Способ получения активированного угля
METHOD OF PRODUCING ACTIVATED CARBON

Изобретение относится к лесоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для производства активированного угля.
Известен способ получения активированного угля из растительного сырья, включающий карбонизацию, активацию водяным паром и охлаждение, причем в качестве сырья используют рисовую шелуху, карбонизацию шелухи ведут путем нагревания до температуры 500-750°C с выдержкой при конечной температуре 100-120 минут, а активацию осуществляют при температуре 780-800°С при расходе водяного пара 2,0-2,5 кг на 1 кг карбонизованного продукта, см. RU Патент 2609802, С01В 31/08 (2006.01), 2015.
Недостатком известного способа являются большие энергозатраты для получения активированного угля.
Наиболее близкой по технической сущности является способ получения активированного угля, включающий стадии конвективной сушки измельченных древесных отходов рециркулирующими топочными газами при температуре 250°С, пиролиз древесных отходов с сепарацией пиролизных газов на горючие газы и жижку, активацию угля перегретым водяным паром с температурой 900°C с выделением горючих газов активации и охлаждение угля в две стадии, в котором пиролиз осуществляют за счет тепла тепловой трубы, полученным с первой стадии охлаждения активирования угля, охлаждение активированного угля на первой стадии ведут отдачей тепла топочным газам и тепловой трубе, а на второй стадии путем отдачи тепла воздуху, причем перегретый пар вырабатывают парогенератором, см. RU Патент 2582696, МПК С10В 1/04 (2006.01), С10В 47/30 (2006.01), С10В 53/00 (2006.01), С10В 53/02 (2006.01), 2012.
Недостатком известного способа является длительность процесса получения активированного угля, высокие энергозатраты.
Технической проблемой является разработка энергоресурсосберегающего способа получения активированного угля.
Техническая проблема решается способом получения активированного угля, включающим стадии конвективной сушки измельченных древесных отходов рециркулирующими топочными газами при температуре 250°С, пиролиз древесных отходов с сепарацией пиролизных газов на горючие газы и жижку, активацию угля перегретым водяным паром с температурой 900°C с выделением горючих газов активации и охлаждение угля в две стадии, в котором пиролиз осуществляют кондуктивным нагревом пиролизной зоны путем сжигания в ее рубашке сепарированных горючих газов со стадий пиролиза и активации, охлаждение угля на первой стадии ведут до температуры 90-100°С путем орошения 15-20% от общего объема угля водой, сепарированной из рециркулирующих топочных газов и газов активации, а остальную часть объема угля охлаждают конвекцией образующимися парами, охлаждение угля на второй стадии ведут понижением давления до 3-6 кПа, причем для активации угля используют пары из первой зоны охлаждения угля, нагретые топочными газами.
Решение технической задачи позволяет создать энергоресурсосберегающий способ получения активированного угля.
Для осуществления заявленного способа получения активированного угля представлена технологическая схема аппаратурного оформления, см. Фиг. 1
Установка для получения активированного угля включает: зону конвективной сушки 1, зону пиролиза 2, зону активации 3, зону первой стадии охлаждения 4, зону накопления 5, зону второй стадии охлаждения 6, узел выгрузки активированного угля 7, вакуумные клапана 8 и 9, барабанный питатель 10-а - 10-д, рекуперативный теплообменник 11, абсорбер 12, сепаратор для выделения воды из топочного газа 13, сепаратор для выделения из пиролизных газов жижки и горючих газов 14, сборник жижки 15, сепаратор для выделения воды из газов активации 16, коллектор подачи горючего газа в рубашку пиролизной зоны 17, патрубок подачи воздуха 18, коллектор подачи сепарированной воды 19 выделяемой из топочных газов 13, газов активации 14 и абсорбера 12, и вакуумный насос для понижения давления в зоне второй стадии охлаждения 20.
Процесс получения активированного угля, см. Фиг. 1.
Предварительно измельченные древесные отходы через барабанный питатель 10-а непрерывно направляют в зону конвективной сушки 1, где отходы подвергают прогреву топочными газами при температуре 250°С. Высушенные древесные отходы подают в зону пиролиза 2 через барабанный питатель 10-б. Древесные отходы за счет кондуктивного подвода тепла от стенок топки по мере гравитационного движения сверху вниз превращаются в древесный уголь с выделением пиролизных газов. Древесный уголь через барабанный питатель 10-в направляют в зону активации 3, где его обрабатывают водяным перегретым паром с температурой 900°C с выделением увлажненных горючих газов. Далее активированный уголь через барабанный питатель 10-г направляют в зону первой стадии охлаждения 4, где в нижней части, на высоте 15-20% от общего объема угля, находится коллектор 19, через который подают воду для орошения угля до температуры 90-100°С, а верхний объем угля, 80-85%, охлаждают образовавшимся водяным паром, который в свою очередь, перегревается до температуры 800°С. Далее увлажненный и охлажденный активированный уголь направляют в зону накопления 5. При заполнении угля в зоне накопления 5 открывают вакуумный клапан 8 и содержимое сбрасывают в зону второй стадии охлаждения 6. Затем закрывают вакуумный клапан 8 и включают вакуумный насос 20. При достижении остаточного давления в зоне второй стадии охлаждения 6 3-6 кПа охлажденный активированный уголь открытием вакуумного клапана 9 перемещают в узел выгрузки активированного угля 7 и передают ленточным конвейером на укупорку. Затем закрывают клапан 9 и открывают клапан 8 для загрузки новой порции активированного угля для его охлаждения. Пиролизные газы из зоны пиролиза 2 направляют в сепаратор 14, где происходит разделение на жижку и горючие газы. Жижку направляют в сборник 15, а горючие газы - в рубашку пиролизной зоны 2 на сжигание. Увлажненные горючие газы, образовавшиеся в зоне активации 3, направляют в сепаратор 16 для выделения из них воды. Обезвоженные горючие газы поступают на сжигание в рубашку пиролизной зоны 2. Отработанные топочные газы из зоны пиролиза 2, пройдя через рекуперативный теплообменник 11, нагревают перегретый водяной пар, выходящий из зоны первой стадии охлаждения 4 до температуры 900°С, затем топочные газы направляют в зону конвективной сушки 1. Увлажненные топочные газы из зоны конвективной сушки 1 направляют в сепаратор 13 для выделения из них воды. Часть обезвоженных топочных газов поступает путем рециркуляции в зону конвективной сушки 1, а другая часть очищается в абсорбере 12 и выбрасываются в атмосферу. Отработанная вода из абсорбера 12, сепарированная вода, выделенная из топочных газов, и газов активации, через коллектор 19 направляют в зону первой стадии охлаждения 4.
При отработке режимов процесса переработки древесных отходов в активированный уголь выявлено, что при температуре охлаждения первой стадии больше 100°С на выходе температура активированного угля превышает 50°С. При температуре охлаждения первой стадии меньше 90°С уголь на выходе имеет влажность больше 10%. При объеме орошения угля больше 20% уголь на выходе получают влажным. При объеме орошения угля меньше 15% уголь на выходе имеет температуру больше 50°С. При остаточном давлении в зоне второй стадии охлаждения больше 6 кПа уголь на выходе имеет температуру больше 32°С и влажность более 10%, а при остаточном давлении меньше 3 кПа увеличиваются эксплуатационные затраты. Полученный активированный уголь по энергоресурсосберегающему способу соответствует ГОСТ 6217-74.