RU2638390C1 - Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей - Google Patents
Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638390C1 RU2638390C1 RU2016112926A RU2016112926A RU2638390C1 RU 2638390 C1 RU2638390 C1 RU 2638390C1 RU 2016112926 A RU2016112926 A RU 2016112926A RU 2016112926 A RU2016112926 A RU 2016112926A RU 2638390 C1 RU2638390 C1 RU 2638390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protective cap
- container
- heaters
- activated material
- gap
- Prior art date
Links
- 230000004913 activation Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003189 isokinetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000007825 activation reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/336—Preparation characterised by gaseous activating agents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B11/00—Bell-type furnaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D13/00—Apparatus for preheating charges; Arrangements for preheating charges
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D7/00—Forming, maintaining or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/04—Circulating atmospheres by mechanical means
- F27D2007/045—Fans
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к реакторам для термохимической обработки углей и получения углеродных сорбентов и может быть использовано в области машиностроения, нефте-, газо-, углехимии, металлургии. Колпаковая установка с вибромодулятором потока газа содержит герметичный корпус, цилиндрическую емкость (2) для размещения активируемого материала, нагреватели (4), циркуляционный вентилятор (3), расположенный под емкостью с материалом, две коаксиальные перфорированные цилиндрические вставки (7 и 8) для загрузки активируемого материала между ними, расположенные внутри емкости для материала. Корпус образован наружным теплоизолирующим и внутренним защитным колпаками (9 и 1). Нижняя кромка обечайки защитного колпака (1) погружена в песочный затвор. Цилиндрическая емкость (2) установлена внутри защитного колпака (1) с зазором от стенки корпуса. Нагреватели (4) расположены в зазоре. Обеспечивается повышение однородности активации по высоте и толщине слоя активируемого материала за счет интенсификации химических гетерофазных процессов, диффузионного переноса, тепломассообмена в частицах при превращении материала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области машиностроения, нефте-, газо-, углехимии, металлургии и ряду других отраслей промышленности, в частности к печам (реакторам) для термохимической обработки дисперсных материалов, в том числе для переработки углей и получения углеродных сорбентов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно устройство активации углеродного материала, раскрытое в KR 101554102 В1, опубл. 01.10.2015, и в монографии Кельцев Н.В., «Основы адсорбционной техники». - М., Химия, 1984. с. 223, рис. 10.6., в котором внутренний корпус выполнен с перфорацией (дно или стенки). Устройство состоит из корпуса, внутри которого расположен перфорированный картридж для размещения в нем углеродного материала. В верхней части корпуса предусмотрено не менее одного загрузочного отверстия, в которое вставляется вышеуказанный картридж, а также устройство для подачи реагента. При этом реагент подается сверху, внутри картриджа имеется перфорированный канал, по которому реагент распределяется в материале внутри картриджа.
Недостатками рассматриваемого устройства являются однонаправленность потока газовых реагентов в обрабатываемом материале и обусловленная этим разница в концентрации, температуре реагентов и, следовательно, свойствах образующегося материала, контактирующего с ними у входа реагентов в слой материала, и на выходе из него, и определяющаяся этим неоднородность температуры и степени превращения углеродного материала (активации) по ходу реагента. Кроме этого, вторым недостатком настоящего устройства является значительный градиент температуры в материале от стенок вглубь слоя, обусловленный эндотермичностью реакции взаимодействия реагента при активации материала, или при регенерации адсорбентов, и вызванное этим понижение температуры реагента по мере прохода его сквозь слой.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения устройство активации углеродного материала, раскрытое в SU 1560473 А1, опубл. 30.04.1990. Известное устройство содержит корпус, внутри которого расположен циркуляционный вентилятор, узел для размещения активируемого материала и нагреватели, расположенные между корпусом и узлом для размещения активируемого волокнистого материала.
Недостатками раскрытого в аналоге заявляемого устройства является однонаправленность потока газовых реагентов в обрабатываемом материале и обусловленная этим разница в концентрации, температуре реагентов и, следовательно, свойствах материала, контактирующего с ними у входа реагентов в слой материала, и на выходе из него, и определяющаяся этим неоднородность активации материала по ходу реагента. Кроме этого, вторым недостатком настоящего устройства является невозможность обработки в нем сыпучих дисперсных материалов.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявленного изобретения является разработка установки, обеспечивающей равномерность термохимических превращений при высокотемпературной термохимической обработке дисперсных материалов, в том числе активации углеродных материалов в загрузке.
Техническим результатом изобретения является обеспечение изокинетичности превращений углеродного материала при активации и повышение однородности активации по высоте печи и толщине слоя активируемого материала.
