RU2675569C1 - Способ получения активного угля на основе древесного сырья - Google Patents

Способ получения активного угля на основе древесного сырья Download PDF

Info

Publication number
RU2675569C1
RU2675569C1 RU2018116211A RU2018116211A RU2675569C1 RU 2675569 C1 RU2675569 C1 RU 2675569C1 RU 2018116211 A RU2018116211 A RU 2018116211A RU 2018116211 A RU2018116211 A RU 2018116211A RU 2675569 C1 RU2675569 C1 RU 2675569C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carried out
temperature
carbonization
activation
wood
Prior art date
Application number
RU2018116211A
Other languages
English (en)
Inventor
Виталий Николаевич Клушин
Виктор Михайлович Мухин
Линн Сое Наинг
Мое Зин
Вин Мьинт Со
Алексей Викторович Нистратов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Priority to RU2018116211A priority Critical patent/RU2675569C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2675569C1 publication Critical patent/RU2675569C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/312Preparation
    • C01B32/318Preparation characterised by the starting materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/312Preparation
    • C01B32/318Preparation characterised by the starting materials
    • C01B32/324Preparation characterised by the starting materials from waste materials, e.g. tyres or spent sulfite pulp liquor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области производства активных углей. Предложен способ получения активного угля на основе древесного сырья, включающий измельчение исходного сырья до фрагментов 3-7 мм, его карбонизацию и парогазовую активацию. В качестве исходного сырья используют древесину железного дерева. Карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при температуре 850±20°С и расходе водяного пара, равном 3-5 кг на 1 кг карбонизата. Способ позволяет получать активный уголь с высокой адсорбционной способностью по извлечению токсичных паров метанола из сигаретного дыма. 3 пр.

