Способ получения активного угля

(19) (1) 51) С 01 В 31 0 И РЕТ ПАТЕН в М 9 Янош чеш, Дьер ш, Г Габо естль,Иштван В Ласло ор Немеш Терек.30 Р 384 публи ивног а (пе имия (про 476,1974. угля из евод с бол подсочка" отип)ЖЖ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ И(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВ НОГО УГЛЯ, включающий карбонизацию гидролизованных растительных отходо и последующую активацию карбонизованных отходов, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью повьадения производительности процесса карбонизацию ведут до 140-400 С со скоро стью 10-40 град/мин, в интервале 400-600 С со скоростью 15-30 град/мио и с выдержкой при 500-600 С в течение 10-30 мин,2. Способ по п. 1, о т л и чи й с я тем что активациюпри 800-1000 С в течение 9мин.Органическими кислотами, посредством которых получается гидролиэованный растительный материал отходов,применяемый предлагаемы способом вкачестве исходного, с целесообразностью служат содержащие в материалеотходов и/или освобожденные из неговследствие разложения органическиекислоты, в частности уксусная кислотаи/или муравьиная кислота (особеннопервая).Получаемый активированный угольобладает соответствующим, заранееустановленным или заранее определенным размером пор, его удельная поверхность и выход велики. Предлагаемыйспособ осуществляют непрерывно принезначительных затратах в результа 1те которого активированный угольподходит для целей защиты окружающейсреды и его получение не вызываете загрязнения.При активации путем надлежащеговыбора параметров регулировать средний размер пор и их объем или присоответствующей загрузке распределение размеров пор в зависимости отсферы применения получаемого активированного угля, Размер пор получаемого предлагаемым способом активированного угля может составлять 5-1000 А.Для получения такого активированногоугля активацию целесообразно проводить при 800-900 С в течение 3-5 минводяным паром или 20-30 мин двуокисьюуглерода или дымовым газом. Можно смешивать упомянутые средства активациидруг с другом или применять их попеоеменнодля получения активированного угляпоры которого имеют преимущественнооразмер 100-1000 А, целесообразнопроводить активацию при 900-1000 Сои с периодом обработки 20-30 мин двуокисью углерода или дымовым газом,либо с периодом обработки 7-10 минводяным паром,При осуществлении способа целесообразно применять высушенный материал отходов. Размер зерен этого материала составляет 0,2-20 мм и зависит от величины частиц применяемогодля кислотного гидролиза исходногоматериала, так как величина частицисходного материала при способе почти не изменяется, величина частиц получаемого активированного угля восновном, оказывается в этих пределах,Причем активацию ведут при 8001000 ОС в течение 9-30 мин, 65 Изобретение относится к способуполучения активйрованного угля сбольшой удельной поверхностью и регулируемыми размерами пор и применяется для очистки промышленныхсточных вод,5Известно, что при многих способах химической промышленности дляудаления возникающих побочных продуктов или для очистки образующейся сточной воды применяется активированный уголь. Вследствие воз -росшего значения проблемы защитыокружающей среды большая часть получаемого активированного угля упот "ребляется для этих целей, Поэтомупри получении активировнного угляследует, в первую очередь, учитывать требования указанной областиприменения, как в отношении пористой структуры, так и в отношениидисперсности частиц активнога угля.Известен способ активного угля,полученного в псевдоожиженном слое,осуществляемый в две стадии, в котором исходный материал сначала обрабатывают кислородсодержащим газом при 300-401 С, а затем газом,содержащим 50% пара, при 900Получаемый данным способом активированный уголь особенно пригоден для связывания органических зазагрязнений, содержащихся в сточныхводах нефтеперерабатывающих заводов.Однако в данном способе продолжительность активации велика (около 357-20 ч), с увеличением продолжительности активации сильно уменьшаетсяудельная поверхность.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения активногоугля, включающий карбонизацию гидролиэованных растительных отходовлигнина до 450 С в течение примерно3,5 часов и последующую активациюпри 800-850 С в течение 2-10 ч 121 .Однако известный способ осущест 45вляется в течение длительного периода времени, что снижает производительность процесса, и в нем получают низкий выход активированного угля (до 19 Ъ 1. 50 Цель изобретения - повышение производительности процесса.Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения активиого угля, включающему карбонизацию гидроизолированных растительных отходов и последующую активацию карбонизованных отходов, карбонизацию ведут до 140-400 вС со скоростью 10- 40 град/мин, в интервале 400-б 00 С со скоростью 15-30 град/мин и с выдержкой при 500 С в течение 10-30 мин,О В качестве исходного материала для способа можно применить, например, материалы отходов - остатки от получения фурфурола и кормовых дрожжей, В качестве примеров можно назвать материалы отходов, получаемые из опилок, кукурузных початков, кукурузной соломы, древесных стружек, рисовой шелухи, камыша или его обрез1079172 0 6,5 7028,0 19,4 7,6 22,5 68,3 4,0 2,0 3,2 55 1,0 14,5 16,2 31,4 20,7 11,4 2,6 2,2 3 5 вес.% зйой трубке,200 С повыша 60 ков путем кислотного автокаталитического гидролиза.При осуществлении способа можноприменять в качестве исходного влажный, содержащий например 5 влаги,материал. В этом случае целесообразно для предварительной сушки материала подогревать до начальной температуры части подогрева термическойобработки, т.е. до 150 оС, со скоростью приблизительно 30 оС/мин. Для 10подогревания целесообразно применятьнепосредстненным или косвенным обогревом природный газ или дымовой газпроисходящий от сгорания образующихся при карбонизации продуктов разложения,Во время карбонизации можно пропускать через реакционное пространство, содержащее карбонизуемый материал, прямотоком или в протинотоке инертный газ, например азот, дву 20окись углерода или иной бескислородный или газ, содержащий мало кислорода (как дымовой газ), с целью вымывания продуктов разложения из остающегося углеродного каркаса.Целесообразно конденсирующуюсядолю продукта карбонизации вымораживать с помощью охлаждающей смесиацетон/двуокись углерода, а затемподогревать до температуры актива- З 0ции и активировать.Верхние предельные значения скоиости нагрева нельзя превышать изэа того, что выход способа снижаетсяпримерно на 3-4. Увеличение времени 35пребывания неблагоприятно сказывается на качественных характеристикахактивного угля, например, йодном числе или числе метиленовой сини, еслиони работают с более низкими скоростями нагрева, чем выше укаэанные нижние предельные значения, а также ин отношении температур.П р и м е р 1. 100 г высушенногона воздухе остатка от процесса получения фурфурола из кукурузных початков химического состава.Компоненты, вес.ЪЛигнинЦеллюлозаБелковые вещества 50ПентоэанЗола фракционный состав,мм,Ъ:2,00,630,50,20,160,080,050,05и с содержанием влагикарбониэуютв пиролипричем температуру до ют со скоростью 1 бд С/мин,от 200 до 400 ОС со скоростью 10 ОС/мин и от 400 до 600 С - со скоростью 16 С/мин. Затем температуру 600 С поддерживаюто10 мин и материал таким образом карбонизуют. При этом через пиролизную трубку пропускают азот со скоростью 25 л/ч.Из полученных продуктов разложения конденсирующиеся продукты вымораживают в присоединенной к пиролизной трубке и охлаждаемой охлаждающей смесью ацетон/двуокись углерода ловушке. По окончании дегазации трубку охлаждают н токе используемого газа. Продукт вносят в хорошо закрывающийся сосуд. Таким образом получают 38 г 38)карбониэованного продукта.Карбониэованный продукт в пиролизной трубке со скоростью 16 С/мин доводят до 900 С и при этой темпеоратуре активируют 10 мин - в трубку со скоротью подачи 100 г/ч вводят воду и образующийся из воды водяной пар пропускают через материал, причем в качестве газа-носителя используют азот со скоростью 25 л/ч. По окончании актинирования пиролизную трубку при поддерживании тока азота оставляют охлаждаться до комнатной температуры, Продукт закрывают в хорошо закрывающемся сосуде и таким образом получают 22 г актинного угля, что соответствует выходу 57,89% в расчете на карбонизированный продукт и выходу 22 н расчете на используемый в качестве исходного вещества остаток после получения фурфурола. Активный уголь имеет следующиехарактеристики:Йодное число 891 мг/г пробы,число метиленовой сини 4,8 смметиленового синего/01 г прсбы,Фракционный состан активногоугля мм %:2,00,630,50,20,080,050,05 П р и м е р 2, 100 . высушенного на воздухе содержание влаги 3,5 нес.Ъ) остатка от получения фурфурола из кукурузных початков его химический и фракционный состав такой же, как в примере 1) карбониэуют н гиролизной трубке, причем температуру до 200 С повышают со скоростью 20 С/мин,оот 200 до 400 оС со скоростью 25 оС/мин и от 400 до 600 С со скоростью 30 С/мин, Затем температуру0600 С поддерживают 15 мин и матери.лотаким образом карбонизуют, Тем нре 107917240 менем со скоростью 25 л/ч в пиролиз -ную тгу бку пропу скают азот,Из полученных продуктов разложения конденсирующиеся продукты вымораживают в присоединенной к пиролиз,-ной трубке и охлаждаемой охлаждающей смесью апетон/двуокись углеродаловушке, По окончании дегазациитрубку оставляют охлаждаться в токеиспользуемого газа, Продукт вносятв хорошо закрывающийся сосуд. Таким 10образом получают 4" г (41) продуктакарбонизации,Карбонизированный продукт в пиролизной трубке со скоростью 35 С/миндоводят до 900 С и активируют при 15этой температуре 15 мин, При этойже температуре со скоростью 100 г/чвводят в трубку воду и образующийсяиз воды водяной пар пропускают через материал, причем в качестве газа-носителя используют азот со скоростью 25 л/ч, По окончании активирования пиролизную трубку оставляютохлаждаться до комнатной температуры при пропускании тока азота. Продукт закрывают в хорошб закрывающемся сосуде, Таким образом получают 27 г активного угля, что соответствует пссоду 65,85 в расчете накарбонизииованный продукт и выходу27 в расчете на используемый в 30качестве исходного вещества остатокиэ способа получения фурфурола.