
книги / Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. 1
.pdf
|
|
Углеродные адсорбенты |
531 |
||
15 мм вод. ст.; тяга в дымовых каналах рекуператора — |
Размол среднего и крупного орешка до фракции не |
||||
7-10 мм вод. ст.; давление отопительного газа (газы ак |
более 5-10 мм осуществляется на валковой дробилке, |
||||
тивации), поступающего к горелкам, — 6-10 мм вод. ст.; |
из которой по течке попадает в барабан шаровой мель |
||||
отгрузка угля из камеры — 100-140 л/ч каждые полча |
ницы. |
|
|||
са, загрузка угля-сырца сразу после выгрузки. |
Размол угля осуществляется деревянными или |
||||
Охлажденный полуфабрикат выгружается открыва |
бакелитовыми шарами. Из шаровой мельницы угольная |
||||
нием шибера на ленточный конвейер {18) и в промежу |
пыль отсасывается вентилятором и проходит последо |
||||
точный бункер {19), после чего направляется в отделе |
вательно сепаратор и батарейный циклон, а недомол по |
||||
ние размола. |
|
течке возвращается в мельницу. Переизмельченная |
|||
Газ, образующийся в печах активации в результате |
пыль улавливается рукавным фильтром и вместе с пы |
||||
взаимодействия водяного пара с углеродом, проходит |
лью из циклона шнековым питателем подается в бун |
||||
через систему: гидравлический затвор {20)—скруббер |
кер, из которого затаривается в мешки и поставляется |
||||
{21)—вертикальный холодильник (22) и поступает в |
потребителям под маркой ОУ-А. |
|
|||
аппаратное отделение с помощью газодувки {23) через |
Осветляющий уголь марки ОУ-Б получается путем |
||||
пенный газоочиститель {24). Через гидрозатвор газ по |
выщелачивания, отмывки и отжима угля ОУ-А. Уголь |
||||
дается в газгольдер (25), откуда газы активации направ |
ная пыль из бункера передавливается сжатым воздухом |
||||
ляются на сжигание в печное отделение. |
при давлении 1,5-2,7 атм. в реактор, снабженный двумя |
||||
Древесный .уголь с размером частиц 1-10 мм через |
турбинными мешалками. В реактор предварительно |
||||
шлюзовый питатель из силоса (5) подается во вращаю |
заливается вода и подается острый пар для нагрева во |
||||
щуюся печь активации (26), где активируется водяным |
ды до 60-80 °С. Угольная пыль смешивается с водой, |
||||
паром при 850-900 °С. Активный уголь с температурой |
образовавшаяся угольная суспензия перемешивается |
||||
750-800 °С из камеры выгрузки поступает в барабан |
турбинными мешалками, после чего насосом подается в |
||||
ный холодильник (27) и далее транспортером {28) на |
реактор выщелачивания. Реактор снабжен рубашкой, в |
||||
правляется в бункер (29), из которого готовый продукт |
которую подается острый пар для нагрева реактора. |
||||
АУП фасуется в мешки. |
|
Загруженная в реактор угольная суспензия заливается |
|||
|
Давление в газовой системе |
соляной кислотой из расчета на содержание в ней ки |
|||
|
слоторастворимой золы. Процесс выщелачивания осу |
||||
Участок газовой системы |
Средние параметры |
ществляется в течение 3,0-3,5 ч при температуре |
60- |
||
80 °С и интенсивном перемешивании раствора в реак |
|||||
