КАРБОНИЗАЦИЯ И (ИЛИ) АКТИВИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА

1. Способ карбонизации и (или) активирования углеродного материала, в котором осуществляют подачу материала во вращающуюся печь с внешним обогревом, в которой поддерживается необходимая для карбонизации и активирования температура, и которая имеет наклон книзу для обеспечения перемещения материала при ее вращении, при этом среда в печи в основном является бескислородной, что обеспечивается встречным потоком водяного пара или диоксида углерода, а вдоль печи с интервалами установлены кольцеобразные перегородки для регулирования перемещения материала.
2. Способ по п.1, включающий любую из следующих особенностей:
углеродный материал представляет собой материал растительного происхождения;
углеродный материал представляет собой гранулы смолы;
углеродный материал представляет собой гранулы фенолоальдегидной смолы;
гранулы являются мезопористыми гранулами, а продукт в виде активированного угля имеет макропоры, мезопоры и микропоры; и (или)
углеродный материал является продуктом отверждения фенолоальдегидной смолы в порообразующем растворителе.
3. Способ по п.1, включающий любую из следующих особенностей:
по всей длине печи установлены 5-10 перегородок;
углеродный материал образует слой, который поднимают в атмосфере печи частями вверх и сбрасывают каскадом вниз с помощью подъемных планок;
установленных под углом в продольном направлении и разнесенных между перегородками;
высота подъемных планок над внутренней цилиндрической поверхностью печи составляет приблизительно 50% высоты перегородок;
печь имеет входную зону, предназначенную для сушки или удаления растворителя из углеродного материала;
печь имеет входную зону для приема гранул, где поддерживают температуру не выше 300°С;
перегретый водяной пар вводится на разгрузочной стороне печи и проходит в противотоке по отношению к гранулам для создания атмосферы печи;
водяной пар подают при температуре около 150°С;
обеспечивают пребывание в печи углеродного материала в течение 2-5 ч.
4. Способ по п.1, в котором углеродный материал содержит отдельные твердые гранулы полимерного материала, которые получают на следующих шагах:
а) формирование объединенного потока из потока полимеризуемого жидкого исходного вещества и потока жидкой дисперсионной среды, с которой жидкое исходное вещество большей частью или полностью не поддается смешению,
б) обработка объединенного потока с целью диспергирования полимеризуемого жидкого исходного вещества в дисперсионной среде в виде капель,
в) обеспечение полимеризации капель в ламинарном потоке дисперсионной среды с целью образования отдельных твердых гранул, не способных к агломерации, и (или)
г) извлечение этих гранул из дисперсионной среды,
причем диспергирование осуществляют за короткое время по сравнению с продолжительностью полимеризации в ламинарном потоке, так что агломерация жидкого исходного вещества во время диспергирования, по существу, исключается.
5. Способ по п.4, включающий любую из следующих особенностей:
поток полимеризуемого жидкого исходного вещества представляет собой полимеризуемые компоненты в растворе в первой полярной органической жидкости, а жидкая дисперсионная среда представляет собой вторую неполярную органическую жидкость, причем первая и вторая органические жидкости, по существу, не поддаются смешению;
первой органической жидкостью является этиленгликоль или диэтиленгликоль;
второй органической жидкостью является минеральное масло;
второй органической жидкостью является трансформаторное масло;
объемная скорость потока жидкой дисперсионной среды в 3-10 раз выше скорости потока полимеризуемого жидкого исходного вещества;
объемная скорость потока жидкой дисперсионной среды примерно в 5 раз выше скорости потока полимеризуемого жидкого исходного вещества;
полимеризуемое жидкое исходное вещество образуют путем объединения и смешения потоков его первого и второго компонентов;
поток первого компонента, содержащего фенольный нуклеофильный компонент, растворенный в порообразователе, объединияют с потоком второго компонента, содержащим сшивающий агент, растворенный в порообразователе;
порообразователем является этиленгликоль;
фенольным нуклеофильным компонентом является новолак;
новолак имеет молекулярную массу менее 1500;
сшивающим агентом является гексаметилентетрамин;
сшивающим агентом является меламин или гидроксиметилированный меламин;
первый и второй потоки подают из первой и второй емкости путем повышения давления в этих емкостях;
подачу первого и второго потоков из первой и второй емкостей осуществляют с помощью безымпульсных насосов; и (или)
безымпульсные насосы представляют собой шестеренчатые или роторные лопастные насосы.
6. Способ по п.4, включающий объединение потока первого компонента, содержащего фенольный нуклеофильный компонент, растворенный в порообразователе, с потоком второго компонента, содержащим сшивающий агент, растворенный в порообразователе, и включающий любую из следующих особенностей:
смешивание объединенных потоков первого и второго компонентов в совмещенном с трубой смесителе;
смешивание объединенных потоков первого и второго компонентов в совмещенном с трубой смесителе при температуре, которая не менее чем на 20°С ниже температуры полимеризации в ламинарном потоке, при которой полимеризация твердых частиц завершается менее чем за 2-4 мин;
нагрев потока жидкой дисперсионной среды до температуры, которая не более чем на 10°С ниже температуры полимеризации в ламинарном потоке, до его объединения с потоком полимеризуемого жидкого исходного вещества;
завершение обработки объединенного потока с целью диспергирования полимеризуемого жидкого исходного вещества в виде капель в суспензионной среде в течение 0,2-5 с;
завершение обработки объединенного потока с целью диспергирования полимеризуемого жидкого исходного вещества в виде капель в суспензионной среде в течение 0,5-3 с;
обработка объединенного потока для образования капель, из которых получают гранулы полимера, имеющие средний размер в пределах 100-1000 мкм;
обработка объединенного потока для образования капель, из которых получают гранулы полимера, имеющие средний размер от 300 мкм до 1000 мкм;
обработка объединенного потока для образования капель, из которых получают полимеризованные гранулы с распределением частиц по размерам D90/D10 - не более 10;
обработка объединенного потока для образования капель, из которых получают полимеризованные гранулы с распределением частиц по размерам D90/D10 - не более 5.