Description

Изобретение относится к области производства активных углей и может быть использовано в различных углеадсорбционных технологиях очистки газовых и жидких сред.
Известен способ получения активного угля из древесины березы (типа БАУ-А), включающий термическую обработку без доступа воздуха при температуре до 800-850°С, активацию водяным паром и дробление, отличающийся тем, что исходный уголь-сырец перед термической обработкой подвергают дроблению и окислению на воздухе в течение 40-60 мин при 25-40°С, а термическую обработку осуществляют со скоростью нагрева 1,5-8,0°С/мин (см. пат. РФ №2208578 кл. С01В 31/08 опубл. 20.07.2003).
Недостатком известного способа является сложность проведения процесса в связи с низкой скоростью нагрева на стадии карбонизации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля для производства водки, включающий карбонизацию исходного сырья и его парогазовую активацию при температуре 850±20°С, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют древесину белого клена, карбонизацию осуществляют со скоростью подъема температуры 4-8°С/мин до конечной температуры 500-550°С, затем карбонизат охлаждают без доступа воздуха до температуры 15-25°С и подвергают его дроблению с выделением фракции зерен 1,0-3,6 мм, которую активируют до обгара 35-40% масс. (пат. РФ №2646074 кл С01В 32318, 32312, опубл. 01.03.2018).
Недостатком прототипа является низкая адсорбционная способность получаемого активного угля по парам метанола. Пары метанола присутствуют в составе сигаретного дыма и являются очень токсичными. Такой компонент сигаретного дыма удерживается в сигаретных фильтрах активным углем.
Техническим результатом (целью изобретения) является повышение адсорбционной активности получаемого активного угля по парам метанола.
Этот технический результат (поставленная цель) достигается способом получения активного угля на основе древесного сырья, включающим измельчение исходного сырья, его карбонизацию и парогазовую активацию при температуре 850±20°С, при этом в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева (Пуинкадо/Pyinkado), измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.
Отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева, измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.
Из патентной и научно-технической литературы авторам не известен способ получения активного угля на основе древесного сырья, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева, измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Активные угли, получаемые на основе древесного сырья, обычно имеют сильно развитую макропористую структуру, достигающую 80-90% суммарного объема пор, и это в свою очередь обусловливает низкую насыпную плотность получаемого активного угля. Поэтому при термической обработке древесного сырья с целью получения активного угля необходимо стараться использовать более плотную структуру исходного сырья и подбирать такие режимы карбонизации, которые увеличивают выход твердого углерода и количество кристаллитов. На стадии активации следует стремиться к умеренному дозированию активатора, чтобы предотвратить поверхностный обгар такого реакционно-способного материала как древесный уголь, а, наоборот, побудить развиваться реакции, приводящие к развитию микропор. Такие режимы могут быть подобраны только экспериментально.
Способ осуществляется следующим образом.
Берут фрагменты железного дерева (древесины ствола и ветвей) и измельчают в зубчатой дробилке, из продукта дробления грохочением выделяют кондиционную фракцию с размером частиц 3-7 мм. Эту фракцию помещают в стационарную или вращающуюся электропечь, куда подают азот с расходом 0,5-1 л/мин (для предотвращения случайного поступления воздуха), и начинают поднимать температуру со скоростью 10-12°С/мин до конечной температуры 420-450°С. По достижении указанной температуры осуществляют изотермическую выдержку при конечной температуре в течение 10-15 мин, затем полученный карбонизат направляют на активацию также в стационарной или вращающейся электропечи, причем активацию проводят при температуре 850±20°С при расходе водяного пара 3-5 кг на 1 кг карбонизата. По завершении процесса активации и охлаждения печи выгружают полученный активный уголь и подвергают его анализу на адсорбционную активность по парам метанола.
Оценка адсорбционной активности проводилась в соответствии с МИ 2568-096-04838763-99, суть которой заключается в том, что через стандартный слой зерен угля массой 10 г пропускается воздух, содержащий пары метанола в концентрации Co=40-80 мг/м3, до фиксации его проскока, после чего определяется адсорбционная активность в динамических условиях, выраженная в мг/мкг поглощенного метанола на 1 г активного угля.
Адсорбционная активность полученного по предлагаемому способу активного угля составила 180-200 мкг/г.
Пример 1
Берут 1 кг фрагментов железного дерева и измельчают в валковой зубчатой дробилке с выделением фракции 3 мм. Эту фракцию помещают в стальную реторту электропечи, подают в реторту азот и начинают поднимать температуру со скоростью 10°С/мин до конечной температуры 420°С. По достижении указанной температуры осуществляют выдержку в течение 15 мин. Затем печь переводят в режим активации, подают в реторту пар с расходом 3 кг на 1 кг карбонизата и поднимают температуру до 850±20°С, после чего активацию ведут в течение 90 мин.
Полученный активный уголь имел адсорбционную активность по парам метанола 180 мкг/г.
Пример 2
Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что измельчение древесины железного дерева проводят с выделением фрагментов размером 7 мм, карбонизацию осуществляют при 450°С со скоростью нагревания 12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара 5 кг на 1 кг карбонизата.
Полученный активный уголь имел адсорбционную активность по парам метанола 190 мкг/г.
Пример 3
Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что измельчение древесины железного дерева проводят с выделением фрагментов размером 5 мм, карбонизацию осуществляют при 435°С со скоростью нагревания 11°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара 4 кг на 1 кг карбонизата.
Полученный активный уголь имел адсорбционную активность по парам метанола 200 мкг/г.
Активный уголь, полученный по известному способу (пат. РФ №2646074 кл С01В 32318, 32312 опубл. 01.03.2018), имел адсорбционную активность по парам метанола 120 мкг/г.
Экспериментально установлено, что при увеличении скорости подъема температуры выше 12°С/мин на стадии карбонизации на стадии активации развивается преимущественно макропористая структура (более 60% от суммарного объема пор), что приводит к снижению адсорбционной способности по метанолу. С другой стороны, при снижении скорости подъема температуры менее 10°С/мин на стадии карбонизации на стадии активации идет графитизация структуры карбонизата, что снижает объем микропор и адсорбционную способность активного угля по метанолу.
Если температура карбонизации ниже 420°С, в угле остается большое количество летучих веществ, что ведет к возрастанию доли аморфного углерода в карбонизате. При температуре выше 450°С также имеет место графитизация структуры карбонизата, что снижает адсорбционную активность активного угля по метанолу.
Относительно расхода водяного пара было установлено, что при его значении выше 5 кг на 1 кг карбонизата идет поверхностный обгар, а не развитие пористости, что снижает адсорбционную способность по метанолу, а при расходе меньше 3 кг на 1 кг карбонизата существенно увеличивается время активации.
Относительно дробления было констатировано, что если размер фрагментов древесины менее 3 мм они на стадиях карбонизации и активации озоляются, а если он более 7 мм, то ядро частиц не активируется и, следовательно, снижается адсорбционная способность по метанолу в мкг/г.
Из вышеизложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Claims (1)