Активный уголь имеет следующиехарактеристики:Иодное число 710 мг/г пробы 35число метиленовой сини, 5,9 см) метиленового синего/0,1 г пробы.фракционный состав активного угля,2,0 00,63 7,20,5 6,80,.2 24,017.,0о 18,2 45005 19,8О "057,0П р и м е р 3, 100 г высушенногона воздухе (влажность 4,0 вес.)остатка от получения фурфурола издревесных стружек/химический состав.50Компоненты, вес,Ъ:Лигнин 28,3целлюлоз а 67,2Белковые вещества 2,1Пентозан 1,0 55Зола 1,4нитеобразная структура волокна дли-ной 0,05-2,0 мм карбонизируют в пиролиэной трубке, причем температурудо 200 С повышают со скоростью 60ростью 16 С/мин, от 200 до 400 С со скоростью 10 Г/мин, и от 400 до 550 Ссо скоростью 16 С/мин, Затем материал карбонизируют 10 мин при 550 С,причем в качестве инертного газа 65 через пиролизную трубку пропускаютдвуокись углерода с объемной скоростью 25 л/ч,Из продуктов разложения конденсирующиеся продукты вымораживают вприсоединенной к пиролизной трубкеи заполненной охлаждающей смесьюацетон/двуокись углерода ловушке,По окончании дегазациИ пиролиэнуютрубку оставляют охлаждаться в используемой для карбонизации атмосфере. Продукт вносят в хорошо закрывающийся сосуд, Таким образом получают36 г (36) карбонизированного продукта.Полученный карбонизированный продукт в пиролизной трубке со скоростью 20 дС/мин доводят до 850-950 С,Температуру поддерживают 15 мин,причем в трубку вводят воду со скоростью подачи 100 г/ч и двуокисьуглерода с объемной скоростью 25 л/ч.Активирующее средство - водяной пар -движется через трубку в токе двуокиси углерода, служащей в качестве газа-носителя. По окончании активирования пиролизную трубку оставляютохлаждаться в атмосфере азота. Продукт закрывают в хорошо закрывающемся сосуде, Таким образом получают23 г активного угля, что соответствует выходу 63,8 в расчете на карбонизированный продукт и выходу 23в расчете на остаток от способа получения фурфурола.Активный уголь имеет следующиехарактеристики.Иодное число 702 мг/г пробы;число метиленовой сини 6,9 см метиленового синего/0,1 г пробы.фракционный состав полученногоактивного угля, мм,2,0 00,63 13,00,5 8,20,2 32,30,16 10,90,08 8,90,05 10,00,05 16,7П р и м е р 4. 100 г высушенногона воздухе (содержание влаги 4,0 вес,1остатка от процесса получения Фурфурола из древесных опилок (его химический и фракционный состав такой же)как в примере 3 карбониэуют в пиролизной трубке, причем температурудо 00 С повышается сО скоростью18 С/мин, от 200 до 400 дС со скоростью 40 С/мин и от 400 до 550 С -со скоростью 30 С/мин, Затем материоал в течение 20 мин карбонизируютпри 550 С, причем в качестве инертного газа пропускают азот с объемной скоростью 25 л/ч через пиролизнуютрубку,Из продуктов разложения конденсирующиеся продукты вымораживают в,7 1079172 10 акти2 0 0 0 15 Составитель Т. ИльинскаяРедактор Н. Ковалева Техред А.Бабинец Корректор В. Бутяга Заказ 996/56 Тираж 464ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 присоединенной к пиролиэной трубке и заполненной охлажденной смесью ацетон/двуокись углерода ловушке.По окончании дегазации пиролиэную трубку охлаждают в используемой для карбонизации атмосфере. Продукт вносят в хорошо закрывающийся сосуд. Таким образом получают 37 г (37) карбонизированного продукта.Полученный карбонизированный продукт в пиролизной трубке со скоростью нагрева 40 ОС/мин доводят до 850-950 ОС. Эту температуру поддерживают 10 мин, причем в трубку вводят воду со скоростью 120 г/ч и азот с объемной скоростью 25 л/ч. Активирующее средство - водяной пар - движется через трубку под током азота, служащего в качестве газа-носителя, По окончании активирования пиролизную трубку оставляют охлаждаться в атмосфере азота. Продукт закрывают в хорошо закрывающемся сосуде, Таким образом получают 26 г активного угля, что соответствует выходу 70,2 в расчете на карбониэированный продукти выходу 26 в расчете на остатокот получения Фурфурола.Активный уголь имеет следующиехарактеристики,5 Йодное число 680 мг иода/г пробы,число метиленовой сини, 7,2 см метиленового синего/0,1 г пробы. Фракционный состав полученноговного угля, мм, :,16 12,00,08 10,00,05 8,40,05 16,2Таким образом, по предлагаемому способу получают качественный активный уголь с большим выходом за более короткое время, т.е. предлагаемый способ обладает более высокой производительностью, чем известные.