RU2725935C1 - Способ и устройство получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод - Google Patents
Способ и устройство получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725935C1 RU2725935C1 RU2020108527A RU2020108527A RU2725935C1 RU 2725935 C1 RU2725935 C1 RU 2725935C1 RU 2020108527 A RU2020108527 A RU 2020108527A RU 2020108527 A RU2020108527 A RU 2020108527A RU 2725935 C1 RU2725935 C1 RU 2725935C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- temperature
- product
- silicon dioxide
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910000743 fusible alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 25
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 19
- 239000010903 husk Substances 0.000 claims description 16
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 13
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 6
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 claims description 3
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 claims description 3
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 claims description 3
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 51
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 abstract 1
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001536352 Fraxinus americana Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
- C04B35/524—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from polymer precursors, e.g. glass-like carbon material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/008—Pyrolysis reactions
-
- 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
-
- 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
- C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
- C01B32/348—Metallic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/126—Preparation of silica of undetermined type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/18—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with moving charge
- C10B47/26—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with moving charge with the aid of hot liquids, e.g. molten salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
- C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/14—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot liquids, e.g. molten metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
- C10B57/10—Drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
- C10J3/60—Processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/02—Dust removal
- C10K1/026—Dust removal by centrifugal forces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
- B01J2220/485—Plants or land vegetals, e.g. cereals, wheat, corn, rice, sphagnum, peat moss
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/02—Amorphous compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/14—Pore volume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
- C04B2235/422—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/48—Organic compounds becoming part of a ceramic after heat treatment, e.g. carbonising phenol resins
- C04B2235/483—Si-containing organic compounds, e.g. silicone resins, (poly)silanes, (poly)siloxanes or (poly)silazanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/28—Other processes
- C10B47/32—Other processes in ovens with mechanical conveying means
- C10B47/44—Other processes in ovens with mechanical conveying means with conveyor-screws
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/094—Char
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/12—Heating the gasifier
- C10J2300/1246—Heating the gasifier by external or indirect heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к переработке углеродосодержащего сырья и может быть использовано для получения продуктов с содержанием аморфного диоксида кремния и аморфного углерода различной степени чистоты. Способ получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод, содержащий этапы, на которых высушивают углеродосодержащее сырье при температуре 150-200°С и подвергают высушенное сырье термообработке при температуре 400-600°С, при этом термообработку осуществляют в присутствии активатора из легкоплавкого сплава. Также предлагается устройство для осуществления способа, содержащее блок сушки 100, обеспечивающий выпаривание влаги из углеродосодержащего сырья при температуре 150-200°С, и блок реактора 200, содержащий камеру, в которой осуществляют термообработку высушенного углеродосодержащего сырья при температуре 400-600°С, при этом в камере содержится активатор из легкоплавкого сплава. Технический результат заключается в упрощении получения конечного продукта, и увеличении эффективности его выхода за счет снижения температуры воздействия на углеродосодержащее сырье. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 пр., 6 ил.
Description
Изобретение относится к переработке углеродосодержащего сырья и может быть использовано для получения продуктов с содержанием аморфного диоксида кремния и аморфного углерода различной степени чистоты.
Углеродосодержащее сырье, например рисовая шелуха, при определенной термической обработке образует смесь аморфного диоксида кремния и аморфного углерода. В зависимости от температуры воздействия, времени выдержки и дозированной подачи окислителя, а также особенностей термической обработки получают аморфный диоксид кремния различной степени чистоты.
В настоящее время в промышленности используют 3 вида аморфного диоксида кремния: с высоким содержанием углерода, низким содержанием углерода и безуглеродистый.
Диоксид кремний с высоким содержанием углерода (высокоуглеродистый) применяют в сельскохозяйственной сфере в виде улучшителя почв, а также сорбента, например, для очистки ливневых вод.
Диоксид кремния с низким содержанием углерода (низкоуглеродистый) используют в качестве изоляционного материала в металлургии и строительстве.
Безуглеродистый аморфный диоксид кремния применяется в качестве сорбента для очищения сточных вод от тяжелых металлов.
