Способ регенерации отработанных активных углей

О П И С А Н И Е (щ 44 тяюИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликПА ТЕНТУ Зав симый от патентао 19,06. 70 (21952340 2) Заявлтет Ю.06.69 (31) 69202 Государственный квинтет Совета Мнннстроа СССР оо делам нэооретеннй н открытий(32) Приор (33) Фран Опублико к 66,02:661. .183. 2: 663. 088.81 цианоЗОе 08,74 Бюллетень32 ликования описания 15,12,74 Дата оп остра нцы Жак Рафаель БензариаЗюндедь 72) Авторы изобретени д Ассенисм Иностранная фи дегремон Сосьетв Жене(54) СПОСОБ РЕГЕНЖРАЦИИ ОТРАБОТАУ 1 ЛЕВ КТИ ЫХ 5Изобретение относится к области химической технологии, в частности, к способам регенерации отработанных активированных углей.Известные способы регенерации отработанных активированных углей заключаются в том, что обрабатывают щелочным веществом и растворителем в колонке при комнатнои температуре.Недостаток этих способов за ключается в том, что они не обеспечивают достаточной эффективности и полноты обработки.Цель предлагаемого изобретения заключается в том, что скорость подачи уелочного раствора равна 0,1-1 м /час, и скорость подачи растворителя выше скорости подачи щелочного вещества - от 0,2 до 10 мз/г, а отношение скорости подачи щелочного раствора к растворителю 2-10. 211 редлагаемыи спосоо заключается в следующем.Контактируют активированныеугли в колонне с комбинацией из щелочного вещества и растворителей. Щелочную обработку проводят при температуре по крайней мере обычной в течение от 30 мин до 2 час в условиях практически статического контакта щелочного раствора и угля, после чего пропускают через колонну с другой скоростью водный раствор, содержащий по крайней мере одий органический растворитель, которыи потом удаляют введением водяного пара. Затем проводят кислотную промывку угля, который после этого можно использовать вновь.Изобретение заключается в изменении сначала полярности угля с помощью щелочного агента, например гидроокиси щелочного ме3талла, вытеснении затем растворителем адсорбированных веществ новым образом в тщательно контролируемых условиях, удалении растворителя введенйем водяного 5 пара или перегретой воды и восстановлении первоначального состояния угля кислотной промывкой. Изобретение основывается на статическом выполнении щелоч ной обработки в условиях практи чески стационарного течения щелочного раствора в колонне, тот да как элюирование растворйтеля, 15 производится в условиях другой скорости.условия практически статичеа кого контакта означают, что во время контакта угля и щелочного о вещества оно имеет в колонне очень малую или нулевую скорость. Так, при периодической обработке скорость павна нулю.При непрерывнои обработке течение щелочного вещества достаточно слабое, чтобы соблюдались условия продолжительности контакта. Во всяком случае, око рость остается менее 1 и/час.Наоборот, злюирующий раствор зо циркулирует в колонне с большеи скоростью, которая может достигать 10 м/час.В качестве щелочного вещества используют едкий натрий, ка- з 5 лий или аммиак. Концентрация, гидроокиси от 0,5 до 35% по вЬ- су подходит для водного раствора. Температура щелочной обрабо. тки 20-130, предпочтительно 25- ф 90, а еще целесообразнее 70- 80 С.,Пля обработки растворителем используют водный раствор одного органического растворителя, 4 б выбираемого из низших спиртов, и других неполярных растворителей, например ацетона и дихлорэтана. В качестве низшего спирта используют метанол, этанол, пропанол, изопропанол или бутанол, предпочтительным спиртом является изопропиловый, так как он сильно ацсорбируется углем и после легкой рекуперации можно успешно использовать водно-спиртовой ааствоп, содержащщ 1.ц 75 об,изопропилового,спирта.75 об 4 изопропилового спирта.Температура обработки раст.ворителем зависит от его природы. Эта температура предпочтительнее ниже или близка к температуре кипения растворителя илиего раствора при окружающем давлении. Для высоких температурцелесообразно выполнить регенерацию под давлением паров обрабатывающего раствора,Предварительная обработкащелочным раствором подготавливает элюирование для полнотызамещения им органических веществ и максимальной регенерацииугля.Использование единого водноспиртового щелочного раствораподходит, если прохождение раствора длй предварительной обработки протекает с очень малойскоростью. Обработка может рассматриваться как статическая,тогда в случае водно-спиртовогораствора едкого натрия действует только натрий. По окончаниискорость прохода можно увеличить в 5-10 раз, тогда получается полное элюйрование (как вслучае работы с отдельными растворами: с одной стороны с ед,ким натрием и с другой - соспиртом 3 . Если вещества, задер,жанные углем путем адсорбции,содержатся в определенном объеме элюирующего растворителя, томожно предусматривать их выделение, поскольку они представляют экономическую ценность.