SU1549584A1

SU1549584A1 - Способ регенерации активированных углей

Info

Publication number: SU1549584A1
Application number: SU874176812A
Authority: SU
Inventors: Наталья Аркадьевна Мешкова-Клименко; Сергей Викентиевич Гречаник; Владимир Ростиславович Муравьев; Михаил Николаевич Тимошенко; Владимир Владимирович Слободян; Раиса Леонидовна Канинская; Виктор Валентинович Черный; Григорий Евгеньевич Матюкевич
Original assignee: Институт коллоидной химии и химии воды им.А.В.Думанского
Priority date: 1987-01-08
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1990-03-15

Abstract

Изобретение относитс к очистке воды и промышленных сточных вод, в частности к сорбционной обработке сточных вод и регенерации адсорбентов. Целью изобретени вл етс сокращение времени регенерации, снижение энергоемкости и упрощение процесса регенерации углей, насыщенных трудноокисл емыми органическими веществами. Дл осуществлени способа на отработанный в процессе очистки сточных вод, содержащих трудноокисл емые органические вещества, активный уголь дополнительно нанос т горючие органические вещества и подвергают уголь термоокислительной обработке парогазовой смесью, содержащей не более 5,0 об.% кислорода при 220-300°С. Способ позвол ет сократить врем регенерации в 1,5-1,7 раза, снизить энергоемкость процесса на 60-80% и уменьшить потери угл при многократной регенерации. 5 табл.

Description

Изобретение относитс к очистке воды и промышленных сточных вод, в частности к области сорбционной обработки промышленных сточных вод и регенерации адсорбентов, и может быть использовано в легкой, химической , нефтехимической и других отрасл х промышленности дл регенерации отработанного активного угл после очистки стоков, содержащих трудноокисл емые органические вешества.

Целью изобретени вл етс сокращение времени регенерации, снижение энергоемкости и упрощение процесса регенерации угл , насыщенного трудноокисл емыми органическими веществами.

Регенерацию отработанного при очистке сточных вод активного угл ведут путем термоокислительной деструкции адсорбированных органических веществ, включающим прогрев угл парогазовой смесью с содержанием кислорода не более 5 об.% до температуры вход щих газов, деструкцию ведут в присутствии дополнительно нанесенного на активный уголь горючего органического вещества, которое выступает инициатором начала термоокислительной деструкции трудноокисл емых органических вешеств.

Использование этой особенности дает возможность быстрого проведени

С71

Ј СО

ел

00 Јъ

процесса регенерации отработанного при очистке сточных вод активного угл с небольшими затратами тепловой энергии при невысоких потер х адсор- бента.

В качестве горючих на активный уголь нанос тс органические вешест- ва:

4С + Н + 4S - 2 О - 2С1 - 3F- ,

где С, Н, S, О, Cl, F, Вг - число атомов обозначенных элементов в моле- кулах органических веществ или смесей органических вешеств.

Примером таких вешеств могут служить бензин, керосин, бензол, толуол, газоконденсат, которые также ограни- ченно растворимы в воде и адсорбируютс на активном угле.

Дл осуществлени способа сточную воду, содержащую красители или поверхностно-активные вещества (ПАВ) в ко- личестве 40-150 мг/л, или сточную воду , содержащую смесь красителей, по верхностно-активных и других трудноокисл емых органических вешеств, количество которых характеризуетс ве- личинами ХПК 70-150 мг Ог/л, фильтруют снизу вверх через слой активного угл высотой 2,5-3,0 м в адсорбционной колонне со скоростью 6 ч до насыщени угл трудноокисл емым( органическим веществом. Затем сверху вниз через слой угл фильтруют воду, содержащую горючее органическое вещество со скоростью 3 м /м-ч до проскока его через слой активного угл . После этого отработанный активный уголь подвергают термоокислительной обработке в той же колонне, снабженной устройством дл получени парогазовой смеси заданного состава и тем- пературы. Содержание кислорода в парогазовой смеси поддерживают в диапазоне 0,5-4,0 об.%. Парогазовую смесь с температурой 210-300°С пропускают через неподвижный слой отработанного угл сверху вниз со скоростью 0,05 - 0,22 м/с. Обработку отработанного активного угл парогазовой смесью провод т до полного выгорани адсорбиро- ванных органических веществ, которое определ ют по снижению максимальной температуры в нижнем слое угл до температуры , вход щей в лобовой слой активного угл парогазовой смеси, и по

-

0

5

0

5 0 , 0 Д5 п ,

изменению состава отход щих из колонны дымовых газов. Температуру парогазовой смеси на всем пути движени контролируют.