Из уровня техники известен способ получения аморфного диоксида кремния из рисовой шелухи, описанный в заявке на изобретение RU 94031518 А1, опубликованной 10.07.1996. Данный способ заключается в следующем: рисовую шелуху промывают водой и/или раствором минеральной кислоты, затем обугливают на воздухе в интервале температур 120 - 500°С, после чего полученную золу измельчают и подвергают окислительному обжигу в условиях "кипящего слоя" в интервале температур 500 - 800°С.
Также известен способ получения низкоуглеродистой белой золы из шелухи для использования в производстве строительных материалов, в частности, огнеупорных материалов, описанный в заявке на патент US4049464 (A), опубликованной 20.09.1977, являющийся наиболее близким аналогом заявленного изобретения. Способ заключается в нагревании шелухи риса, пшеница, овса или ячменя в три стадии до получения необходимого продукта из SiO2: на первой стадии шелуху нагревают в диапазоне от 250°С до 450°С при отсутствии воздуха, на второй стадии продолжают нагревание при температуре от 450°С до 550ºС с подачей окислителя до полного выжигания углерода и на третьей стадии проводят термообработку при температуре от 700°С до 800°С. При этом для устранения возможности кристаллизации диоксида кремния во время второй стадии, шелуху обрабатывают кислотой.
Недостатком предшествующего уровня техники является сложность технологии получения аморфного диоксида кремния и низкая эффективность выхода необходимого продукта из сырья в результате кристаллизации диоксида кремния из-за воздействия высокой температуры (до 800°С), вероятность возникновения которого снижается за счет дополнительной обработки сырья в виде промывки его водой или кислотой. Кроме того, в описанных выше способах получения продукта аморфного диоксида кремния происходит существенное нарушение экологической безопасности за счет выброса вредных или опасных газов, в частности, СО (содержащихся в выделяющихся пиролизных или синтез газах), в атмосферу.
Технический результат заявленного изобретения заключается в упрощении получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния, и увеличении эффективности выхода такого продукта за счет снижения температуры воздействия на углеродосодержащее сырье. Также обеспечивается соблюдение требований к экологической безопасности предлагаемым способом получения продукта за счет возможности утилизации (сжигании) выделяющихся пиролизных или синтез газов.
Снижение температуры и уменьшение времени ее воздействия обеспечивается за счет использования активатора при термообработке углеродосодержащего сырья для получения аморфного диоксида кремния. Таким активатором является легкоплавкий сплав, в частности, сплавы на основе свинца, цинка, олова и т.д.
Для достижения указанного результата предлагается способ получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния, в котором высушивают углеродосодержащее сырье при температуре 150-200°С и в присутствии активатора из легкоплавкого сплава осуществляют его термообработку при температуре 400-600°С.
Для более высокого содержания в конечном продукте аморфного диоксида кремния, полученный продукт дополнительно может подвергаться газификации при температуре 400-600°С на стадии пиролиза и/или обжигу в потоке воздуха (окислителя) при температуре 400-700°С.
Для осуществления заявленного способа получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния, предлагается также устройство, содержащее блок сушки, обеспечивающий выпаривание влаги из углеродосодержащего сырья, и блок реактора, в котором содержится активатор из легкоплавкого сплава и осуществляющий пиролиз высушенного углеродосодержащего сырья. Для разогрева устройства, достижения значительной автономности процесса получения и поддержания требуемых температурных условий технологического процесса устройство содержит блок дожигания для получения и использования тепловой энергии при сжигании выделяющихся газов (пиролизный газ или синтез газ) внутри системы. Блок дожигания служит, в том числе для обеспечения экологической безопасности технологического процесса переработки углеродсодержащего сырья.
Устройство дополнительно может содержать блок газификации, в котором обеспечивается процесс выжигания углерода (обжиг) в потоке подогретого в блоке дожигания воздуха (окислителя).
Готовый продукт выгружается через блок выгрузки устройства.
