[go: up one dir, main page]

RU2023661C1 - Method of activated carbon producing - Google Patents

Method of activated carbon producing Download PDF

Info

Publication number
RU2023661C1
RU2023661C1 RU93038474A RU93038474A RU2023661C1 RU 2023661 C1 RU2023661 C1 RU 2023661C1 RU 93038474 A RU93038474 A RU 93038474A RU 93038474 A RU93038474 A RU 93038474A RU 2023661 C1 RU2023661 C1 RU 2023661C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
activation
temperature
activated carbon
carbon
heating
Prior art date
Application number
RU93038474A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93038474A (en
Inventor
В.П. Голубев
А.Н. Тамамьян
В.М. Мухин
Ю.И. Максимов
О.Л. Крайнова
Original Assignee
Дзержинское производственное объединение "Заря"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дзержинское производственное объединение "Заря" filed Critical Дзержинское производственное объединение "Заря"
Priority to RU93038474A priority Critical patent/RU2023661C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2023661C1 publication Critical patent/RU2023661C1/en
Publication of RU93038474A publication Critical patent/RU93038474A/en

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: carbon-containing material is carbonized at 400-600 C, heated without gaseous reagents up to 800-850 C at the rate of temperature increase 50-100 C/h, activated by steam at the mass ratio of carbon-containing material and steam = 1:5-10 and milled. EFFECT: improved method of activated carbon making. 1 tbl

Description

Изобретение относится к получению порошкообразного активного угля (а.у. ) с повышенной адсорбционной способностью по высокомолекулярным органическим соединениям. The invention relates to the production of powdered activated carbon (a.u.) with increased adsorption capacity for high molecular weight organic compounds.

Известен способ получения активного угля, включающий обработку древесного угля-сырца (основная фракция 2-5 мм) воздухом при 280-420оС, последующее охлаждение до 40оС и активацию водяным паром при 800-900оС при расходе водяного пара 3 кг на 1 кг угля-сырца, общий выход готового продукта от исходного сырья составляет при этом 18-20 мас.% (авт.св. СССР N 1401277, 1988).A method of producing activated carbon which comprises treating raw charcoal (main fraction 2-5 mm) in air at 280-420 ° C, subsequent cooling to 40 ° C and the activation by steam at 800-900 ° C at a rate of 3 kg of steam per 1 kg of raw coal, the total yield of the finished product from the feedstock is 18-20 wt.% (ed. St. USSR N 1401277, 1988).

Недостатком известного способа является сложность проведения технологического процесса и высокие требования и пожаробезопасности, так как при 200оС возможно самовозгорание угля-сырца на воздухе.The disadvantage of this method is the complexity of the process and high requirements and fire safety, since at 200 about With possible spontaneous combustion of raw coal in air.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения порошкообразного активного угля, включающий измельчение каменного угля до размеров частиц менее 0,5 мм, и нагревание до 1000-1200оС с последующей активацией при этой температуре в вихревой печи активирующим агентом, содержащим водяной пар (авт.св. СССР N 1567515, 1990).The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of producing powdered activated carbon, including grinding coal to a particle size of less than 0.5 mm, and heating to 1000-1200 about With subsequent activation at this temperature in a vortex furnace with an activating agent, containing water vapor (ed. St. USSR N 1567515, 1990).

Недостатком известного способа являются низкая адсорбционная способность получаемого а. у. по высокомолекулярным органическим соединениям в жидкой фазе, а также малый общий выход готового продукта (20-23%). The disadvantage of this method is the low adsorption capacity of the resulting a. at. for high molecular weight organic compounds in the liquid phase, as well as a low overall yield of the finished product (20-23%).

