книги / Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности
..pdfнениам аппаратов шнекового типа. Основными стадиями техно
логии, осуществляемой в настоящее время в опытно-промышлен |
|
ном масштабе,являются подготовка лигнина к переработке в |
|
виде I0+I5J& водной суспензии,включающая фракционирование, |
|
измельчение и облагоракивание лигнина,обезвоживание пульпы |
|
на ФПАКМ до влажности 52*56%,грануляция лигниновой массы |
|
в гранулы диаметром 3-4 мм, а |
также последующие сушка пиро |
лиз и парогазовая активация |
гранул в каскаде вращающихся |
барабанных печей. При получении порошкообразных активных, углей дополнительно осуществляется стадия размола гранул* На рисунке приведена принципиальная схема технологи ческого процесса. Утверждению такой схемы для опытно-про мышленной реализации предшествовали многолетние исследова тельски е,опытные и опытно-промышленные работы по изучению
и отработке стадий обезвоживания,измельчения,формования лигнина,сушки,пиролиза и активации гранул лигнина с при менением различных методов и аппаратурного оформления от дельных стадий процесса. При отработке технологии и обо рудования пришлось отказаться от ряда ранее предложенных технических решений(применения метода кипящего слоя для •сушки и термообработки гранул,использования аппаратов шне кового типа для механического обезвоживания лигнина и др.).
Для данной технологии разработаны и изготовлены опытно промышленные образцы аппаратов:
- шнековый пресс-формо^атель ГФШ-200-2 для получения лигнина мелкого зернения производительностью 2-3 т/ч ;
- каскад вращающихся аппаратов для сушки,пиролиза и ак тивации лигниновых гранул диаметром 3-4 мм,производитель ностью 0,5 т/ч активного угля.
Головной образец пресс-формователя ГФШ-200-2 прошел опытно-промышленные испытания и признан годным к серийно му производству.
Испытания вращающихся печей для пиролиза и активации намечены на 1983 г.
Рассматриваемая технология заложена также в строящийоя промышленный цех производства активного угля из лигнина.
Данная технология позволяет получать активные угли ос-
4-2 356 |
51 |
Принципиальная технологическая схема производства активных углей из гидролизного лигнина
аппараты: I |
- сцежа, 2 - вибрационный уловитель, |
3 - ёмкость |
суспензии лигнина, 4 - шаровая мельница |
мокрого помола, 5 - фильтр-пресс ФИШ, 6 - ёмкость обезвоженного лигнина, 7 - пресс-формователь лигни на ГФШ-200-2, 8 - барабанная сушилка гранул,9 - ба рабанная муфельная печь пиролиза, 10 - барабанная печь-активации, I I - барабанный холодильник, 12 -тех нологические толки, 13 - топка дожигания, 14 - котелутилизатор.
Технологические линии: 0 - м азут,2 - воздух,3 - тепло носитель, 4 -вода, 5 - материал, б - парогазы пиролиза, 7*- технологический пар.
52
ветлящ его типа в виде гранул или в порошкообразной со стоянии.
В табл.1 и 2 приведены характеристики пористой струк туры и сорбционных свойств образцов активных углей из ли гнина прогрессирующей парогазовой активации,полученных в' лабораторных условиях и в условиях опытного производства из лигнинов разных заводов.
При обеспечении достаточной степени активирования угли из лигнина по адсорбционной активности по ыелассе не усаупают,а по метиленовому голубому существенно превышают уг
ли типа 07.
При обгарах 40-45?& активные угли из лигнина характери зуются общей пористостью на уровне 1,5*1,7 см3/ г , объём микропор достигает 0,3*0,5 см3/г,м езопор-0,06*0,3 c i^ /r , макропор - 0 ,7 -1 ,0 см3/ г . Механическая прочность на исти рание гранул активного угля составляет от 60 до 75%. .
Активные угли из лигнина обладают высокой адсорбцион ной активностью по сорбции фенольных соединений,превышаю щей активность промышленных углей марок КАД,ЕАТ,АГС-4, ОУ "А" (таб л .1 ).