Преимуществом предлагаемого изобретения является также получение продукта, содержащего аморфный диоксид кремния, с различным количественным содержанием в нем аморфного углерода: высокоуглеродистый, низкоуглеродистый и безуглеродистый, в рамках единой технологии обработки углеродосодержащего сырья, а также использование тепловой энергии из вырабатываемых газов.
Далее будут более подробно описаны варианты исполнения заявленного способа получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния, и устройства для его осуществления.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния.
На фиг. 2 изображен блок сушки.
На фиг. 3 изображен блок реактора.
На фиг. 4 изображен блок газификации.
На фиг. 5 изображен блок дожигания.
На фиг. 6 изображен блок выгрузки.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показана функциональная схема одного из вариантов выполнения предлагаемого устройства, обеспечивающего получение продукта, содержащего аморфный диоксид кремния.
Углеродосодержащее сырье загружают в блок сушки 100, в котором его конвективно нагревают и выпаривают из него влагу при температуре 150-200°С. Сырье перед загрузкой может быть дополнительно обработано, также возможен вариант без его предварительной обработки.
Высушенное углеродосодержащее сырье поступает в камеру блока реактора 200, внутри которой содержится активатор из легкоплавкого сплава, имеющий тепловой контакт с загруженным сырьем.
В блоке реактора 200 осуществляется термообработка продукта при температуре 400-600°С. Далее термообработанный продукт после блока реактора 200 направляют либо сразу в блок выгрузки 300 для его охлаждения и последующей фасовки, либо перед этим загружают в блок газификации 400 для дополнительного выжигания углерода в продукте в потоке горячего воздуха при температуре 400-700°С (процедура обжига).
При этом устройство для получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния, может также содержать блок дожигания 500, который обеспечивает использование энергии выделяющихся в блоках реактора 200 и газификации 400 газов для поддержания необходимых температур в блоках сушки 100, реактора 200 и газификации 400. Применение блока дожигания 500 позволяет снизить затраты в получении конечного продукта и обеспечить необходимые требования к экологической безопасности процесса.
Принцип работы блока сушки 100 показан на фиг. 2. Углеродосодержащее сырье, например естественной влажности (~10-20%), из блока загрузки сырья 101 с помощью загрузочного наклонного шнека и специального компенсатора поступает внутрь шнекового транспортера сушки 102. Шнек сушки 102 вращается электродвигателем с редуктором и частотным преобразователем с заданной скоростью, определяющей производительность, качество и время процесса испарения влаги. Снаружи корпуса шнекового транспортера располагается рубашка теплообменника 103, в которую, в одном из вариантов исполнения изобретения, поступают горячие продукты сгорания 104 из теплообменников блоков реактора 200 и газификатора 400 для конвективного нагрева сырья и выпаривания влаги внутри корпуса транспортера сушки 102. На противоположном от узла загрузки сырья конце шнекового транспортера имеется отбор 105 испарившейся влаги, в выхлопной трубе которого предусмотрен дренаж утилизации сконденсированного пара. Сухое сырье через специальный затвор 106 выгружается в камеру блока реактора 200 для его дальнейшей теплообработки. Снаружи теплообменник 103 и трубы отбора блока сушки 105 защищены эффективным теплоизолятором для уменьшения потерь тепловой энергии. Интенсивность теплообмена сушки регулируется расходом выхлопных газов 104 с помощью вентилятора 107, из которого тепловая энергия в виде выхлопных газов с температурой ~200-300°С может поступать в сушильное оборудование завода или в локальную теплоцентраль. Процесс сушки контролируется установленной внутри шнекового транспортера термопарой 108.
Температура в блоке сушке 150-200°С обусловлена тем, чтобы исключить интенсивное начало пиролиза углеродосодержащего сырья и удаление вместе с влагой газообразных углеродсодержащих горючих продуктов. Испарившаяся влага сбрасывается в атмосферу, либо подается в блок газификатора для повышения качества низкоуглеродного / безуглеродистого продукта в процессе обжига.
Принципиальное значение имеет обеспечение коэффициента загрузки шнека сушки 102 не выше 40-50% за счет подобранного соотношения размеров и скоростей вращения сушильного и загрузочного шнеков, а также важно иметь специально спроектированный компенсатор.