Целью изобретения является повышение адсорбционной способности получаемого активного угля по высокомолекулярным органическим соединениям в жидкой фазе и увеличение общего выхода готового продукта. The aim of the invention is to increase the adsorption capacity of the resulting activated carbon for high molecular weight organic compounds in the liquid phase and increase the overall yield of the finished product.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим карбонизацию углеродсодержащего материала при 400-650оС, нагревание карбонизованного продукта без доступа газообразных реагентов до 800-850оС со скоростью подъема температуры 50-100оС/ч и активацию водяным паром при массовом соотношении карбонизованного продукта и водяного пара 1:5-10, причем после активации осуществляют измельчение угля.The goal is achieved by a method comprising the carbonization of the carbonaceous material at 400-650 ° C, heating the carbonized product without access of gaseous reactants to 800-850 ° C with a temperature elevation rate of about 50-100 C / hr and activation with steam at a weight ratio of the carbonized product and water vapor 1: 5-10, and after activation, grinding of coal is carried out.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Стадия нагревания карбонизованного продукта до температуры активации является определяющей для формирования пористой структуры а.у. и, следовательно, его адсорбционных свойств. Многочисленными экспериментами показано, что для получения необходимой пористой структуры важно как выдержать на этой стадии определенную скорость подъема температуры, так и не допустить присутствия окислительных газообразных реагентов. The stage of heating the carbonized product to an activation temperature is crucial for the formation of the a.u. and therefore its adsorption properties. Numerous experiments have shown that in order to obtain the necessary porous structure, it is important both to withstand at this stage a certain rate of temperature rise and to prevent the presence of oxidizing gaseous reagents.

Для эффективной адсорбции высокомолекулярных органических соединений из жидкой фазы важно добиться развития в адсорбенте максимального объема крупных микропор шириной 2-3 мм. Опытным путем установлено, что при проведении процесса активации эффективное вскрытие зародышей микропор происходит при определенном соотношении карбонизованного продукта и водяного пара. При уменьшении количества водяного пара нарушается стехиометрия реакции окисления углерода, а при увеличении его идет поверхностный обгар частиц, что снижает адсорбционные свойства а.у. и выход продукта. For efficient adsorption of high molecular weight organic compounds from the liquid phase, it is important to achieve the development of the maximum volume of large micropores in the adsorbent with a width of 2-3 mm. It has been experimentally established that during the activation process, the efficient opening of micropore nuclei occurs at a certain ratio of carbonized product to water vapor. With a decrease in the amount of water vapor, the stoichiometry of the carbon oxidation reaction is violated, and with an increase in it, surface burning of particles occurs, which reduces the adsorption properties of the a.u. and product yield.

Осуществление измельчения частиц а.у. после активации позволяет обеспечить повышение адсорбционных свойств и выход готового продукта. С другой стороны, при активации порошкообразного углеродсодержащего материала мелкие частицы, в основном, обгорают, а не активируются. The implementation of particle grinding a.u. after activation, it allows to increase the adsorption properties and yield of the finished product. On the other hand, upon activation of a powdery carbon-containing material, small particles generally burn out rather than activate.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Берут углеродсодержащий материал (древесину, лигнин, целлолигнин, каменный уголь, полукокс и т.п.) или сформованные из них гранулы и проводят карбонизацию в реакторе или во вращающейся печи со скоростью подъема температуры 15-40оС/мин до 400-650оС в атмосфере углекислого газа или топочных газов.Take carbonaceous material (wood, lignin, tsellolignin, coal, char, etc.) or formed from these pellets and carbonation is carried out in the reactor or in a rotary kiln with a temperature elevation rate of 15-40 C / min to about 400-650 C in an atmosphere of carbon dioxide or flue gases.

Проведение карбонизации при температуре ниже 400оС не обеспечивает удаление всего количества летучих веществ, что нарушает формирование микропористой структуры угля при активации. С другой стороны, карбонизация при температуре выше 650оС не обеспечивает необходимую структуру карбонизованного продукта.Conducting carbonization at a temperature below 400 ° C does not ensure removal of all volatiles amount that gives the formation of microporous structure when activated coal. On the other hand, when carbonizing temperature above 650 ° C does not provide the necessary structure of the carbonized product.