  1. Способ получения активного угля на основе древесного сырья, включающий измельчение исходного сырья, его карбонизацию и парогазовую активацию при температуре 850±20°С, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют древесину железного дерева, измельчение ведут до фрагментов 3-7 мм, карбонизацию осуществляют при температуре 420-450°С со скоростью подъема температуры 10-12°С/мин, а активацию ведут при расходе водяного пара на 1 кг карбонизата, равном (3÷5):1.
RU2018116211A 2018-04-28 2018-04-28 Способ получения активного угля на основе древесного сырья RU2675569C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116211A RU2675569C1 (ru) 2018-04-28 2018-04-28 Способ получения активного угля на основе древесного сырья

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116211A RU2675569C1 (ru) 2018-04-28 2018-04-28 Способ получения активного угля на основе древесного сырья

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2675569C1 true RU2675569C1 (ru) 2018-12-19

Family

ID=64753248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018116211A RU2675569C1 (ru) 2018-04-28 2018-04-28 Способ получения активного угля на основе древесного сырья

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2675569C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6124028A (en) * 1996-07-11 2000-09-26 Nagle; Dennis C. Carbonized wood and materials formed therefrom
RU2208578C1 (ru) * 2002-03-01 2003-07-20 Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" Способ получения активного угля
RU2646074C1 (ru) * 2017-02-27 2018-03-01 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Способ получения активного угля для производства водки

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6124028A (en) * 1996-07-11 2000-09-26 Nagle; Dennis C. Carbonized wood and materials formed therefrom
RU2208578C1 (ru) * 2002-03-01 2003-07-20 Открытое акционерное общество "ЗАРЯ" Способ получения активного угля
RU2646074C1 (ru) * 2017-02-27 2018-03-01 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Способ получения активного угля для производства водки

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Наинг Линн Сое и др., Термографическое исследование отходов производства мебели, Успехи химии и химической технологии, том XXX, 2016, 9, с. 66-68. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yagmur et al. A novel method for production of activated carbon from waste tea by chemical activation with microwave energy
Rugayah et al. Preparation and characterisation of activated carbon from palm kernel shell by physical activation with steam
Yang et al. Preparation of activated carbons from walnut shells via vacuum chemical activation and their application for methylene blue removal
Abatan et al. Production of activated carbon from African star apple seed husks, oil seed and whole seed for wastewater treatment
Girgis et al. Pilot production of activated carbon from cotton stalks using H3PO4
Belgacem et al. Characterization, analysis and comparison of activated carbons issued from the cryogenic and ambient grinding of used tyres
EP3406566A1 (en) Porous carbon material, method for manufacturing same, filter, sheet, and catalyst carrier
RU2527221C1 (ru) Способ получения активного угля из растительных отходов
Daud et al. Effect of carbonization temperature on the yield and porosity of char produced from palm shell
Low et al. Carbonization of Elaeis guineensis frond fiber: effect of heating rate and nitrogen gas flow rate for adsorbent properties enhancement
RU2675569C1 (ru) Способ получения активного угля на основе древесного сырья
Fedorova et al. Effect of the mechanoactivation treatment of coals mixed with an alkali on the properties of adsorbents obtained on their basis
RU2607810C2 (ru) Способ получения дробленого активного угля
RU2685653C1 (ru) Способ получения дробленого активного угля
Satayev et al. Characteristics of activated carbons prepared from apricot kernel shells by mechanical, chemical and thermal activations
RU2415808C1 (ru) Способ получения активного угля
RU2111923C1 (ru) Способ получения активного угля из косточек плодов и скорлупы орехов
Pis et al. Preparation of active carbons from coal Part II. Carbonisation of oxidised coal
RU2646074C1 (ru) Способ получения активного угля для производства водки
RU2339573C1 (ru) Способ получения активного угля
RU2490207C2 (ru) Способ получения активированного угля
RU2362734C1 (ru) Способ получения активного угля
Yessenbek et al. Activated carbon production from plum pit shells for oily wastewater treatment
RU2534801C1 (ru) Способ получения активного угля
RU2393990C1 (ru) Способ получения активного угля