Сушка рисовой шелухи необходима для исключения возможных остановов шнековых транспортеров устройства в силу особенностей влажного углеродосодержащего сырья формировать заторы или так называемые “пыжи”. Кроме того, при сжигании вырабатываемого “сухого” пиролизного или синтез газа повышается его теплотворная способность и соответственно снижается себестоимость процесса переработки.
На фиг. 3 показан пример выполнения блока реактора 200. Высушенное углеродосодержащее сырье с температурой ~ 150-200°С через специальный затвор 106 блока сушки 100 поступает в камеру реактора 201. В камере 201 вращается шнек с заданной скоростью, определяющей производительность, время процесса термообработки и перемешиваемость продукта по мере движения, что важно для равномерного нагрева всей массы обрабатываемого продукта. Внутри камеры 201 содержится активатор из легкоплавкого сплава (на рисунке не показан), который обеспечивает равномерное распределение тепла всему загруженному сырью. Таким сплавом может являться, например, легкоплавкий сплав на основе свинца, цинка, олова и т.д.
Поскольку легкоплавкий сплав имеет низкую температуру плавления, которая обычно не превышает 232°С, а температура в камере составляет 400-600°С, то во время термообработки он находится в жидкой фазе. За счёт физических особенностей поглощения тепла металлами при фазовых переходах и его равномерного распределения по всей поверхности реактора, активатор обеспечивает равномерное разогревание и держит одинаковую температуру по всей камере реактора, что позволяет уравновесить термодинамические процессы, сделать их равномерными, тем самым повышая конверсию сырья. Активатор удерживает тепло и не допускает неконтролируемых потерь тепла, которое в свою очередь влияет на величину конверсии. При отсутствии активатора показатель конверсии составляет 30-35%, а с ним - 60-90%.
Легкоплавкий сплав может содержаться в контейнере, установленном на внешней стороне вращающего шнека в камере реактора, либо на внутренних стенках камеры. При этом для наилучшего эффекта он должен располагаться на всей длине камеры 201 таким образом, чтобы обеспечивался максимальный тепловой контакт с загруженным сырьем, предпочтительно в нижней части половины камеры. Контейнер может быть изготовлен из любого материала, выдерживающего высокие температуры и обладающего хорошей теплопроводностью, например, из стали или сплавов меди.
Наличие в камере реактора активатора позволяет проводить термообработку сырья при температуре 400-600°, получая при этом продукт из аморфного диоксида кремния. В качестве термообработки применяется процесс пиролиза или газификации. Под пиролизом понимается процесс деструкции углеродосодержащего сырья без подачи окислителя - окисление происходит за счет наличия окислителя внутри исходного сырья (кислорода в соединениях), например, воды, окислов СаО, К2О и т.п. А газификацией является процесс деструкции углеродсодержащего сырья с подачей заданного расхода окислителя (воздуха) в камеру реактора, при этом пиролиз в таком процессе в любом случае также происходит. Расход подбирается опытным путем согласно особенностям устройства и зависит от вида обрабатываемого сырья.
На стадии пиролиза (без подачи воздуха) нагрев сырья осуществляется через корпус, на котором установлен кольцевой теплообменник 202. Горячие продукты сгорания с температурой 500-600°С поступают из блока дожигания газа 500 и далее передаются на обогрев корпуса блока газификатора 400. Снаружи теплообменник 202 эффективно теплоизолирован. Пиролиз высокоуглеродного продукта в основном реакторе происходит при температуре 400-600°С в течение нескольких минут.
Газификация применяется для выработки низкоуглеродистого и безуглеродистого продукта. Процесс происходит при дозированной подаче желательно нагретого до температуры 500-600°С воздуха из воздушного теплообменника 203 через распределительный регулятор 204 как внутрь вращающего шнека и далее через его систему отверстий в камеру реактора 201, так и через систему отверстий в нижней части самой камеры реактора. Закачка воздуха в теплообменник 203 осуществляется вентилятором 205.