По сорбции йода угли из лигнина заметно превышают ад сорбционную активность углей БАУ и НАД (табл.2).
По величине равновесной активности по толуолу угли иэ лигнина приближаются к активному углю марки АР-В.
Получаемые по данной технологии активные угли выдержи вают все требования ГОСТ 4453-74 на уголь активный освет ляющий древесный,кроме показателя общей золы,который двя лигнинового активного угля несколько превышает требуемый вышеуказанным стандартом. Выполняемыми в настоящее время исследованиями показана перспективность использования лиг ниновых активных углей с преимущественным созданием в пос ледних больших объёмов макро-и мезо--яор при очистке этило вого спирта,а также сточных вод ряда химических и гидро-* лизного производств.
Основной задачей,намечаемой к выполнению в XI пятилет ке,является отработка и освоение промышленной технологии производства активного угля из лигнина.
4-3 356 |
53 |
VI
Js-
|
|
|
|
|
Характеристика |
пористой' структуры |
|
Таблица I |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
и сорбционных свойств активных углей из лигнина |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
однолетних растений |
|
|
|
|
||
Показатели |
|
|
—........ |
Образцы, |
обга.р, |
% _ — |
--------- |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Лабораторные |
|
Б |
Заводские |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
8 |
15 |
23 |
45 |
30 |
40 |
|
Истинная удельная |
плот |
|
|
|
1,87 |
1,89 |
1,95 |
2,00 |
1,85 |
1,97 |
||
ность, г/см 3 |
|
|
|
1,61 |
1,83 |
|||||||
Кажущаяся удельная |
плот |
|
|
0,71 |
0,64 |
0,59 |
0,46 |
0,58 |
0,41 |
|||
ность, г/ом 3 |
|
|
0,83 |
'0,76 |
||||||||
Суммарный |
объём пор,см3/ г |
0,58 |
0,77 |
0,87 |
1,03 |
1,18 |
1,67 |
1,19 |
1,61 |
|||
Объёмы пор, |
см3/ г : |
|
|
|
0,16 |
0,23 |
0,27 |
0,34 |
0,51 |
0,36 |
|
|
м и к р о |
|
|
|
|
_ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м е з о |
|
|
|
|
- |
0,07 |
0,06 |
0,08 |
0,10 |
0,19 |
0,08 |
0,61 |
м а к р о |
|
|
|
|
- |
0,54 |
0,58 |
0,68 |
0,74 |
0,97 |
0,75 |
1,0 |
Механическая |
прочность |
на |
|
|
73 |
|
|
58 |
60 |
40 |
||
истирание, |
%• |
|
|
- |
- |
- |
- |
|||||
Содержание |
общей золы, |
% |
- |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
12,0 |
17,0 |
12,3 |
18,0 |
356 4- 4
|
|
|
|
|
|
|
продолжение, табл.1 |
|
||
|
Показатели |
Образны.обгао . % |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
лабораторные |
|
|
заводские |
|
|
|
|
|
|
0 |
8 |
.15 |
23 |
29 |
45 |
30 |
40 |
Адсорбционная активность: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
по |
мелассе, |
% |
- |
- |
- |
|
37 |
86 |
20 |
107 |
по |
метиленовому голубому, |