Затем карбонизованный продукт выгружают, охлаждают, подают в другой реактор или печь и осуществляют нагревание без доступа газообразных реагентов до 800-850оС со скоростью подъема температуры 50-100оС/ч.Then, the carbonized product was discharged, cooled, fed to another reactor or furnace, and heating is carried out without access of gaseous reactants to 800-850 ° C with a temperature elevation rate of about 50-100 C / hr.

Нагрев продукта на второй стадии ниже 800оС не приводит к образованию большого количества микрокристаллического углерода, который обеспечивает развитие большого объема микропор.Heating the product in the second stage below 800 ° C does not lead to formation of a large amount of the microcrystalline carbon, which ensures the development of a large micropore volume.

Нагрев выше 850оС приводит к образованию крупных кристаллитов углерода и развитию невысокого объема микропор.Heating above 850 ° C leads to the formation of large crystallites and carbon develop low micropore volume.

После завершения операции нагревания без охлаждения продукта проводят его активацию, для чего начинают подавать в реактор (печь) водяной пар при соотношении водяного пара к углю 5-10:1 с одновременным установлением температуры 850-950оС, при которой и ведут процесс активации. Активация при температуре ниже 850оС характеризуется малой скоростью реакции окисления углерода. В то же время активация при температуре выше 950оС сопровождается поверхностным обгаром и озолением угля.After completion of the heating operation is performed without cooling the product of its activation, for which start fed to the reactor (furnace) steam at a ratio of water vapor to coal 5-10: 1, while establishing the temperature of 850-950 C at which the activation process and lead. Activation at temperatures below 850 ° C is characterized by low rate of carbon oxidation reactions. At the same time the activation at a temperature above 950 ° C is accompanied by surface ablation and coal ashing.

При достижении определенного суммарного объема пор угля (контролируемого по влагоемкости) его выгружают из реактора (печи) и охлаждают до комнатной температуры. Затем осуществляют измельчение активных частиц (гранул) на мельнице любого типа до размеров частиц менее 100 мкм. Upon reaching a certain total pore volume of coal (controlled by moisture capacity), it is discharged from the reactor (furnace) and cooled to room temperature. Then carry out the grinding of active particles (granules) in a mill of any type to particle sizes less than 100 microns.

Полученный таким способом порошкообразный активный уголь имеет адсорбционную способность по полиэтиленгликолю (-

Figure 00000001
-
Figure 00000002
-) с молекулярной массой 20000, равную 127-152 мг/г и по диизопропиловому эфиру фторфосфорной кислоты. (СН3)2-СНО-Р= 0 с молекулярной массой 184, равную (СН3)2-СНО 215-237 мг/г. Общий выход готового продукта составил 30-35 мас.%.Powdered activated carbon obtained in this way has an adsorption capacity for polyethylene glycol (-
Figure 00000001
-
Figure 00000002
-) with a molecular weight of 20,000, equal to 127-152 mg / g and diisopropyl ether of phosphoric acid. (CH 3 ) 2 —CHO — P = 0 with a molecular weight of 184 equal to (CH 3 ) 2CHO 215–237 mg / g. The total yield of the finished product was 30-35 wt.%.