Указанный технический результат достигается за счет того, что колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей обеспечивается циркуляционным вентилятором, вибропобудителем пульсаций потока газа и содержит герметичный корпус, образованный наружным теплоизолирующим и внутренним защитным колпаками, причем нижняя кромка обечайки защитного колпака погружена в песочный затвор. Внутри защитного колпака установлена емкость для размещения активируемого материала. Емкость установлена с зазором от стенок защитного колпака. В зазоре расположены нагреватели. Под днищем емкости помещен циркуляционный вентилятор. Внутри цилиндрической емкости для размещения активируемого материала расположены коаксиально две перфорированные цилиндрические обечайки. При этом обечайка меньшего диаметра расположена у центра емкости. Объем между цилиндрическими перфорированными обечайками используется для размещения активируемого материала.
Для нагрева применены электрические нагреватели и/или газовые горелки.
Циркуляционный вентилятор выполнен с возможностью реверса направления и изменения скорости газового потока. Лопасти вентилятора расположены под углом 45° к плоскости колеса.
К крышке защитного колпака прикреплен вибропобудитель, обеспечивающий модуляцию реверсивного потока газа.
У нагревателей в верхней, нижней и центральной частях емкости для активируемого материала в зонах входа и выхода потока газового реагента и посередине между ними размещают термопары.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На прилагаемом чертеже (Фиг. 1) представлена схематично разработанная конструкция печи: 1 - колпак защитный, 2 - емкость с активируемым материалом; 3 - циркуляционный вентилятор; 4 - нагреватель; 5 - патрубок подачи газообразного реагента, 6 - карманы управляющей и контролирующих термопар; 7 - внешняя и 8 - внутренняя перфорированная обечайки, 9 - теплоизолирующий колпак
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей (фиг. 1) с вибромодулятором потока газа содержит герметичный корпус, образованный наружным теплоизолирующим (9) и внутренним защитным (1) колпаками, причем нижняя кромка обечайки защитного колпака (1) погружена в песочный затвор. Над защитным колпаком (1) располагается теплоизолирующий колпак (9). Внутри защитного колпака (1) находится цилиндрическая емкость (2) для активируемого материала, установленная с зазором от стенок корпуса, и нагреватели (4) в зазоре, а также циркуляционный вентилятор (3) под емкостью. При этом внутри емкости (1) для активируемого материала расположенные коаксиально две перфорированные обечайки (7 и 8), пространство между которыми заполнено активируемым материалом.
Нагреватели (4) расположены в зазоре между обечайкой герметичного защитного колпака (1) и емкостью (2) с активируемым материалом. В этот же зазор введены патрубки для подачи газообразного реагента активации (5), карманы управляющей нагревом и контролирующих температуру материала термопар (6). В качестве реагентов для активации применяют воздух, пары воды, углекислый газ.
Для нагрева печи и материала (3) применены электрические и/или газовые нагреватели.
Циркуляционный вентилятор (3) расположен под дном емкости (1) с активируемым материалом и выполнен с возможностью реверса направления и изменения скорости потока газового реагента.
У нагревателей в верхней, нижней и центральной частях емкости (1) для размещения активируемого материала расположены термопары, регистрирующие его температуру при активации.
Колпаковая установка работает следующим образом. Углеродный материал для активации загружают в пространство между коаксиально расположенными перфорированными цилиндрическими обечайками (7, 8). Включают вентилятор, затем нагреватель (4). После достижения в материале заданной температуры, включают вибропобудитель и подают газовый реагент (воздух, пары воды и др). Реагент через центральную перфорированную обечайку (7) подается в углеродный материал или отсасывается из него. Вибропобудитель обеспечивает турбулизацию газового реагента в слое материала, ускорение массо- и теплообмена вокруг частиц и в них. Реверсивный вентилятор (3) циркулирует газовый реагент у нагревателей, в объеме материала, между его частицами, выравнивает температуру и концентрацию реагентов в противоположно расположенных слоях материала путем периодического реверса направления циркулирующего парогазового потока. Размещение термопар у нагревателей, в верхней, нижней и центральной частях загрузки материала позволяет контролировать изменение распределения температуры в углеродном материале в процессе термохимических реакций, отслеживать и управлять степенью его превращения в целевой продукт.
Модуляция потока газового реагента через колебания крышки герметичного защитного колпака (1) от вибропобудителя турбулизирует поток реагента в слое частиц обрабатываемого материала, выравнивает концентрационное и температурное поля регента по объему реактора, в приповерхностном слое каждой частицы. В сочетании с реверсом направления потока реагента модуляция его импульсными колебаниями обеспечивает приближение к изотермическому режиму термохимические превращения обрабатываемого материала, выравнивание его свойств по объему загрузки. Этот комплекс воздействий позволяет в целом интенсифицировать химические гетерофазные процессы, диффузионный перенос, тепломассообмен в частицах при превращении материала, эффективно снижать энергозатраты на реализацию названных процессов.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить повышение однородности активации по высоте и толщине слоя активируемого материала, воспроизводимости его свойств, а также изокинетичность его гетерофазных термохимических превращений.