|
*• |
|
|
|
|
|
|
|
мг/г |
|
|
16 |
125 |
190 |
307 |
170 |
298 |
||
по фенолу при Ph =6,2 и |
- |
|
|
|
|
340 |
280 |
|
||
С=10 г/см 3 , |
м г/г |
150 |
186 |
250 |
270 |
- |
||||
при С=50 г/см 3 , мг/г |
- |
180 |
230 |
270 |
350 |
440 |
360 |
- |
||
Динамическая активность |
|
— |
— |
|
|
|
|
— |
||
по |
бензолу, |
мин. |
|
44 |
47 |
58 |
48 |
|||
Статическая |
активность |
|
|
|
|
98 |
П 2. |
|
|
|
по |
бензолу, |
г/см 3 |
|
|
|
92 |
95 |
|
U1
\л
Таблица 2
|
|
Характеристика |
пористой |
отрукауры |
|
|
||
|
и оорбциояных свойотв активных углей иа лигнина |
|
|
|||||
|
|
|
хвойных пород древесины |
|
|
|
||
Показатели |
|
_____________ О б р а з ц ы |
|
|
|
|
||
|
|
Лабораторные |
завод- |
|
Промышленные |
|
|
|
|
|
2-500 |
2-750 |
с кие |
ОУ-А |
БАУ-Б |
АР-А |
КАД |
|
|
|
||||||
Обгар& |
|
42,5 |
29,0 |
27,6 |
- |
- |
- |
- |
• Истинная удельная |
плот |
1,622 |
1,629 |
2,039 |
- |
- ' |
- |
|
ность, г/ом3 |
|
|
||||||
Кажущаяся удельная |
плот |
0,510 |
0,637 |
0,637 |
|
|
|
|
ность, г/ом 3 |
|
- |
|
|
|
|||
Насыпная плотность,г/дм3 |
270 |
320 |
370- |
280х |
550 |
380 |
||
Суммарный объём пор,см3/ г |
1,49 |
1,20 |
1,30 |
- |
1,50 |
- |
1,00 |
|
Объёмы пор, cM’V r : |
|
0,54 |
0,34 |
0,34 |
0,26 |
0,23 |
0,33 |
0,34 |
м и к р о |
|
|||||||
м 6 з о |
|
0,25. |
0,24 |
0,23 |
0,27 |
0,08 |
0,07 |
0,15 |
м а к р о |
|
0,?Ь |
0,62 |
0,73 |
- |
1,19 |
0,30 |
0,51 |
Механическая прочность |
|
|
|
|
|
|
|
|
на истирание, % |
|
67 |
75 |
78 |
10 |
60-70х |
65 |
60 |
Содержание общей золы,% |
4,2 |
4,6 |
12,0 |
8 |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
продолжение |
табл .2 |
|
Показатели |
,________ о б р |
а з |
п ы |
|
|
|
||
|
|
Лабораторные |
завод- |
Промышленные |
|
|||
|
|
2-500 |
2-750 |
окне |
ОУ-А |
БАУ-Б |
АР-А |
а д |
|
|
|
||||||
Адсорбционная активность: |
|
|
|
|
|
|
|
|
по мелассе, |
% |
133 |
112 |
114 |
100 |
20-40х |
- |
- |
по метиленовому голубому, |
346 |
259 |
278 |
|
|
|
|
|
м г/г |
|
225 |
1С0-200Х |
|
|
|||
по йоду, % |
|
121 |
109 |
НО |
|
50 |
- |
55 |
Динамическая активность |
- |
|
46 |
- |
- |
- |
- |
|
по бензолу, |
мин. |
38 |
||||||
Равновесная |
активность |
109 |
|
НО |
|
НО |
|
|
по толуолу, |
г/дм3 |
I I I |
|
|
В качестве перспективных технологических схем получе ния. активных углей из лигнина и целлолигнина для их опыт но-промышленной реализации в ближайшем будущем следует от метить следующее:
-технологию получения активных углей разных марок че рез брикетирование целлолигнина одубины с введением моди фицирующей добавки;
-технологию производства осветляющего активного по
рошкообразного угля с использованием скоростных методов термообработки.