П р и м е р 1. Берут 10 кг угольно-смоляных гранул, полученных путем формования пасты, состоящей из 6,5 кг измельченного каменного угля марки СС и 3,5 кг препарированной лесохимической смолы и проводят их карбонизацию со скоростью подъема температуры 30оС/мин до температуры 500оС в атмосфере углекислого газа, подаваемого со скоростью 12 л/мин. Затем карбонизованный продукт выгружают, охлаждают до комнатной температуры и подают в электропечь, где нагревают без доступа газообразных реагентов до 850оС со скоростью подъема температуры 100оС/ч. После завершения нагревания осуществляют активацию, для чего подают в электропечь водяной пар при соотношении нагретого продукта к водяному пару 1:10 и повышают температуру до 900оС. Активацию ведут до достижения суммарного объема пор 1,0 см3/г. Затем выгружают активный уголь из электропечи, охлаждают его до комнатной температуры и измельчают на шаровой мельнице до размеров частиц менее 100 мкм.PRI me R 1. Take 10 kg of coal tar granules obtained by molding a paste consisting of 6.5 kg of crushed coal grade SS and 3.5 kg of prepared wood chemical resin and carry out their carbonization at a rate of temperature rise of 30 about C / min to a temperature of 500 C in a carbon dioxide atmosphere, a flow rate of 12 l / min. Then, the carbonized product was discharged, cooled to room temperature and fed into an electric furnace where it is heated without access of gaseous reactants to about 850 C at a temperature elevation rate of 100 C / h. After completion of the activation heating is carried out, which is fed to the electric furnace at a ratio of steam heated product to steam 1:10, and the temperature was raised to 900 ° C. The activation is carried out to achieve a total pore volume of 1.0 cm 3 / g. Then the activated carbon is discharged from the electric furnace, cooled to room temperature and ground in a ball mill to particle sizes less than 100 microns.

Полученный порошкообразный активный уголь имеет адсорбционную способность по полиэтиленгликолю 143 мг/г и по диизопропиловому эфиру фторфосфорной кислоты 222 мг/г. Общий выход готового продукта составил 33,4%. The obtained powdered activated carbon has an adsorption capacity of 143 mg / g for polyethylene glycol and 222 mg / g for diisopropyl ether of fluorophosphoric acid. The total yield of the finished product was 33.4%.

П р и м е р 2. Березовую древесину карбонизируют при скорости подъема температуры 30оС/мин до Т = 550oС; выход 30 мас.%.EXAMPLE 2. EXAMPLE birch wood is carbonized at a temperature rise rate of 30 C / min to T = 550 o C; yield 30 wt.%.

Берут 10 кг березового угля-сырца и осуществляют его нагревание в электропечи без доступа газообразных реагентов со скоростью подъема температуры 50оС/мин до температуры 800оС. После завершения нагревания осуществляют активацию при температуре 900оС и соотношении нагретого продукта к водяному пару 1: 5 до достижения суммарного объема пор 1,6 см3/г. Затем выгружают активный уголь из электропечи, охлаждают его до комнатной температуры и измельчают на шаровой мельнице до размеров частиц менее 100 мкм.Take 10 kg birch raw coal and carry it into the heating furnace without access of gaseous reactants at a rate of temperature rise of 50 C / min to a temperature of 800 ° C. After completion of the activation heating is carried out at a temperature of 900 C and a ratio of the heated product to water vapor 1 : 5 until a total pore volume of 1.6 cm 3 / g is reached. Then the activated carbon is discharged from the electric furnace, cooled to room temperature and ground in a ball mill to particle sizes less than 100 microns.

Полученный порошкообразный активный уголь имеет адсорбционную способность по полиэтиленгликолю 129 мг/г и по диизопропиловому эфиру фторфосфорной кислоты 218 мг/г. Общий выход готового продукта составил 29,1%. The obtained powdered activated carbon has a polyethylene glycol adsorption capacity of 129 mg / g and a fluorophosphoric acid diisopropyl ester of 218 mg / g. The total yield of the finished product was 29.1%.

П р и м е р 3. Целлолигниновые гранулы карбонизируют при скорости подъема температуры 50оС/мин до Т = 600оС; выход 26%.EXAMPLE 3. EXAMPLE Tselloligninovye granules are carbonized at a temperature rise rate of 50 C / min to T = 600 ° C; yield 26%.