В частности, использование, изопропилового спирта в качестве элюирующего растворителя интересно потому, что этот спирт, легко и почти йолностью рекуперируется путем отгонки егоазеотропа. Наконец, малые количества элюирующего агента делают операцию экономичной.Обработка, предложенная визобретении, включает после подсушивания введение пара, позволяющего извлечь из угля растворитель, занявший место продуктов, адсорбированных углем воелкого натрия и спирта или сме. , щенным раствором с изменением скорости пропускания при пред, 55 5вре 1 ля его исйользования. Темпесатую и давление пара должныбыть подобраны для каждого случая отдельно. Давление пара может составлять 2 бар, в необходимом случае перегретым, или жеможно пользоваться перегретойводой, пропуская ее через колонну, или даже током горячего воздуха. Далее уголь обрабатывают 10кислотой, с которой удаляютсяадсорбированные углем неорганические минеральные производные,например производные серы, карбонаты, металлические солй и 15тедПредпочтительной кислотой является минеральная, напримерсоляная, серная илй фосфорная.Кислота может быть также органической, например муравьинойили уксусной.Конечная операция может бытьдополнена промывкой чистой водой, 25Предлагаемый способ можетодинаково хорошо применятьсядля угля в зернах и в порошке,Для зернистого угля высота обрабатываемого слоя может дости- З 0гать 10 м, для порошкового обработка может производиться надслоем не толще 30-40 см (тогдаскорость перколиции меньше, норезультаты аналогичные),Регенерированные отработанные угли имеют удельную поверхность от 500 до 1500 м/г.Способ изобретения применимво всех случаях, когда регенерация отработанйого активногоугля оказывается необходимой.Области применения изобретения следующие.Регенерация активных углей, 45использовавшихся для очисткисахарных соков. Угли, содержащие оргцнические вещества до20 вес., включая аминокислоты,регенер руются непрерывным илипериодическим способом в вертикальных колоннах с отношениемдиаметра к высоте 1:100, работая или отдельными растворами ; варйтельной обработке и элюированим., например эта скоростьувеличивается от 1 до 5.Регенерация активных углей, очищающих питаемыеводы.Регенерация активных углей для очистки промышленных сточных вод под заводом красителей или производных фенолов,алкилфенолов, детергентов илинитрофенолов.Регенерация активных углей, очищающих бытовыеили промышленные отходы, дляфизико-химической обработки илидля тротичноИ обработки.Процесс изобретения пригодентакже для обработки глицериновых вод мыловаренного и сорбитолового крахмального производства, это соответствует простому и экономичному способу регенерации активных углей, используемых в некоторых видах пищевой промышленности,При практическом примененииспособа изобретения можно работать с разгрузкой отработанногоугля для его последующей регзнерации и загрузкой нового угляМожно также работать попеременно с двумя колоннами, однаиз которых очищает загрязненнуюжидкость, в то время как другаяобрабатывается и регенерируетсяна месте, или же разгружаетсяи загружается новым углем.Наконец, можно использоватьнепрерывную экстракцию отработанного угля и непрерывное замещение свежим продуктом. Способ изобретения применим такжедля регенерации других адсорбентов, кроме активного угля,. например молекулярных сит, йонообменных смол.П р и м е р 1. Целью этогопримера являетря подтвердитьважность условйй пропускания обрабатывающих:растворов через колонну с отработанным активным ,углем. Берут некоторое количествво угля коричневого цвета, слу;жившего для очистки сточнйх водхимического завода по производ- ус тву красителей. уголь загружают в стеклянную трубку с отношением диаметра, равного 0 1 длины (диаметр 3 см, длина 10 см),Столб угля подходящим образомутряхивают, чтобы не было каналов для прохода жидкости, трубку помещают в стеклянную рубашку, в которой может циркулировать горячая вода,цля нагрева ония угля до 50-80 ОС,Верх колонки соединяют с дозирующим насосом, позволяющимподавать разные Й измеримые ко,личества жидкости. Низ колонкисоединяют со стеклянной трубкой,в которой установлен фотоэлемент, соединенный с самописцем.