulation fan; 4 - heater; 5 - pipe for supplying gaseous reagent, 6 - pockets of control and monitoring thermocouples; 7 - external and 8 - internal perforated shells, 9 - heat-insulating hood
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей (фиг. 1) с вибромодулятором потока газа содержит герметичный корпус, образованный наружным теплоизолирующим (9) и внутренним защитным (1) колпаками, причем нижняя кромка обечайки защитного колпака (1) погружена в песочный затвор. Над защитным колпаком (1) располагается теплоизолирующий колпак (9). Внутри защитного колпака (1) находится цилиндрическая емкость (2) для активируемого материала, установленная с зазором от стенок корпуса, и нагреватели (4) в зазоре, а также циркуляционный вентилятор (3) под емкостью. При этом внутри емкости (1) для активируемого материала расположенные коаксиально две перфорированные обечайки (7 и 8), пространство между которыми заполнено активируемым материалом.The bell-type installation of high-temperature thermochemical activation of coal (Fig. 1) with a gas flow vibration modulator contains a sealed housing formed by an external heat-insulating (9) and internal protective (1) caps, with the lower edge of the shell of the protective cap (1) immersed in the sand shutter. Above the protective cap (1) is a heat-insulating cap (9). Inside the protective cap (1) there is a cylindrical container (2) for the activated material, installed with a gap from the walls of the housing, and heaters (4) in the gap, as well as a circulation fan (3) under the container. In this case, inside the container (1) for the activated material, two perforated shells (7 and 8) are located coaxially, the space between which is filled with the activated material.
Нагреватели (4) расположены в зазоре между обечайкой герметичного защитного колпака (1) и емкостью (2) с активируемым материалом. В этот же зазор введены патрубки для подачи газообразного реагента активации (5), карманы управляющей нагревом и контролирующих температуру материала термопар (6). В качестве реагентов для активации применяют воздух, пары воды, углекислый газ.Heaters (4) are located in the gap between the shell of the sealed protective cap (1) and the container (2) with the activated material. Pipes for supplying a gaseous activation reagent (5), pockets controlling heating and controlling the temperature of the thermocouple material (6) were introduced into the same gap. As reactants for activation, air, water vapor, carbon dioxide are used.
Для нагрева печи и материала (3) применены электрические и/или газовые нагреватели.To heat the furnace and material (3), electric and / or gas heaters were used.
Циркуляционный вентилятор (3) расположен под дном емкости (1) с активируемым материалом и выполнен с возможностью реверса направления и изменения скорости потока газового реагента.The circulation fan (3) is located under the bottom of the tank (1) with the activated material and is configured to reverse the direction and change the flow rate of the gas reagent.
У нагревателей в верхней, нижней и центральной частях емкости (1) для размещения активируемого материала расположены термопары, регистрирующие его температуру при активации.For heaters, thermocouples are located in the upper, lower, and central parts of the tank (1) to accommodate the activated material, which record its temperature during activation.
Колпаковая установка работает следующим образом. Углеродный материал для активации загружают в пространство между коаксиально расположенными перфорированными цилиндрическими обечайками (7, 8). Включают вентилятор, затем нагреватель (4). После достижения в материале заданной температуры, включают вибропобудитель и подают газовый реагент (воздух, пары воды и др). Реагент через центральную перфорированную обечайку (7) подается в углеродный материал или отсасывается из него. Вибропобудитель обеспечивает турбулизацию газового реагента в слое материала, ускорение массо- и теплообмена вокруг частиц и в них. Реверсивный вентилятор (3) циркулирует газовый реагент у нагревателей, в объеме материала, между его частицами, выравнивает температуру и концентрацию реагентов в противоположно расположенных слоях материала путем периодического реверса направления циркулирующего парогазового потока. Размещение термопар у нагревателей, в верхней, нижней и центральной частях загрузки материала позволяет контролировать изменение распределения температуры в углеродном материале в процессе термохимических реакций, отслеживать и управлять степенью его превращения в целевой продукт.Bell installation works as follows. Carbon material for activation is loaded into the space between the coaxially located perforated cylindrical shells (7, 8). Turn on the fan, then the heater (4). After reaching the set temperature in the material, the vibration exciter is turned on and a gas reagent (air, water vapor, etc.) is supplied. The reagent through the central perforated shell (7) is fed into the carbon material or is sucked out of it. The vibration exciter provides turbulization of the gas reagent in the material layer, acceleration of mass and heat transfer around and in the particles. The reversing fan (3) circulates the gas reagent near the heaters, in the volume of the material between its particles, evens out the temperature and concentration of the reagents in the opposite layers of the material by periodically reversing the direction of the circulating vapor-gas flow. Placing the thermocouples at the heaters in the upper, lower, and central parts of the material loading allows controlling the change in the temperature distribution in the carbon material during thermochemical reactions, monitoring and controlling the degree of its transformation into the target product.