Адсорбционную емкость активного угл .определ ют по.выходным кривым, построенным при пропускании раствора исследуемого вещества через исходный активный уголь и АУ после каждой регенерации .

По окончании очередного, цикла адсорбци - регенераци определ ют потери активного угл на выгорание. В качестве трудноокисл емых использовались следующие органические вещества: Краситель активный рко-красный 5СХ ТУ 6-W-30-76

Краситель активный красный СШ ТУ 6- ТУ 6-14-645-82

Краситель активный рко-желтый 43Ш ТУ 6-14-691-77

Краситель активный оранжевый ЖШ ТУ 6-14-338-76

Краситель активный рко-голубой 53И ТУ 6-14-530-76

Краситель Lanasol Blau 3G DDR, CIBA, GEIGY raetaupon OMT-Paste konz 2, DDR VEB LEUNA Ditalan OTS-45. - Werke Walter DDR, VEB, FEIT-CHEMIE .I/

Пример 1. Через адсорбционную колонну, в которую загружено 45 кг активного угл АГ-3 (ГОСТ 20464- 75, пропускают 10 м водного раствора красител СХ-5 концентрацией 100 мг/л. Адсорбционна емкость АГ-3 по СХ-5 15 мг/л. После этого в верхнюю часть колонны подают водный раствор бензола концентрацией 50 мг/л и фильтруют 0,2 м его через слой актив- .ного угл со скоростью 3 м/ч до по влени следов бензола в воде, выход щей из нижней части колонны. Затем насыщенный красителем СХ-5 активный уголь с дополнительно нанесенным на него горючим органическим веществом (бензолом) подвергают термоокислительной обработке парогазовой смесью с содержанием кислорода 2,5 об.% при 220°С на входе в лобовой слой активного угл . Термоокислительную обработку ведут в течение 10 ч до полного выгорани адсорбированных на активном угле органических загр знений. Об окончании процесса регенерации свидетельствует понижение температуры в нижней части колонны до 220°С и повышение концентрации кислорода в отход щей парогазовой смеси до 2,0 об.%.

После завершени процесса регенерации по вышеописанной схеме провод т адсорбционную очистку следующей порции водного раствора красител СХ-5 на активном угле АГ-3.

После проведени п ти циклов адсорбци - регенераци адсорбционна емкость активного угл АГ-3 по красителю СХ-5 восстанавливаюсь на 98,7 - 100,0%, потери составл ли 3,05-3,40% при расходе природного газа 0,4 м /ч (табл. 1, примеры 1-6).

Отработанный активный уголь после проведени п ти циклов адсорбци - регенераци с красителем СХ-5 в качестве трудноокисл емого органического вещества подвергают обработке раствором метаупона (ПАВ) концентрацией 100 мг/л с последующим нанесением бензола и регенерацией. Процесс провод т по вышеописанной в примере 1 схеме. Провод т еше п ть циклов адсорбци - регенераци . Адсорбционна емкость активного угл АГ-3 по мета- упону восстанавливаетс на 97,7- 100,0%, потери составл ют 2,80-3,25% при расходе природного газа 0,4 м /ч (табл. 1, примеры 1, 7-10).

Пример 2. Дл обосновани целесообразности проведени перед регенерацией операции предварительного нанесени горючего органического вещества на отработанный в результате адсорбции трудноокисл емых органических веществ активный уголь проведено дес ть циклов адсорбци - регенераци активного угл АГ-3 с нанесением на него красител (5 циклов) и поверхно- стно-активного вешества (5 циклов) без обработки угл горючим веществом.

