RU2675569C1 - Способ получения активного угля на основе древесного сырья - Google Patents
Способ получения активного угля на основе древесного сырья Download PDFInfo
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 title abstract description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 235000010931 Mesua ferrea Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 235000005704 Olneya tesota Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 235000008198 Prosopis juliflora Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 240000007909 Prosopis juliflora Species 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 48
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 244000097724 Mesua ferrea Species 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 244000094991 Acer saccharinum Species 0.000 description 1
- 235000002629 Acer saccharinum Nutrition 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 231100000925 very toxic Toxicity 0.000 description 1
- 235000013522 vodka Nutrition 0.000 description 1
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
- C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
-
- 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
- C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
- C01B32/324—Preparation 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)
- 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.
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)
| 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 |
-
2018
- 2018-04-28 RU RU2018116211A patent/RU2675569C1/ru active
Patent Citations (3)
| 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)
| 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 |