Газификация продукта в камере реактора происходит при температурах 400-600°С. Повышение температуры выше указанных значений нежелательно из-за возможной кристаллизации диоксида кремния, что приводит к потере требуемого качества конечного продукта. Температуры контролируются установленными термопарами. Необходимое для “выжигания” углерода из пористой структуры рисовой шелухи время пребывания / нахождения в реакторе сырья может составлять 40-60 мин. Для достижения таких условий спроектирован шнек длиной более 6 м, подобран небольшой шаг наклонных направляющих, а скорость вращения не должна превышать 1-2 об/мин. При этом оптимизируется время процесса, уменьшается себестоимость переработки, повышается качество вырабатываемого продукта. Определяющим является соотношение скоростей вращения шнека сушки, шнека реактора и выгрузного шнека для обеспечения требуемого времени пребывания / процесса газификации. Вырабатываемый при этом пиролизный (в режиме пиролиза) или синтез-газ (в режиме газификации) горючий газ поступает вместе с обугленным /карбонизированным продуктом в блок газификации 400. Достаточно свободный выход газа из камеры реактора в блок газификации 400 обеспечивается выбором увеличенных радиальных зазоров между шнеком и корпусом, а также коэффициентом заполнения полостей шнека не более 40-50%. Чтобы исключить выброс пиролизных газов наружу в обслуживаемые помещения, предусмотрено небольшое разрежение/давление ниже атмосферного. Такие условия контролируются датчиками давления и характеристиками вентилятора вытяжки, установленных на блоках газификации и сушки.
На фиг. 4 показан пример выполнения блока газификации 400. Карбонизированный/обугленный продукт поступает из блока реактора 200 в газификатор 401 блока газификации 400 для дальнейшей переработки. В зависимости от режима переработки (частичная газификация/серый цвет или полная газификация/белый цвет) регулируются параметры процесса в блоке газификации 400. В режиме пиролиза обугленный продукт поступает во внутреннюю полость блока реактора 200, где без подачи воздуха скапливается для последующей выгрузки. Для обеспечения надежной выгрузки используется ворошитель в газификаторе 401, который приводится во вращение от электродвигателя. Продолжается обогрев корпуса газификатора высокотемпературными продуктами сгорания, поступающими в рубашку теплообменника газификатора 402 из реакторного теплообменника 202. Температура и давление внутри газификатора контролируется термопарами на уровне 400-700°С и датчиками давления. Обогрев необходим для исключения конденсации и осаждения смол или дегтя на поверхностях газификатора 401. Заполнение внутренней полости обугленным продуктом допустимо до уровня расположения основного шнека и регулируется скоростями вращения выгрузного шнека. При этом вырабатываемый газ с температурой 400-700°С свободно заполняет верхнюю часть газификатора и отсасывается через трубу 403 в блок дожигателя 500. В режиме газификации осуществляется дозированная подача горячего воздуха как в реактор 200, так и внутрь блока газификации 400 (на данной схеме не показано) через отверстия внизу корпуса 401 или ворошителя. Процесс выжигания углерода (обжиг) в газификаторе при температурах 400-700°С может дополнительно продолжаться 30-60 мин. Для этого специальным образом подбираются размеры и геометрия газификатора, а также скорости вращения и производительности шнека реактора 200 и выгрузного шнека. После обогрева газификатора продукты сгорания распределяются регулятором 404 на отсос вентилятором 405 с выбросом на полезное использование (сушилка риса, локальная теплосеть и т.п.), а также на нагрев сырья в блоке сушки 104. Вентиляторы отсоса продуктов сгорания 405 и 107 (блок сушки) подбираются специальным образом для успешного функционирования в параллельном режиме работы.