Через адсорбционную колонну, в которую загружено 45 кг активного угл АГ-3, пропускают 10 м водного раствора красител СХ-5 концентрацией 100 мг/л. Насыщенный красителем активный уголь подвергают термоокислительной обработке парогазовой смесью с содержанием кислорода 2,5 об.% при 300°С на входе в лобовой слой адсорбента (при 220° С регенераци не идет)

Термоокислительную обработку ведут 20 ч до полного выгорани адсорбированных на активном угле красител или поверхностно-активного вешества. Окончание процесса регенерации активного угл определ ют по понижению тем

0

5

0

5 0

5

0

5

пературы на выходе из колонны до 300°С и повышению концентрации кислорода в отход щей парогазовой смеси до 2,0 об.%. После завершени процесса регенерации по вышеописанной схеме провод т адсорбцию следующей порции водного раствора красител и т.д. После проведени п той регенерации обработанного красителем активного угл АГ-3 раствор красител СХ-5 замен ют раствором метаупона концентрацией 100 мг/л и по вышеописанной схеме провод т еще п ть циклов, восстанавливаетс адсорбци - регенераци . Адсорбционна емкость активного угл АГ-3 восстанавливаетс на 97,7-100,0% потери составл ют 2,65-3,25% при расходе природного газа 1,0 м /ч.

Показатели регенераций активного угл приведены в табл. 2.

При сравнении данных табл. 1 и 2 видно, что присутствие горючего вещества на активном угле уменьшает врем регенерации адсорбента, насыщенного трудноокисл емыми органическими веществами, в 1 ,9 - 2 раза и позвол ет достигнуть такой же степени восстановлени адсорбционной способности . При этом расход топлива в единицу времени при практически одинаковом обгаре угл по сравнению с регенерацией адсорбента без горючего вещества уменьшаетс в 1,25 раза, что совместно с выигрышем во времени приводит , в конечном итоге, к снижению энергоемкости процесса в 2,7-2,8 раза .

Пример 3. Через адсорбцион- ную колонну, в которую загружено 45 г активного угл АГ-3, пропускают 15 м сточной воды цеха крашени текстильного предпри ти , содержащей красители , поверхностно-активные и другие органические вещества, количество которых характеризуетс величиной ХИК 80 мг Ог/л, со скоростью 8 м/ч. Адсорбционна емкость активного угл по поглощенному органическому веществу, выраженна в единицах ХПК, составл ет 20 мг 02/г. После этого в верхнюю часть колонны подают водный раствор бензина концентрацией 50 мг/л и фильтруют его через слой отработанного активного угл сверху вниз со скоростью 3 м/ч до по влени следов бензина в воде, отход шей из нижней части колонны,. Профильтровав 0,2 м раствоI

pa бензина, активный утоли подвергают термоокислительной обработке парогазовой смесью с содержанием кислорода 2,5% при 220аС на входе в лобовой слой адсорбента в течение 10 ч..По окончании регенерации активного угл провод т очередной фильтроцикл по вышеописанной схеме.

Проведено 10 циклов адсорбци - регенераци на реальной сточной воде, содержащей трудноокисл емые органические вещества, с добавлением горючего органического вещества. Показатели дес ти регенераций активного угл АГ-3 парогазовой смесью приведены в табл. 3.

Адсорбционна емкость активного угл АГ-3 по органическим веществам, содержащимс в сточной воде цеха крашени текстильного предпри ти , восстанавливаетс на 98-100%, а потери угл составл ют 2,60-3,15% при расходе природного газа 0,4 мэ/ч.

При сравнении данных табл. 1 и 3 видно, что регенераци активного угл АГ-3 после насыщени его трудноокисл емыми органическими веществами, содержащимис в сточных водах цеха крашени текстильного предпри ти , и горючим веществом по всем приведенным параметрам аналогична регенерации активного угл АГ-3, насыщенного красителем СХ-5 или поверхностно-актив- ным веществом типа метаупона в присутствии бензола, что указывает на достаточно широкую универсальность предлагаемого способа дл регенерации активных углей с адсорбированными на них трудноокисл емыми органическими веществами. С целью определени оптимальных значений концентраций кислорода в парогазовой смеси и вы снени ее вли ни на врем регенерации и степень обгара активного угл , проведена сери опытов, состо ща из 10-ти циклов адсорбци - регенераци дл каждого из следующих значений концентрации кислорода, об.%: 0,5;

1 9 ) S- Ч S« ДО j-3 Jf- (- .

В табл. 4 приведены усредненные показатели регенераций активного угл АГ-3, насыщенного красителем, поверхностно-активным веществом и трудноокисл емыми органическими веществами реальных сточных вод цеха крашени текстильного предпри ти (ХПК 120 - 130 мг ) при вышеуказанных зна

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

чени х концентрации кислорода во вход щей в слой активного угл парогазовой смеси.