Берут 10 кг карбонизированных целлолигниновых гранул и осуществляют их нагревание в электропечи без доступа газообразных реагентов со скоростью подъема температуры 70оС/ч до температуры 820оС. После завершения нагревания осуществляют активацию при температуре 870оС и соотношении нагретого продукта к водяному пару 1:7 до достижения суммарного объема пор 1,2 см3/г. Затем выгружают активный уголь из электропечи, охлаждают его до комнатной температуры и измельчают на шаровой мельнице до размеров частиц менее 100 мкм.Take 10kg tselloligninovyh carbonized granules is carried out in an electric heating them without access of gaseous reactants at a rate of temperature rise of 70 ° C / hr to a temperature of 820 ° C. After completion of the activation heating is carried out at a temperature of 870 C and a ratio of the heated product to steam of 1: 7 to achieve a total pore volume of 1.2 cm 3 / g Then the activated carbon is discharged from the electric furnace, cooled to room temperature and ground in a ball mill to particle sizes less than 100 microns.

Полученный порошкообразный активный уголь имеет адсорбционную способность по полиэтиленгликолю 137 мг/г и по диизопропиловому эфиру фторфосфорной кислоты 232 мг/г. Общий выход готового продукта составил 31,7%. The obtained powdered activated carbon has an adsorption capacity of 137 mg / g for polyethylene glycol and 232 mg / g for diisopropyl ester of fluorophosphoric acid. The total yield of the finished product amounted to 31.7%.

В таблице представлены примеры 4-13, полученные аналогично примеру по влиянию режимов нагревания и активации на адсорбционную способность и общий выход порошкообразного активного угля. The table presents examples 4-13, obtained analogously to the example on the influence of heating and activation modes on the adsorption capacity and overall yield of powdered activated carbon.

Условия испытаний: концентрация в воде: полиэтиленгликоля 120 мг/л; диизопропилового эфира фторфосфорной кислоты 200 мг/г; температура 20оС.Test conditions: concentration in water: polyethylene glycol 120 mg / l; phosphoric acid diisopropyl ester 200 mg / g; temperature 20 o C.

Как следует из полученных данных, при нагревании со скоростью подъема температуры 50-100оС/ч до температуры 800-850оС без доступа газообразных реагентов и активации при массовом соотношении карбонизованного продукта и водяного пара, равном 1:5-10, с последующим измельчением готового продукта достигается повышение адсорбционной способности в жидкой фазе на 7-50% при извлечении высокомолекулярных органических соединений и одновременное повышение общего выхода готового продукта на 10-15%.As follows from the data obtained, when heated at a rate of temperature rise of 50-100 о С / h to a temperature of 800-850 о С without access of gaseous reagents and activation with a mass ratio of carbonized product and water vapor equal to 1: 5-10, followed by grinding of the finished product achieves an increase in the adsorption capacity in the liquid phase by 7-50% upon extraction of high molecular weight organic compounds and a simultaneous increase in the total yield of the finished product by 10-15%.

При скорости подъема температуры ниже 50оС/ч - образуются мелкие микропоры с размером менее 0,5 мм, а при скорости подъема выше 100оС/ч формируются преимущественно транспортные поры, что снижает адсорбционную способность по большим молекулам.When the temperature rise rate of lower than 50 ° C / h - formed fine micropores with a size of less than 0.5 mm, and when the lifting speed above 100 ° C / hr formed mainly transport pores, which reduces the adsorption capacity for large molecules.