При йрохождении через трубкубесцветной жидкости самописец 2 очертит нулевую линию. Если через трубку проходит окрашеннаяжицкость, то самописец чертиткривую, йзмеряя непрозрачность,которая является функцией содержания краситаля в жидкости. Измерение качественное превращается в количественное, если измеряется величина поверхности, ограничиваемой записанной кривой,А, Через загруженную и оборудованную таким образом колонку пропускают различные жидкости и отмечают результаты, полученные на самописце. Из зарежстрированных результатов можносделать следующие выводы:1) если допускается чистаявода то никакой записи нет,"2 если пропускается водйыйраствор едкого натрия с содержа онием от 1 до 5% АЙЙ 6, то получается легкое непрерывное окрашивание, отмечаемое самописцем;3) такое же наблюдение как 45во втором пункте, имеется дриводе, подкисленной серной кислотой Й Органическими кислотамиукс снои или муравьиной,1 ожно констатировать, что дляполучения снова бесцветйой жид- бокости надо пропустить любой используемой жидкости в 10-100 ра."больше объема угля и можно констатировать, что обрабатываемыйуголь принимает равномерно черный цвет, но во всех случаях пер воначальйый,цвет нового угля не достигается,. Можно сказать, что регенерацияпроисходитлишь частично, какими бы ни были способ обработки и Скорость пропускания жидкостей и, следовательно, количество жидкости, пропускаемой через колонку.Б. Для сравнения применяют , способ изобретения, который со сои в том, что приводят в статический контакт в течение 1 час с колонкой угля раствоп етого натрия, содержащий 40 гул, т.е, нормальныи раствор при поддержании температуры 8 оС, и затем начинают вводить в верх колонки водно-спиртовой раствор, содержащий 503 изопропилового спирта. Тогда констатируют по фотоэлектрическому измерению, дополнительному определением рН и титрованием,что водный едкий натрии в объеме почти равном объему угля, вытекает слабо непрозрачным, т.е, с малым содержанием краситеж, но с очень высокой величиной рН, и что вдруг непрозрачностьделается полной и рН возвраща: ется к нейтральной точке. Тит рование показывает, что почти весь едкий натрий йроходит во время периода слабои мутности, и вместе с тем констатируется, что мутный раствор не содержит спирта, по мере введения спирта замечается уменьшение окрашивания и увеличение содержания спирта до момента, когда проходит прозрачный спйртовой раствор и констатируется, что пос ле пропуска двух объемов-эквивалентов водно-спиртового раствора, уголь принимает свой нормальйый цвет, он полностью отмыт от загрязнений и готов к обработке паром, а затем кислотои для повторного использова-,. ния, Однако наблюдается, что обесцвечивание, хотя оно непрерывное и гомогенное во время прохождения одного раствора едкого натрия, в этом случае происходит .путем деремещения сверху вниз окрашенной зоны, как9если бы эта окрашенная кольце вая зона опускалась гомогенно и одноразово вдоль колонки угля.Таким образом, обработка раствором едкого натрия "подгота вливает" отделение веществ, ад-, сорбированных углем, вероятно, путем изменения полярности; обработка спиртовым растворомотталкивает" эти загрязнения 10 и спирт 1занимает место з порах,Ругля.По.видимому, спирт действуетне как расмбяитель, а какэлюент.П р им е р 2. Цель этого примера - подтвеение синергичности атомов.В той же аппаратуре, как в примере 1, обрабатывают угли, служившие для обработки сахарных соков, в следующих условиях;1) обрабатывают только водным едким натрием: устанавливают, что раствор после пропускания содержит только 0,4 ЭЯ экстрагированных веществ;2) обрабатывают одниМ водным изопропиловым спиртом: устанавливают, что раствор содержит 1,4 Я экстрагированных веществ; зо3)работают по способу изобретения, как в примере 1, и устанавливают, что раствор содержит 2,38 зкстрагированных веществ,Сравнение и вычисление объе- зб мов и титров в трех случаях показывает, что общее экстрагированное количество случаев 3) составляло 440 Я по отношению к случаю 1) и 160 по отношению 40 к случаю 2).П р и м е р 3. Раствор, содержащий 0,001 хлоюйенола й О,ОООО различныхдетергенатов, пропускают через слой минераль ного зернистого угля (адсорбента), имеющего удельную поверхность 1000 м /г. Когда концентрация этих веществ в выходящем после обработки растворе дости гает 10 М от начальной, адсор - бент считается повторйвшим эффективность.После обезвоживания адсорбент подвергается обработке в бб колонне, имеющей высоту в 5-10 10диаметров и снабженной рубашкой для подогрева.В колонну вводится раствор, содержащийг едкого натрия, 0,5 г чистого изопропилового спивта и 128 см" волы.