Из данных табл. 4 следует, что при увеличении содержани кислорода в парогазовой смеси выше 3,5 об.% резко увеличиваютс потери АУ, а при уменьшении их ниже 1,2 об.% значительно возрастает врем регенерации, что увеличивает энергетические затраты на проведение данного процесса. Поэтому в процессе регенерации активного угл концентрацию кислорода в парогазовой смеси поддерживают в диапазоне 1,2 - 3,5 об„% при минимальных затратах энергетических ресурсов и допустимой степени обгара.

Пример 4. 45кгАУ АГ-3 с введенным в поры угл катализатором МпО в количестве 4% обрабатывают водным раствором красител СХ-5 по методике примера 1 и подвергают термоокислительной обработке парогазовой смесью с содержанием кислорода 3,5% при 250 С на входе в слой угл . Врем регенерации 17 ч. При проведении 5-ти циклов адсорбци - регенераци врем регенерации колебалось в пределах 16-17 ч. Процесс регенерации . АУ с нанесенным катализатором вл етс очень неустойчивым, малейшие изменени условий его проведени привод т к вспышке АУ. Следовательно, врем регенерации в предложенном способе в 1,5 - 1,7 раза меньше, чем в известном . Кроме того, присутствие на АУ горючих органических веществ вл етс дополнительным источником тепла , что совместно с уменьшением времени регенерации позвол ет снизить энергоемкость процесса на 60 - 80%.

АУ может быть использован 25 - 35 циклов адсорбци - регенераци при 2,8 - 4,5% потерь за 1 цикл. Однако прочность гранул АУ при регенерации парогазовой смесью в течение 6 ч в присутствии до 5% катализатора (оксида металла) уменьшаетс в 2 раза. Прочность гранул АУ с введенным катализатором после 8-10 циклов адсорбци - регенераци уменьшаетс настоль ко, что наблюдаетс эффект разрушени частиц АУ, что приводит к вымыванию угл в процессе адсорбции и, следовательно , к возрастанию потерь до 5 - Ll 5% в последующих циклах адсорбции - регенерации. В предложенном способе

915

после 20 циклов адсорбции - регенерации величина потерь ЛУ не увеличивалась выше 5%.

При использовании других горючих веществ была проведена регенераци АУ АГ-3, насыщенного красителем активным рким-красным С1Ч, в услови х, описанных в примере 1. В качестве горючей смеси вз ты вещества алифатического р да (газоконденсат) и вещество ароматического р да - толуол.

Усредненные данные проведенных циклов адсорбции - регенерации приведены в табл. 5.

Таким образом, как следует из вышеизложенного , предложенный способ по простоте выполнени , времени регенерации , а следовательно, и стоимости превосходит известный, а по потер м АУ не уступает ему при проведении до 10 циклов адсорбци - регенераци . При дальнейшем увеличении циклов адсорбции - регенерации потери АУ в предложенном способе меньше, чем в известном. Кроме того, окислительна деструкци

горючих органических веществ проходит в слое активного угл ,

4

10

что предотвращает возможность образовани взрывоопасных концентраций горючих веществ с кислородом, так как не требует рецикла части продуктов окислени и десорбции ввиду их полного окислени до нетоксичных вешеств, что ведет к упрощению процесса реге- нерации активных углей.

Claims

Формула изобретени

Способ регенерации активированных углей, отработанных при очистке сточных врд, включающий термоокислительную деструкцию адсорбированных органических веществ путем прогрева угл парогазовой смесью с содержанием кислорода не более 5 об.% при 220-300 С, отличающийс тем, что, с целью сокращени времени регенерации , снижени энергоемкости и упрощени процесса регенерации угл , насыщенного трудноокисл емыми органическими веществами, через отработанный уголь предварительно фильтруют горючее органическое вещество до его по-.: влени в фильтрате.

15,0

15,0 15,0 14,8 14,9 14,9

Таблица 1

13,0

3,15 3,27 3,05 3,40 3,15 3,15 3,00 2,80 2,90 3,25

Регенераци активного угл , насыщенного красителем СХ-5 с добавкой бензола

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

13

1549584

14

Продолжение табл.А