способ получения полукокса

Формула изобретения

Способ получения полукокса, включающий стадию карбонизации, отличающийся тем, что предварительно уголь классифицируют, сушат при скорости подъема температуры 15 - 50^oС/ч, карбонизацию ведут при 550 - 750^oС в потоке газа-теплоносителя с содержанием кислорода 0,1 - 1 об.% и охлаждают водой при 10 - 70^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения полукокса, применяемого в химической промышленности в качестве технологического сырья при производстве активированных углей.

Известен способ получения формованного кокса из шихты, состоящей из бурых и спекающихся углей, включающей карбонизацию бурого угля во взвешенном состоянии при 570-650^oC, смешение со спекающимся углем, формование в пластическом состоянии с последующим спеканием и прокаливанием формовок от 430-450 до 800^oC со скоростью подъема температуры 1,5-2,0^oC/мин (А.С. СССР N 239208 от 26.08.67 г., кл. C 10 B 57/00).

Недостатком известного способа является низкая механическая прочность полученного продукта.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности к количеству совпадающих признаков является способ получения полукокса из бурых и каменных углей, включающий дробление, сушку и термообработку угля при 600-700^oC в токе воздуха, содержащего водяной пар при массовом соотношении водяной пар : воздух = 1 : (10-30) (Пат. РФ N 2073061 от 05.06.92 г., кл. C 10 B 49/10).

Недостатком указанного способа является низкая адсорбционная способность активированного угля, приготовленного на основе полученного полукокса.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи - повышение адсорбционной способности активированного угля, приготовленного на основе полученного полукокса, что достигается предложенным способом, включающим классификацию угля, его сушку, карбонизацию и охлаждение готового продукта.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что сушку ведут со скоростью подъема температуры 15-50^oC/ч, карбонизацию ведут в потоке газа-теплоносителя с содержанием кислорода 0,1 - 1,0 об.%, а охлаждение осуществляют водой при 10-70^oC.

Способ осуществляется следующим образом

Уголь, предназначенный для получения полукокса, классифицируют и подают на сушку. Сушка ведется со скоростью подъема температуры 15-50^oC/ч. При достижении 550-750^oC ведется процесс термообработки в потоке газа-теплоносителя с содержанием кислорода 0,1-1,0 об. % в течение 4-10 ч. Полученный продукт охлаждают водой при 10-70^oC. На основе полученного полукокса изготавливают активированный уголь. Адсорбированная способность полученного активированного угля составила 96,4-87,3 мг/г.

Пример 1.

Берут уголь, предназначенный для получения полукокса, классифицируют и подают на сушку. Сушка ведется со скоростью подъема температуры 15^oC/ч. При достижении 650^oC ведется процесс термообработки в токе газа-теплоносителя с содержанием кислорода 0,1 об.% в течение 6 ч. Полученный продукт охлаждают водой при 20^oC. На основе полученного полукокса изготавливают активированный уголь. Адсорбированная способность полученного активированного угля составила 96,4 мг/г.

Пример 2.

Введение процесса как в примере 1, за исключением скорости подъема температуры, которая составила 30^oC/ч. Адсорбционная способность полученного активированного угля составила 94,9 мг/г.

Пример 3.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением скорости подъема температуры, которая составила 50^oC/ч. Адсорбционная способность полученного активированного угля составила 92,7 мг/г.

Пример 4.

Ведение процесса как в примере 1, за исключением содержания кислорода в токе газа-теплоносителя, которое составило 1 об.%. Адсорбционная способность полученного активированного угля составила 87,3 мг/г.

Результаты исследования влияния скорости подъема температуры и содержания кислорода в токе газа-теплоносителя на адсорбционную способность активированного угля, приготовленного на основе полукокса, полученного по предлагаемому способу, приведены в таблице. В качестве эталонного вещества при исследовании адсорбционной способности был выбран бензол.

Как следует из данных, приведенных в таблице, наибольшая адсорбционная способность активированного угля, приготовленного на основе полукокса, полученного по предлагаемому способу, наблюдается при скорости подъема температуры 15-50^oC/ч и содержании кислорода в токе газа-теплоносителя 0,1-1,0 об.%. При выходе параметров процесса выше указанных значений адсорбционная способность заметно снижается.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Повышение адсорбционной способности активированного угля, приготовленного на основе полукокса, полученного при скорости подъема температуры 15-50^oC/ч и содержании кислорода в токе газа-теплоносителя 0,1-1,0 об.% обусловлено, вероятно, следующими причинами. Полукокс как технологическое сырье для получения активированного угля должен обладать структурой, обеспечивающей оптимальное развитие пористых характеристик активированного угля, которые обеспечивают его высокую адсорбционную способность. Во-первых, это значительный объем сорбирующих микропор, который в достаточной степени развивается при умеренных скоростях подъема температуры в процессе получения полукокса. При скорости подъема температуры выше 50^oC/ч имеет место недостаточное развитие объема микропор, что и приводит к снижению адсорбционной способности активированного угля, приготовленного на основе полученного полукокса. С другой стороны, уменьшение скорости подъема температуры менее 15^oC/ч не приводит к сколько-нибудь существенному росту адсорбционной способности, но значительно увеличивает эксплуатационные расходы при получении полукокса, что экономически нецелесообразно. Во-вторых, немаловажным фактором является оптимальное соотношение сорбирующих (микропоры) и транспортных (мезо- и макропоры) пор. При содержании кислорода в токе газа-теплоносителя более 1 об.% образующаяся структура полукокса способствует преимущественному развитию транспортных пор и недостаточному развитию именно сорбирующих пор, что и приводит в конечном итоге к снижению адсорбционной способности активированного угля, приготовленного на основе полученного полукокса.

Как было установлено нами в результате многочисленных экспериментов, охлаждение полученного полукокса водой при температуре 10-70^oC приводит к повышению механической прочности готового продукта, вероятно, вследствие уплотнения его структуры за счет уменьшения межплоскостных расстояний между структурообразующими углеродными микрокристаллитами. Выход за пределы указанного температурного интервала, не влияя существенным образом на адсорбционную способность готового продукта, является технологически нецелесообразным и экономически необоснованным по причине увеличения производственных затрат.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить полукокс, на основе которого можно приготовить активированный уголь, значительно превосходящий известные по адсорбционной способности.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на решение поставленной задачи, а именно: на повышение адсорбционной способности активированного угля, приготовленного на основе полученного полукокса, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.