|
|
|
|
Л И Т Е Р А Т У Р А |
|
|
|
|
|||
|
X...Эпштейн. Я.В. ,Ахмина |
Е.И. ,Раскин |
М.Н. - |
Химия дре |
|||||||
весины, 1977,№6, с . 24. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
2» |
Сухановейий С.И.,Ахмина |
Е .И .,Лисина |
З .И ., |
Опари |
||||||
на' Л.В. - Гидролизн.и лесохим.пром., 1966, |
№8, |
с . 7. |
|||||||||
|
3. Грицай Ы.В., Ахмина Е.И..Цветков |
В.И. - |
Сб.тр./ВНИИ* |
||||||||
гидролиз, 1976, |
№26, |
с . 100. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
4 . Сухановский С.И ., Ахмина |
Е.И. - ЖПХ,1962, т.ХХХУ, |
|||||||||
с . 2754. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Коротов С.Л.,Выродов В.А.,Фомин |
С .В ., Суханов |
|||||||||
ский |
С .И .,Ахмина |
Е.И. «Степанова Л.В. - |
Сб.тр./ВНИИгидро- |
||||||||
лиз, |
1976, №26, |
с . 105. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
6. |
Цыганов Е .А ., |
Ахмина |
Е.И.\Галаудина |
В.В. - |
Химия |
|||||
древесины, 1978,-Й5, с . 97. |
|
|
|
|
|
|
|||||
7. Цыганов Е.А.,Ахмина Е.И.,Галаудина З.В . - |
С б .тр ./ |
||||||||||
ВНИИгидролиз, |
1979, |
№29, с . 136. |
|
|
|
|
|
||||
8. А .с.й |
176266 |
(СССР). |
- |
Опубл.в |
Б .И ., 1965, |
№22. |
|||||
9. |
А .с.й |
320448 |
(СССР). |
- |
Опубл.в |
Б .И ., X97I, |
№34. |
||||
10. |
А .с.й |
348500 (СССР). |
- |
Опубл.в |
Б .И ., 1972, |
№25. |
УДК 661.183
И. С. Благов,А. А. Кричко,М.А. Костомарова, С. И. Суринова
РАЗРАБОТКА И ПЕРСПЕКТИВА ВНЕДРЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ СФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
Нами разработан метод получения углеродных адсорбентов со сферической формой гранул из спекающихся углей /I/.И с пользование в качестве сырья спекающихся углей позволило исключить добавление дорогостоящего связующего в одновре менно упростить технологию производства.
Механическая прочность гранул в данном процессе цели ком определяется спекающими свойствами угля.Последние за висят как от природы исходного угля - его степени мета морфизма, окисленное ти и петрографического состава,так и от технологических факторов: измельчения угля,состава ши хты,скорости нагрева и т .д .
В качестве сырья по данному методу могут быть использо ваны различные спекающиеся угли,начиная от газовых и кон чая коксовыми. Однако,в зависимости от характера сырья из меняются условия его переработки и качество получаемых ак тивных углей.
Адсорбенты с высокой механической прочностью ( ^ 8 0 %по МИС-8) и хорошо развитой пористой структурой по наиболее простому варианту технологической схемы получаются из га зового угля технологической группы Гб Кузнецкого бассейна
59
( например,ш.Полысаевская) /2 / .
Характеристика газового у гл я . шахты Полысаевсная
Выход летучих |
- |
40-42% |
Зольность |
- |
6-10% |
Пластоиетрические |
|
|
показатели,мм |
- |
х-50-56 |
|
|
у-10-12 |
Петрографический |
состав,% : |
|
витринит |
- |
86-88 |
семивитринит |
- |
доли |
фюзинит |
- |
8-9 |
лейптинит |
- |
3-4 |
Технология получения адсорбентов из газовых углей вклхь чает стадии измельчения угля, смешения его с 2,3% водным раствором судьфитнодрожжевой бражки,гранулирования на та рельчатом грануляторе,низкотемпературной сушки в воздуш ной среде,карбонизации во вращающейся муфельной печи и ак тивации смесью дымовых газов и водяного пара.
Вкачестве сырья для получения адсорбентов может быть использована угольная пыль,являющаяся отходом производст ва гранулированного порошка.
Использование угольной пыли позволило исключить из про цесса стадию углеподготовки и тем самым дополнительно сни зить себестоимость адсорбентов.Одновременно был решен во прос утилизации пыли,которая не находит квалифицированно го применения и является источником загрязнения окружаю щей среды / 3 / .
Внастоящее время осуществлен проект и начато строи тельство цеха адсорбентов при фабрике гранулированного порошка в г.Ленинск-Кузнецке с использованием угольной пыли в качестве сырья /4 / .
Угольная пыль по ряду показателей отличается от угля, измельченного в вибромельнице.Она содержит около 10% час
тиц с размером выше 100 микрон,причем преобладающий р аз-
60