На фиг. 5 приведен пример выполнения блока дожигания 500. Низкокалорийный пиролизный или синтез-газ 501 поступает из газификатора 401 в циклонный очиститель 502. Качество очистки зависит от располагаемого перепада давлений/центробежных сил, которые обеспечиваются и могут контролироваться вентиляторами отсоса продуктов сгорания 405, 107 в блоках газификации 400 и сушки 100, а также проектными характеристиками всего устройства. Утилизация остатков очистки производится через шиберный затвор очистителя 502. Далее очищенный газ поступает в горелку 503. Необходимое дозированное количество воздуха нагнетается из атмосферы вентилятором 504. Происходит сгорание пиролизного или синтез газа с получением на выходе из горелки 503 температуры ~ 1000 °C. Для устойчивого горения может применяться дежурное топливо (например, высококалорийный газ метан). Особенно важно иметь достаточное количество топлива на режимах запуска установки до момента выработки достаточного количества горючего газа. Предусмотрена возможность параллельной подачи двух топлив в горелку. Далее применен смеситель 505 для уменьшения температуры продуктов сгорания разбавлением атмосферным воздухом от вентилятора 506 до требуемого уровня ~ 600-700°С и подачи продуктов сгорания в теплообменники нагрева реактора 200, газификатора 400 и сушки 100. Процесс в блоке дожигания 500 контролируется установленными термопарами и датчиком давления.
На фиг.6 приведен пример блока выгрузки 300. Готовый продукт транспортируется во вращающемся шнеке выгрузки 301 из блока газификации 400 и одновременно охлаждается до приемлемых температур ~20-40С для его упаковки. Скорость вращения шнека регулируется и согласуется с производительностью переработки в блоках реактора 200 и газификации 400.
Охлаждение переработанного сырья в виде смеси аморфного диоксида кремния и аморфного углерода обеспечивается теплообменником 302. Атмосферный воздух на охлаждение нагнетается вентилятором 303. Отбираемое от продукта тепло может быть направлено из трубопровода сброса 304 на полезное использование (сушилка риса, локальная теплосеть и т.п.). Охлажденный продукт поступает в бункер выгрузки 305 и через его дозировочное устройство фасуется по мешкам.
Предлагаемое устройство в рамках заявленного изобретения позволяет получить в непрерывном и автоматизированном режиме на одном устройстве различные виды продуктов, содержащих аморфный диоксид кремния: высокоуглеродистый продукт (углерод 30-50%, SiO2 50-70%); низкоуглеродистый (углерод 5-30%, SiO2 70-95%); и безуглеродистый (углерод 0,01-5%, SiO2 95-99,99%).
В качестве углеродосодержащего сырья можно использовать, например, шелуху риса, пшеницы, овса или ячменя.
Ниже приведены примеры использования предлагаемого изобретения при обработке углеродосодержащего сырья в виде рисовой шелухи.
Пример 1.
Рисовую шелуху с массовым расходом 4 кг/час (производительность опытной установки 5 кг/час) и влажностью 10% высушивали при температуре 200°С в течение 5 мин. Высушенную шелуху подвергли пиролизу без доступа кислорода в камере, содержащей легкоплавкий сплав из свинца, при температуре 450°С в течение 20 мин. В результате получился высокоуглеродистый карбонизированный продукт черного цвета, содержащий аморфный углерод (50%) и аморфный диоксид кремния (50%), и массовым расходом 1,3 кг/час. Насыпная плотность смеси аморфного диоксида кремния и углерода составила 190 кг/ м3. Пористость продукта замерена (азотный метод) порядка 60 м2/грамм.
Пример 2
Рисовую шелуху с массовым расходом 2 кг/час, влажностью 10%, высушивали при температуре 200°С в течение 10 мин. Высушенную шелуху подвергли пиролизу и газификации с подачей атмосферного воздуха в камеру реактора, содержащей легкоплавкий сплав из свинца, при температуре 600°С в течение 30 мин. Получившийся карбонизированный продукт подвергли обжигу в потоке воздуха в блоке газификации при температуре 600°С в течение 40 минут.
В результате получился низкоуглеродный продукт серого цвета, содержащий аморфный углерод (10%) и аморфный диоксид кремния (90 %), общим массовым расходом продукта 0,4 кг/час. Пористость продукта замерена азотным методом - порядка 80 м2/гр. Сорбционная способность из растворов с некоторыми тяжелыми металлами (кадмий, никель) - до 100%.
Claims (10)
1. Способ получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод, содержащий этапы, на которых высушивают углеродосодержащее сырье при температуре 150-200°С и подвергают высушенное сырье термообработке при температуре 400-600°С, при этом термообработку осуществляют в присутствии активатора из легкоплавкого сплава.