Камеры печей, гидрозатвор |
+Р = 5-10 мм вод. ст. |
||||
торе. После выщелачивания угольная суспензия много |
|||||
Скруббер |
- Р = 10-20 мм вод. ст. |
кратно отжимается и промывается на фильтр-прессе |
|||
Вертикальный холодильник |
- Р = 50-80 мм вод. ст. |
ФПАК-М. |
|
||
Эксгаустер (вход) |
- Р = 60-150 мм вод. ст. |
Угольная паста с влажностью не более 58 % подает |
|||
Эксгаустер (выход) |
+ Р = 160-180 мм вод. ст. |
ся в приемный бункер, сблокированный с автоматиче |
|||
скими весами и заливочной машиной, с помощью кото |
|||||
Смолоотделитель |
+ Р = 130-160 мм вод. ст. |
||||
рых затаривается в многослойные полиэтиленовые или |
|||||
Газгольдер |
+ Р = 110-120 мм вод. ст. |
||||
ламинированные полиэтиленом бумажные мешки и под |
|||||
|
|
|
маркой ОУ-Б направляется потребителю. |
|
|
3. |
Дробление и рассев. После печей уголь ленточ Фильтрат, промывные воды и вода с камер регене |
||||
ными транспортерами подается в бункер-накопитель и |
рации поступают на фильтрование неотфильтрованного |
||||
через шибера — в барабанную мельницу, где измель |
остатка пульпы. Вода с фильтр-пресса нейтрализуется |
||||
чается до кусков не более 20 мм. Из мельницы уголь по |
раствором соды и сбрасывается в канализацию. |
|
|||
течке подается на рассев, где разделяется на фракции |
Вода, используемая для охлаждения газов актива |
||||
0-1 мм, |
1,0-3,5 мм и больше 3,5 мм. Фракция более |
ции и в гидравлике, скруббере и смолоотделителе и |
|||
3,5 мм поступает на дополнительное измельчение. Ра |
содержащая некоторое количество фенолов и смол, |
||||
бочая фракция БАУ — 1,0-3,5 мм. Угольная мелочь |
собирается в отстойнике, где очищается коагуляцией с |
||||
подается в шаровую мельницу; измельченный до по |
хлоридом железа и после отжима повторно использует |
||||
рошкообразного состояния, уголь применяется для по |
ся на охлаждении газов. Потери воды за счет испарения |
||||
лучения активных углей марки МД. Готовая фракция |
компенсируются из технического водопровода. |
|
|||
1,0-3,5 мм идет на упаковку. |
|
10.3.4. Технология получения углер о дн ы х |
|
||
Технология получения осветляющих углей марок |
|
||||
ОУ-А и ОУ-Б практически идентична производству |
м олекулярн ы х сит |
|
|||
углей БАУ, за исключением использования для их про |
Прогресс в химической технологии позволил реали |
||||
изводства более крупной фракции среднего (20-50 мм) |
зовать на основе синтетических цеолитов — молеку |
||||
и крупного (50-100 мм) орешка, и дополнительных |
лярных сит (МС) процессы сепарации молекул по кри |
||||
стадий измельчения на шаровой мельнице, и выщела |
тическим размерам, очистки и осушки газовых сред, |
||||
чивания для ОУ-Б. |
|
получения веществ высокой степени чистоты, коротко |
|
|
|
|
Углеродные адсорбенты |
|
|
533 |
|||
В качестве примера в табл. |
10.21 приведены пара |
концентрации за слоем адсорбента равной 0,001 от |
||||||||
метры пористой структуры промышленных материалов |
исходной (00,001). |
|
|
|
||||||
японского (MSC) и отечественного (УМС) производст |
|