иоставляется в контакте с адсорбентом при стационарном режиме за 1 час 80 С, Затем этот раствор препускают через колонку при 8 О С со скоростью 1 м/час.Затем жидкость опускается из колонки. Вводится пар и рекуперируется растворитель. Наконец, после пара, вводится 5 Ф-ный раствор соляйой кислоты. Полученный адсорбент является регенерированным и используемым.П р и м е р 4. Через колонку с зернистым углем пропускают фильтрованную сточную воду от производства красителей, в которой невозможно перечислить название всех содержащихся в ней химических продуктов. После пропуска 300 л на 1 кг угля он оказывается насыщенным, Содержание органических веществ, оставшихся в угле 20 М Тогда уголь обрабатывают, как в примере 1, затем он пускается в работу как новый, Результаты, полученные по адсорбции и обесцве. чиванию такие же, как и при исходном угле.П р и м е р 5. Отработанный уголь, применявшийся в примере 4, обрабатывался при 50 С аммиачйым раствором содержащим 10 вес 4 аммиака, 63 этанола и ЗОЯ НО. Десорбцйя более длительная, результаты показывают, что адсорбционная способность угля восстанавливается только на 85-90 Я.Пример 6. Сточные воды от производства нитропроизводных, например нитробензола или нитротолуола, после фильтрации пропускают через колонку с зернистым адсорбентом, минеральным или растительным, имеющим удельную поверхность порядка от 1000 до 1200 м/г.Когда в растворе, выходящем из колонки, появляются эти органические загрязнения, то коЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 Предгриятие Патент, Москва, Г.59, Бережковская наб., 24 ланка считается насыщеннои.После обезвоживания в колон-." ку вводят раствор следующего со става: 56 едкого натрия, 70 Ф ацетона, 253 воды.После введения раствор оставляют на адсорбенте в течение 1 час, затем обрабатывают как в предыдущих операциях, 1 оРегенерированный адсорбент повторно применим.П р и м е р 7, Используют отработанный адсорбент примера 6 и при тех же условиях обраба тывают его раствором, содержащим (по весу) 5 Я,едкого натрия, 80 Я дихлорэтана и 15 воды.Получают такие же результаты по регенерации адсорбента, как в примере 6.П р и м е р 8Этот пример касается обработки активным углем неконцентрированных сахарных соков перед выпариванием.В колонку, состоящую из стеклянной трубкй длиной 130 см и диаметром 10 см, снабженной внизу пористым диском, заливают водную массу, состояшую из стра О ботанного угля колонки для обработки сахарного сока. Вода, составляющая часть массы, еще содержащая обрабатываемые элементы, вытекает через пористую поверхность, Проверяют, чтобы колонка была совершенно гомогенной и не имела в угле каналов и пустот.Предварительно проверено, по О сле сушки в шкафу при 100 С отработанного угля, что объем егс равный объему нового угля, весит на 15-255 больше, причем максимум соответствует такому насыщению, что кажущаяся плотность отработанного угля 0,ба.Объем адсорбциойной колонки 10 л, через нее сначала пропуска ют горячую воду при 90 С для на- бо грева всего устроиства от 60 до 70 фС. Для сравнительного опытаСоставительРедак гор ГЕРИСИМОВИТехреДСт Заказ фР Изд а / Ф 12пропускают сверху 100 л 103-ного по весу раствора сервной кислоты нагретого до 100 С. Выходящий раствор окрашен (цвет кре пкого чая). Затем колонку промывают горячей водой. Послеопораж нивания; колонки часть угля " высушена, при отборе образцов адсорбента замечено, что в давних объемах вес угля на 105-115. больше, чем вес нового.Работая таким же обпазом ппи тех же условиях с 10-ным по весу раствором едкого натрия констатировано, вес угля составляет 103-110 от веса нового угля и выходящий сок черный, цвеТа крепкого кофе.Затем проведен опыт обработки согласно предлагаемому изо,бретению. Используют водный раствор, содержащий от 30 до 603 по весу изопропилового спирта и 103 едкого натрия при тех же условиях (60-80 С. Этот раствор оставляют в контакте с отработанным углем 1 час, затем аствор пропускают со скоростью ,3 м/час в течение 2 час.Найдено, что вес равных объ- емов регенерированного и нового угля почти одинаков и иодное число близко к исходному числу нового угля. В последнем опыте во время осветлительной обработки и очистки сахарных соков достигнуто полное извлечение адсорбционных продуктов. ПРФЧПТ ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ регенерации отработанных активных углей путем обработки их щелочным веществом и растворителем, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности способа и полноты обработки, отношение скоростей подачи щелочного раствора к растворителю составляет 2-10Л.Мовчанарцева корректор БаРеут Тираж Подписное