2. Способ по п. 1, в котором термообработка представляет собой процесс пиролиза или газификации.
3. Способ по п. 1, в котором получившийся продукт дополнительно подвергают обжигу в потоке окислителя при температуре 400-700°С.
4. Способ по пп. 1-3, в котором выделяющиеся в процессе термообработки углеродосодержащего сырья газы используют для получения тепловой энергии.
5. Способ по п. 1, в котором углеродосодержащим сырьем является шелуха риса, пшеницы, овса или ячменя.
6. Способ по п. 1, в котором активатор изготавливают из сплава на основе свинца, цинка или олова.
7. Устройство для получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод, содержащее блок сушки, обеспечивающий выпаривание влаги из углеродосодержащего сырья при температуре 150-200°С, и блок реактора, содержащий камеру, в которой осуществляют термообработку высушенного углеродосодержащего сырья при температуре 400-600°С, при этом в камере содержится активатор из легкоплавкого сплава.
8. Устройство по п. 7, в котором блок реактора имеет возможность обеспечить доступ окислителя в камеру для проведения газификации продукта.
9. Устройство по п. 7, дополнительно содержащее блок газификации, обеспечивающий обжиг продукта из блока реактора в потоке воздуха при температуре 400-700°С.
10. Устройство по пп. 7-9, дополнительно содержащее блок дожигателя, использующий выделяющиеся газы для получения тепловой энергии, применяемой для поддержания необходимых температур в блоках устройства.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108527A RU2725935C1 (ru) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Способ и устройство получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод |
EP21761082.3A EP4112550A1 (en) | 2020-02-27 | 2021-02-16 | Method and device for producing a product containing amorphous silica and amorphous carbon |
US17/802,797 US20230123859A1 (en) | 2020-02-27 | 2021-02-16 | Method and device for producing a product containing amorphous silica and amorphous carbon |
PCT/RU2021/050037 WO2021173040A1 (ru) | 2020-02-27 | 2021-02-16 | Способ и устройство получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод |
CN202180025202.XA CN115397774A (zh) | 2020-02-27 | 2021-02-16 | 获得含有无定形二氧化硅和无定形碳的产品的方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108527A RU2725935C1 (ru) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Способ и устройство получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725935C1 true RU2725935C1 (ru) | 2020-07-07 |
Family
ID=71510511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020108527A RU2725935C1 (ru) | 2020-02-27 | 2020-02-27 | Способ и устройство получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230123859A1 (ru) |
EP (1) | EP4112550A1 (ru) |
CN (1) | CN115397774A (ru) |
RU (1) | RU2725935C1 (ru) |
WO (1) | WO2021173040A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782863C1 (ru) * | 2021-11-24 | 2022-11-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Агрохолод" | Способ создания биосорбентов с заданными свойствами на основе сельскохозяйственных отходов |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4049464A (en) * | 1974-04-04 | 1977-09-20 | Refratechnik Gmbh | Method of producing low-carbon, white husk ash |
KR20000024478A (ko) * | 2000-02-16 | 2000-05-06 | 유재엽 | 쌀겨 종합가공 장치 |
RU2488558C2 (ru) * | 2011-09-01 | 2013-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рисилика" | Способ получения аморфного микрокремнезема высокой чистоты из рисовой шелухи |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2061656C1 (ru) | 1994-08-29 | 1996-06-10 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Способ получения аморфного диоксида кремния из рисовой шелухи |
RU2144498C1 (ru) * | 1999-02-01 | 2000-01-20 | Земнухова Людмила Алексеевна | Способ получения высокочистых аморфных диоксида кремния и углерода из рисовой шелухи |