Claims (9)
1. Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углеродных материалов с вибромодулятором потока газа, содержащая:
- герметичный корпус, образованный наружным теплоизолирующим и внутренним защитным колпаками, причем нижняя кромка обечайки защитного колпака погружена в песочный затвор;
- цилиндрическую емкость для размещения активируемого материала, установленную внутри защитного колпака с зазором от стенки корпуса защитного колпака;
- нагреватели, расположенные в зазоре;
- циркуляционный вентилятор, расположенный под емкостью с материалом;
- две коаксиальные перфорированные цилиндрические вставки для загрузки активируемого материала между ними, расположенные внутри емкости для материала.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что циркуляционный вентилятор выполнен с возможностью реверса газового потока, с лопастями, расположенными под углом 45° к плоскости колеса.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что к крышке защитного колпака прикреплен вибропобудитель, обеспечивающий модуляцию реверсивного газового потока.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что у нагревателей в верхней, нижней и центральной частях емкости с активируемым материалом в зонах входа и выхода газообразного реагента и по центру между ними расположены термопары.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016112926A RU2638390C1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016112926A RU2638390C1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638390C1 true RU2638390C1 (ru) | 2017-12-13 |
Family
ID=60718757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016112926A RU2638390C1 (ru) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638390C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1560473A1 (ru) * | 1987-02-02 | 1990-04-30 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | Способ получени активированного углеродного волокнистого материала и устройство дл его осуществлени |
| KR20100018008A (ko) * | 2010-01-22 | 2010-02-16 | 신광화학공업주식회사 | 연속식 활성탄 제조장치 |
| WO2010058408A1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Balu Ravi Krishnan | A process and an apparatus for converting solid organic materials into carbon or activated carbon |
| CN202558641U (zh) * | 2012-03-15 | 2012-11-28 | 项瑞芳 | 活性炭多层穿流活化炉 |
| RU2499189C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) | Способ и установка активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля |
-
2016
- 2016-09-30 RU RU2016112926A patent/RU2638390C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1560473A1 (ru) * | 1987-02-02 | 1990-04-30 | Институт общей и неорганической химии АН БССР | Способ получени активированного углеродного волокнистого материала и устройство дл его осуществлени |
| WO2010058408A1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Balu Ravi Krishnan | A process and an apparatus for converting solid organic materials into carbon or activated carbon |
| KR20100018008A (ko) * | 2010-01-22 | 2010-02-16 | 신광화학공업주식회사 | 연속식 활성탄 제조장치 |
| CN202558641U (zh) * | 2012-03-15 | 2012-11-28 | 项瑞芳 | 活性炭多层穿流活化炉 |
| RU2499189C1 (ru) * | 2012-06-04 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) | Способ и установка активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3517205A1 (en) | Reactor, system and method for processing polymers | |
| CZ9903136A3 (cs) | Způsob přenosu tepla a zařízení k jeho provádění | |
| KR102235559B1 (ko) | 촉매반응장치 | |
| RU2638390C1 (ru) | Колпаковая установка высокотемпературной термохимической активации углей | |
| KR102184495B1 (ko) | 7 노말큐빅미터퍼아우어 수조제조장치 | |
| WO2009114571A2 (en) | System and method for flameless thermal oxidation at optimized equivalence ratios | |
| TW590792B (en) | Reaction device with a heat-exchanger | |
| US3607131A (en) | Catalytic air purifier | |
| US3945806A (en) | Reactor-generator | |
| JP7559199B2 (ja) | 水素化ホウ素ナトリウムの製造方法、及び水素化ホウ素ナトリウム製造装置 | |
| US5730947A (en) | System and process for vacuum thermolysis treatment of liquid or gas products the disposal of which is detrimental to the environment | |
| RU2036748C1 (ru) | Способ термообработки дисперсных хлопьевидных частиц и устройство для его осуществления | |
| US4225560A (en) | Nuclear fuel reprocessing apparatus | |
| US4462870A (en) | Low temperature kiln | |
| KR102544436B1 (ko) | 끓는 물 반응기 | |
| JP7278908B2 (ja) | 二酸化炭素回収システムおよびその運転方法 | |
| RU2544652C2 (ru) | Способ генерации водорода | |
| Alkhalaf et al. | EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF CROSS FLOW MIXING IN AN UNSTRUCTURED PACKED BED. | |
| RU2158176C1 (ru) | Реакционный аппарат для проведения гетерогенных процессов | |
| US5162275A (en) | Low temperature kiln carbon reactivation | |
| RU2640369C1 (ru) | Дозатор-смеситель | |
| RU228612U1 (ru) | Каталитический реактор радиально-спирального типа | |
| RU2706050C2 (ru) | Реактор с греющей стенкой | |
| RU2777598C1 (ru) | Установка для регенерации катализатора гидрообработки | |
| Zarzycki et al. | Numerical analysis of heat exchange process in the biomass carbonisation reactor |