Модуляция потока газового реагента через колебания крышки герметичного защитного колпака (1) от вибропобудителя турбулизирует поток реагента в слое частиц обрабатываемого материала, выравнивает концентрационное и температурное поля регента по объему реактора, в приповерхностном слое каждой частицы. В сочетании с реверсом направления потока реагента модуляция его импульсными колебаниями обеспечивает приближение к изотермическому режиму термохимические превращения обрабатываемого материала, выравнивание его свойств по объему загрузки. Этот комплекс воздействий позволяет в целом интенсифицировать химические гетерофазные процессы, диффузионный перенос, тепломассообмен в частицах при превращении материала, эффективно снижать энергозатраты на реализацию названных процессов.Modulation of the gas reagent flow through vibrations of the cap of the sealed protective cap (1) from the vibration exciter turbulizes the reagent flow in the layer of particles of the processed material, aligns the concentration and temperature fields of the regent with the reactor volume, in the near-surface layer of each particle. In combination with the reverse direction of the reagent flow, modulation by pulsed oscillations ensures that the thermochemical transformations of the material being processed are brought closer to the isothermal mode, and their properties are aligned with the load volume. This set of effects makes it possible to generally intensify chemical heterophasic processes, diffusion transfer, heat and mass transfer in particles during material conversion, and effectively reduce energy costs for the implementation of these processes.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить повышение однородности активации по высоте и толщине слоя активируемого материала, воспроизводимости его свойств, а также изокинетичность его гетерофазных термохимических превращений.Thus, the present invention allows to increase the uniformity of activation in height and thickness of the layer of activated material, the reproducibility of its properties, as well as the isokinetics of its heterophasic thermochemical transformations.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016112926A RU2638390C1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Cap unit for high-temperature thermochemical activation of coals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016112926A RU2638390C1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Cap unit for high-temperature thermochemical activation of coals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2638390C1 true RU2638390C1 (en) | 2017-12-13 |
Family
ID=60718757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016112926A RU2638390C1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Cap unit for high-temperature thermochemical activation of coals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2638390C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1560473A1 (en) * | 1987-02-02 | 1990-04-30 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | Method of obtaining activated carbon fibrous material and device for effecting same |
KR20100018008A (en) * | 2010-01-22 | 2010-02-16 | 신광화학공업주식회사 | Equipment for continuously making active carbon |
WO2010058408A1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Balu Ravi Krishnan | A process and an apparatus for converting solid organic materials into carbon or activated carbon |
CN202558641U (en) * | 2012-03-15 | 2012-11-28 | 项瑞芳 | Activated carbon multilayer flow-through activating oven |
RU2499189C1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) | Method and installation for activation of pulverised coal particles that are fractionated as to size |
-
2016
- 2016-09-30 RU RU2016112926A patent/RU2638390C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1560473A1 (en) * | 1987-02-02 | 1990-04-30 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | Method of obtaining activated carbon fibrous material and device for effecting same |
WO2010058408A1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Balu Ravi Krishnan | A process and an apparatus for converting solid organic materials into carbon or activated carbon |
KR20100018008A (en) * | 2010-01-22 | 2010-02-16 | 신광화학공업주식회사 | Equipment for continuously making active carbon |
CN202558641U (en) * | 2012-03-15 | 2012-11-28 | 项瑞芳 | Activated carbon multilayer flow-through activating oven |
RU2499189C1 (en) * | 2012-06-04 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) | Method and installation for activation of pulverised coal particles that are fractionated as to size |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ9903136A3 (en) | Hat transfer process and apparatus for making the same | |
CN105236084A (en) | Powder stirring device | |
Mohammadpour et al. | CFD simulation of cross-flow mixing in a packed bed using porous media model and experimental validation | |
RU2638390C1 (en) | Cap unit for high-temperature thermochemical activation of coals | |
JP7559199B2 (en) | Sodium borohydride manufacturing method and sodium borohydride manufacturing apparatus | |
TW590792B (en) | Reaction device with a heat-exchanger | |
WO2009114571A2 (en) | System and method for flameless thermal oxidation at optimized equivalence ratios | |
KR102184495B1 (en) | 7 normal cubic meter per hour hydrogen production apparatus | |
US3945806A (en) | Reactor-generator | |
CN109851131B (en) | Supercritical water oxidation device and organic wastewater treatment method | |
US5730947A (en) | System and process for vacuum thermolysis treatment of liquid or gas products the disposal of which is detrimental to the environment | |
US4225560A (en) | Nuclear fuel reprocessing apparatus | |
US4462870A (en) | Low temperature kiln | |
KR102544436B1 (en) | boiling water reactor | |
JP7278908B2 (en) | CO2 RECOVERY SYSTEM AND METHOD OF OPERATION THEREOF | |
RU2036748C1 (en) | Method of heat treatment of dispersed flake-like particles and device for its fulfillment | |
RU2543051C2 (en) | Apparatus for producing strontium-82 | |
RU2544652C2 (en) | Hydrogen generation method | |
RU2640369C1 (en) | Meter-mixer | |
RU2706050C2 (en) | Isothermal reactor | |
US5162275A (en) | Low temperature kiln carbon reactivation | |
RU228612U1 (en) | RADIAL-SCROLL CATALYTIC REACTOR | |
Zarzycki et al. | Numerical analysis of heat exchange process in the biomass carbonisation reactor | |
CN221085544U (en) | Stirring device with circulation heating function | |
RU2346203C2 (en) | Gas vessel |