UA106493C2 (ru) * | 2009-05-14 | 2014-09-10 | Адам ХАНДЕРЕК | Способ и устройство для деполимеризации пластмассовых отходов |
-
2020
- 2020-02-27 RU RU2020108527A patent/RU2725935C1/ru active
-
2021
- 2021-02-16 EP EP21761082.3A patent/EP4112550A1/en active Pending
- 2021-02-16 US US17/802,797 patent/US20230123859A1/en active Pending
- 2021-02-16 WO PCT/RU2021/050037 patent/WO2021173040A1/ru unknown
- 2021-02-16 CN CN202180025202.XA patent/CN115397774A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4049464A (en) * | 1974-04-04 | 1977-09-20 | Refratechnik Gmbh | Method of producing low-carbon, white husk ash |
KR20000024478A (ko) * | 2000-02-16 | 2000-05-06 | 유재엽 | 쌀겨 종합가공 장치 |
RU2488558C2 (ru) * | 2011-09-01 | 2013-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рисилика" | Способ получения аморфного микрокремнезема высокой чистоты из рисовой шелухи |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
ELETSKII P. M. et al., Modern approaches to the production of carbon materials from vegetable biomass, "Theoretical and Experimental Chemistry", 2011, Vol. 47, No. 3, pp 139-154. * |
ELETSKII P. M. et al., Modern approaches to the production of carbon materials from vegetable biomass, "Theoretical and Experimental Chemistry", 2011, Vol. 47, No. 3, pp 139-154. НГУЕН МАНЬ ХИЕУ, Процессы термической переработки рисовой шелухи при получении активированного углеродного материала и их аппаратурное обеспечение, Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, Томск, 2018, Раздел 1.4. * |
НГУЕН МАНЬ ХИЕУ, Процессы термической переработки рисовой шелухи при получении активированного углеродного материала и их аппаратурное обеспечение, Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук, Томск, 2018, Раздел 1.4. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2782863C1 (ru) * | 2021-11-24 | 2022-11-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Агрохолод" | Способ создания биосорбентов с заданными свойствами на основе сельскохозяйственных отходов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115397774A (zh) | 2022-11-25 |
WO2021173040A1 (ru) | 2021-09-02 |
EP4112550A1 (en) | 2023-01-04 |
US20230123859A1 (en) | 2023-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102537563B1 (ko) | 열분해 장치 및 방법 | |
CN104946279B (zh) | 回转式分段加热生物质连续热解设备 | |
JP6124494B1 (ja) | 植物性バイオマス半炭化物の製造装置 | |
EP2162510A1 (en) | Method for gasifying solid fuel and concurrent gasifier | |
CN107746168B (zh) | 一种污泥低成本无害化处理装置 | |
CN207933252U (zh) | 一种污泥低成本无害化处理装置 | |
JPH02502082A (ja) | 固形材料を乾燥させるための方法と装置 | |
RU2725935C1 (ru) | Способ и устройство получения продукта, содержащего аморфный диоксид кремния и аморфный углерод | |
CN102746902A (zh) | 一种有机废弃物的气化方法及专用气化炉 | |
WO2013011520A1 (en) | Charcoal generation with gasification process | |
CN107858162A (zh) | 生物质秸秆炭化炉及排炭装置 | |
RU2398810C1 (ru) | Пиролизный реактор | |
RU2232347C2 (ru) | Газификатор твердого топлива | |
CN113025354B (zh) | 自加热式垂直轴流滚筒烧蚀热解反应装置 | |
JP2006220365A (ja) | 廃棄物ガス化装置 | |
RU2663433C1 (ru) | Способ переработки твердого топлива с получением горючего газа и реактор для его осуществления | |
RU2657042C2 (ru) | Способ получения из твердого топлива горючего газа и реактор для его осуществления | |
PL235428B1 (pl) | Urządzenie do uwęglania biomasy | |
CN207608525U (zh) | 一种旋转床热解炉 | |
JP5148884B2 (ja) | 固体燃料の製造方法及び装置 | |
JPH07144909A (ja) | 横型回転賦活装置 | |
RU2785170C1 (ru) | Способ и установка для получения активированного угля из отходов зерноперерабатывающей и лесной промышленности | |
WO2017034437A2 (ru) | Реактор быстрого пиролиза | |
RU2225429C1 (ru) | Опытная газогенераторная установка на древесном или торфяном топливе с паровоздушным дутьем | |
JP2002080856A (ja) | 炭化装置 |