способ получения активного угля

Формула изобретения

Способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение торфа, гранулирование, сушку, карбонизацию при 450-600°С и активацию гранул, отличающийся тем, что в измельченный торф вводят смесь, полученную путем обработки полимера серной кислотой, при отношении массы полимера к массе серной кислоты, равном 1:(1-3), введение осуществляют из расчета отношения массы торфа к массе упомянутой смеси, равного 1:(0,3-3), при этом активацию проводят водяным паром или смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 880-950°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых в гидрометаллургии благородных и редких металлов, водоподготовке и водоочистке, в газоочистке, рекуперации летучих растворителей, противогазовой технике, а также в других отраслях народного хозяйства.

Известен способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение исходного сырья, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул, причем перед гранулированием в измельченное сырье вводят каменный уголь в количестве 10-40 мас.% см. пат. РФ №2102318, кл. С01В 31/08, опубл. 20.01.98.

Недостатком известного способа является низкий выход продукта и большие энергозатраты на стадии грануляции.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения активного угля из торфа, включающий измельчение исходного сырья, гранулирование при 20-50°С, сушку при 120-170°С в течение 30-50 мин, карбонизацию при 500-700°С в течение 2-3 часов и химическую активацию гранул при 750-870°С в течение 4-5 часов, где перед гранулированием в измельченное сырье вводят раствор, содержащий калий и серу в количествах 4-25% и 1-12% соответственно, перемешивают до однородной пасты, причем после активации проводят отмывку гранул растворами сернистого калия, соляной кислоты, водой и ведут дополнительную термообработку при 600-870°С в течение 1-2 часов (см. пат. РФ №2072964, кл. С01В 31/08, опубл. 10.02.97).

Недостатком указанного способа (прототипа) является низкая прочность при истирании получаемого активного угля (75-78%).

Технической задачей изобретения является повышение прочности при истирании активного угля, при сохранении суммарного объема пор и доли микропор в суммарном объеме пор.

Поставленная задача достигается предложенным способом, включающим измельчение исходного сырья, введение модификатора, гранулирование при 30-80°С, сушку при 150-200°С в течение 2-4 час, карбонизацию при 450-600°С и активацию гранул водяным паром или смесью водяного пара и диоксида углерода при температурах 880-950°С, где в качестве модификаторов используют продукты деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученные при соотношении масс полимеров и H₂SO ₄, равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора, равном 1:0,3-3.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в качестве модификатора торфа используют смесь серной кислоты и продуктов деполимеризации термопластов, полученных при соотношениях масс серной кислоты и полимеров, равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора, равном 1:0,3-3. Модификатор-смесь получают путем деструкции полимеров в серной кислоте, а активацию проводят водяным паром или смесью водяного пара и диоксида углерода при температурах 880-950°С.

Из научно-технической литературы авторам неизвестно использование в качестве модификаторов торфа продуктов деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученных при соотношении масс полимеров и H₂SO₄ , равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора 1:0,3-3. Применяемый в данном техническом решении новый тип модификаторов - продуктов деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученные при соотношении масс полимеров и H ₂SO₄, равном 1:1-3, является чрезвычайно эффективным гидролизующим агентом для торфа.

Способ осуществляют следующим образом.

В молотый торф вводят модификатор (продукты деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученные при соотношении масс полимеров и H₂SO ₄, равном 1:1-3) в соотношении 1:0,3-3 и перемешивают до получения однородной пасты. Полученную пасту гранулируют на шнековом экструдере или гидравлическом прессе через фильеры с диаметром отверстий 1-5 мм. Сформованные гранулы сушат на воздухе при температуре 150-200°С в течение 2-4 часов. Подсушенные гранулы карбонизуют при температуре 450-600°С в течение 2-3 ч, активируют при температуре 880-950°С в течение 1-2,5 часов, используя в качестве активатора водяной пар или смесь водяного пара и диоксида углерода. После активации уголь охлаждают до температуры 100°С без доступа воздуха и анализируют.

Условия проведения опытов по осуществлению способа и их результаты в сравнении с характеристиками прототипа приведены в табл.1.

Таблица 1
№образца	1	2	3	4	5	6 (прототип)
модификатор	Смесь, полученная путем обработки волокна дорластан 80% H 2SO4.	Смесь, полученная путем обработки полиметил-метакрилата марки ЛПТ-1 технической H2SO4 .	Смесь, полученная путем обработки полисульфона марки астрел-360 технической Н2SO 4.	Смесь, полученная путем обработки полиэтилен-терефталата марки (ПЭТФ ТУ-60-06-415-73) технической H2SO4.	Смесь, полученная путем обработки полиуретана марки ТПУ-3БМ технической H2SO4.	Водный раствор, содержащий 8% серы и 20% калия
Отношение масс полимера и H2SO 4	1:1,25	1:3	1:2,8	1:1,8	1:1
Отношение массы торфа к массе модификатора	1:1	1:0,5	1:0,6	1:0,7	1:3	1:1,5
Температура гранулирования, °С	30	30	60	80	30	40
Температура сушки, °С	180	200	150	150	150	150
Время сушки, час	2	2	4	4	4	0,5
Температура карбонизации	600	600	450	500	600	700
Время карбонизации, час	2,5	2	2	2	1,5	2,5
Активирующий агент	Водяной пар	Смесь Н2 О и CO2 при отношении масс Н 2О/СО2 =1/1	Смесь Н2О и СО2 при отношении масс Н2О/СО2 =1/1	Смесь Н2O и CO 2 при отношении масс Н2О/СО 2=2/1	Смесь Н2 O и СО2 при отношении масс H 2O/CO2=1/1	Металлический калий
Температура активации, °С	880	950	950	900	950	800
Время активации, час.	2,5	2	2	2	1,5	4
Прочность при истирании, %	98,2	95	95	98	95	78
Суммарный объем пор, см3 /г	0,8	0,7	0,73	0,77	0,8	0,8
Доля микропор в суммарном объеме пор, %	63	43	40,9	46	36	50

Как видно из приведенных в таблице 1 примеров, применение в качестве модификатора торфа продуктов деполимеризации термопластов под действием серной кислоты, полученных при соотношении масс полимеров и H₂SO ₄, равном 1:1-3, при отношении массы торфа к массе модификатора 1:0,3-3 и соответствующих условиях сушки, карбонизации и активации влияет на увеличение прочности при истирании активного угля на торфяной основе при сохранении доли микропор в суммарном объеме пор, а именно: позволяет увеличить прочность при истирании активного угля на торфяной основе в 1,22-1,26 раза (до 95-98,2%) при сохранении суммарного объема пор не ниже 0,7-0,8 см³ /г доли микропор в суммарном объеме пор на уровне 63-36%.