С другой стороны, при массовом соотношении нагретого продукта и водяного пара 1:4 не происходит полного вскрытия пористой структуры, а при массовом соотношении 1:11 идет интенсивный поверхностный обгар, что также ухудшает свойства порошкообразного а.у. при сорбции из растворов и его выход.  On the other hand, when the mass ratio of the heated product and water vapor is 1: 4, the porous structure is not fully opened, and when the mass ratio is 1:11, intense surface burning occurs, which also worsens the properties of the powdery a.u. during sorption from solutions and its output.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ, включающий измельчение углеродсодержащего материала, нагревание и активацию агентом, содержащим водяной пар, отличающийся тем, что перед нагреванием осуществляют карбонизацию при 400 - 600oС, нагревание ведут без доступа газообразных реагентов до 800 - 850oС со скоростью подъема температуры 50 - 100oС/ч, а активацию - водяным паром при массовом соотношении углеродсодержащего материала и водяного пара 1 : 5 - 10, и измельчение осуществляют после активации.METHOD FOR PRODUCING ACTIVE COAL, including grinding a carbon-containing material, heating and activating with an agent containing water vapor, characterized in that before heating, carbonization is carried out at 400 - 600 o С, heating is carried out without access of gaseous reagents to 800 - 850 o С at a rate of temperature rise 50 - 100 o C / h, and activation with water vapor at a mass ratio of carbon-containing material and water vapor 1: 5 - 10, and grinding is carried out after activation.
RU93038474A 1993-07-27 1993-07-27 Method of activated carbon producing RU2023661C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93038474A RU2023661C1 (en) 1993-07-27 1993-07-27 Method of activated carbon producing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93038474A RU2023661C1 (en) 1993-07-27 1993-07-27 Method of activated carbon producing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2023661C1 true RU2023661C1 (en) 1994-11-30
RU93038474A RU93038474A (en) 1995-06-27

Family

ID=20145705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93038474A RU2023661C1 (en) 1993-07-27 1993-07-27 Method of activated carbon producing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2023661C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516542C2 (en) * 2012-03-29 2014-05-20 Михаил Нестерович Щучкин Method of obtaining nanostructured carbon foam
RU2531933C2 (en) * 2012-10-22 2014-10-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" Method of production of charcoal sorbent
RU2646074C1 (en) * 2017-02-27 2018-03-01 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Method of producing an active coal for vodka manufacturing

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 1401277, кл. C 01B 31/08, 1988. *
Авторское свидетельство СССР N 1567515, кл. C 01B 31/08, 1990. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516542C2 (en) * 2012-03-29 2014-05-20 Михаил Нестерович Щучкин Method of obtaining nanostructured carbon foam
RU2531933C2 (en) * 2012-10-22 2014-10-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-Технический Центр "Химинвест" Method of production of charcoal sorbent
RU2646074C1 (en) * 2017-02-27 2018-03-01 Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") Method of producing an active coal for vodka manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4082694A (en) Active carbon process and composition
EP0557208B1 (en) High activity, high density activated carbon and method for its preparation.
EP0649815B1 (en) Highly microporous carbons and process of manufacture
US5250491A (en) Preparation of high activity, high density activated carbon
ES2209931T3 (en) PROCEDURE TO PREPARE CONFORMED ACTIVATED CARBON.
JP2001122608A (en) Activated carbon with controlled pore structure and method for producing the same
US5382559A (en) Process for producing activated charcoal
RU2311227C1 (en) Method of production of the nanostructure carbonic material with the high specific surface and microporosity
JP5781647B2 (en) Activated carbon
RU2023661C1 (en) Method of activated carbon producing
JP3573921B2 (en) Method for producing granulated activated carbon
IE44193B1 (en) Active carbon
JP4955952B2 (en) Production method of activated carbon
US5292708A (en) Method of producing activated carbon from pit-wet lignite
US4313849A (en) Process for the production of activated carbon from a moist organic substance
EP0596572B1 (en) Process for producing activated charcoal
RU2415808C1 (en) Method of obtaining activated carbon
RU2086504C1 (en) Method of activated coal producing
RU2344075C1 (en) Method of active charcoal production
RU2014883C1 (en) Method for producing carbon adsorbent
JP3282238B2 (en) Method for producing chemical activated carbon
RU2823615C1 (en) Method of producing nanostructured porous carbon material
RU2829815C1 (en) Method of producing active carbon
RU2826388C1 (en) Nanostructured porous carbon material
RU2023663C1 (en) Method of activated carbon producing