7. Способ по п.4, включающий любую из следующих особенностей:
осуществление диспергирования в совмещенном с трубой смесителе;
осуществление диспергирования в турбулентном режиме;
осуществление диспергирования в переходном турбулентном режиме.
8. Способ по п.4, включающий любую из следующих особенностей:
поток жидкой дисперсионной среды с диспергированным в ней в виде капель полимеризуемым жидким исходным веществом подают в вертикальную колонну полимеризации с нисходящим потоком жидкой суспензионной среды, причем плотность этих капель больше, чем плотность жидкой суспензионной среды;
дисперсионная среда опускается в низ колонны за 0,5-1,5 ч;
диспергированные капли среднего размера, около 400 мкм, опускаются в низ колонны в среднем примерно за 1-5 мин;
диспергированные капли опускаются в низ колонны в среднем примерно за 2-4 мин;
осуществляют сбор полимеризованных гранул из колонны полимеризации в сборную емкость;
полимеризованные гранулы собирают в вышеуказанную емкость путем осаждения;
осуществляют рециркуляцию дисперсионной среды, из которой центрифугированием были извлечены полимеризованные гранулы;
осуществляют промывку извлеченных центрифугированием гранул водой для удаления порообразователя;
осуществляют вакуумную сушку гранул для выделения порообразующего растворителя и рециркуляцию выделенного порообразующего растворителя для получения раствора гексамина в растворителе и (или) раствора смолы в растворителе.
9. Вращающаяся печь с внешним обогревом для карбонизации и активирования углеродного материала, имеющая полое вращающееся тело, которое размещено с наклоном книзу в направлении ее разгрузочной стороны, и по длине которого с интервалами установлены кольцеобразные перегородки для регулирования движения углеродного материала.
10. Печь по п.9, включающая любую из следующих особенностей:
полое вращающееся тело имеет 5-10 перегородок;
полое вращающееся тело имеет между перегородками подъемные планки для перемешивания углеродного материала, поднятия этого материала частями и обеспечения сбрасывания поднятого материала каскадом в нижнюю часть печи в атмосфере печи;
имеется корпус, окружающий указанное тело печи, и разделительные перегородки, разнесенные вдоль корпуса и определяющие с указанным телом независимо обогреваемые зоны нагрева, расположенные вдоль печи;
имеется 5-10 зон нагрева.
11. Способ получения продукта в виде активированного угля, включающий шаги, на которых осуществляют нагрев органической смолы в режиме карбонизации при первом значении температуры для получения карбонизованного материала и нагрев полученного карбонизованного материала в режиме активирования при втором значении температуры для получения продукта в виде активированного угля, причем температура органической смолы постепенно повышается от первого значения температуры до второго значения температуры, и органическая смола имеет мезопористую структуру.
12. Способ получения карбонизованного продукта в виде частиц, включающий шаг, на котором осуществляют нагрев органической смолы во вращающейся печи, обеспечивающей температуру, достаточную для осуществления карбонизации органической смолы, и имеющей вход, выход, в основном цилиндрическую нагревательную камеру, проходящую между входом и выходом с возможностью вращения вокруг продольной оси, ряд подъемных планок, закрепленных на внутренней поверхности нагревательной камеры с возможностью перемещения в основном параллельно оси вращения, и несколько поперечных перегородок, закрепленных на внутренней поверхности нагревательной камеры.
13. Способ получения продукта в виде активированного угля, включающий шаг, на котором осуществляют нагрев карбонизованной исходной смолы, во вращающейся печи, обеспечивающей температуру, достаточную для осуществления активирования карбонизованного исходного материала, и имеющей вход, выход, в основном цилиндрическую нагревательную камеру, проходящую между входом и выходом с возможностью вращения вокруг продольной оси, ряд подъемных планок, закрепленных на внутренней поверхности нагревательной камеры с возможностью перемещения в основном параллельно оси вращения, и несколько поперечных перегородок, закрепленных на внутренней поверхности нагревательной камеры.
14. Способ по п.13, в котором осуществляют нагрев углеродного материала от температуры, не превышающей 350°С, до температуры примерно 600°С и до температуры примерно 850°С.
15. Вращающаяся печь, включающая в основном цилиндрическую нагревательную камеру, которая может вращаться вокруг продольной оси и разделена внутри несколькими поперечными перегородками на ряд поперечных зон, и в которой на внутренней поверхности нагревательной камеры закреплен ряд подъемных планок с возможностью перемещения в основном параллельно продольной оси.