Как видно из представленных в табл. 10.22 и 10.23 |
||||||||
ва, а в табл. 10.22 — их молекулярно-ситовые свойства |
данных, по параметрам пористой структуры и по разде |
|||||||||
по модельной смеси (СН3ОН + С6Н6 + изо-С8Н18), оце |
лительным свойствам отечественные и зарубежные |
|||||||||
ненные по времени защитного действия до проскоковой |
УМС незначительно отличаются друг от друга. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.21 |
Изменение предельных объемов адсорбционного пространства ( 0 |
см3/см3) и времени защитного |
|||||||||
|
действия (0, мин) УМС из ФФС для молекул с различным критическим размером (нм) |
|||||||||
|
|
|
в процессе прогрессирующего активирования |
|
|
|||||
Обгар |
Не, |
Н20 , |
СН3ОН, |
С6н6, |
с6н12, |
Изооктан, |
СС1,, |
|
0, мин |
|
со, % |
(0,22)* |
(0,38) |
(0,44) |
(0,58) |
(0,62) |
(0,67) |
(0,68) |
Бензол |
Изооктан |
|
0,0 |
0,49 |
0,39 |
0,19 |
0,09 |
0,02 |
|
0,02 |
0,02 |
— |
— |
М |
0,57 |
0,41 |
0,20 |
0,10 |
0,02 |
|
0,02 |
0,02 |
14 |
0 |
2,2 |
0,52 |
0,44 |
0,21 |
0,13 |
0,04 |
|
0,03 |
0,03 |
21 |
0 |
3,3 |
0,54 |
0,46 |
0,25 |
0,19 |
0,05 |
|
0,04 |
0,04 |
48 |
1 |
6,5 |
0,56 |
0,49 |
0,26 |
0,23 |
0,15 |
|
0,13 |
0,14 |
58 |
5 |
* В скобках указан размер адсорбируемых молекул.
Таблица 10.22
Параметры пористой структуры образцов УМС зарубежного (Япония) и отечественного производства
|
5 |
d |
у |
у |
у |
|
Образцы УМС |
гма |
гмс |
¥ми |
Е0, кДж/моль |
||
|
г/см3 |
|
см3/г |
|
||
|
|
|
|
|
||
MSC-A |
1,10 |
1,80 |
0,21 |
0,00 |
0,13 |
— |
MSC-5A |
0,90 |
1,80 |
0,38 |
0,00 |
0,18 |
— |
MSC-B 6А |
0,88 |
1,80 |
0,38 |
0,00 |
0,21 |
— |
MSC-C 7А |
0,86 |
1,80 |
0,38 |
0,00 |
0,23 |
— |
Дробленое УМС |
0,80 |
1,12 |
0,14 |
0,01 |
0,21 |
25,08 |
Гранулированное УМС |
1,00 |
1,61 |
0,19 |
0,01 |
0,18 |
25,91 |
Сферическое УМС |
0,95 |
1,72 |
0,26 |
0,02 |
0,19 |
25,49 |
Таблица 10.23
Молекулярно-ситовые свойства в процессе разделения компонентов модельной смеси образцами углеродных молекулярных сит (УМС)
Молекулярные сита |
|
Время защитного действия (00,001), мин по |
||
СН3ОН |
с6н6 |
с8н18 |
||
|
||||
MSC-A |
20 |
Мгновенный проскок |
Мгновенный проскок |
|
MSC-5A |
61 |
76 |
Мгновенный проскок |
|
MSC-B |
35 |
168 |
Мгновенный проскок |
|
УМС-4А |
4 |
Мгновенный проскок |
Мгновенный проскок |
|
УМС-6А |
21 |
172 |
Мгновенный проскок |
|
УМС-7А |
14 |
163 |
54 |
10.3.5. П роизводст во дроблены х акт и вирован ны х |
сильвания), где выпускается до |
50 тыс. т/год угля |
из |
|
угл е й из ископаем ого сы рья ф ирм ой «К алгон К арбон |
ископаемого сырья и от 20 до 30 тыс. т/год реактивиро |
|||
К орп орей ш н » (СШ А ) |
ванного после использования. |
|
|
|
Указанная фирма — одна из старейших и ведущих |
В состав корпорации также входят: фирма «Хемви- |
|||
рон» (Бельгия), производящая до 20 тыс. т/год угля из |
||||
фирм в мире по производству активированных углей. |
||||
Суммарные производственные мощности превышают |
битуминозного угля и скорлупы кокосового ореха, и |
|||
90 тыс. т/год и загружены не более 70 %. Основное |
фирма «Дегусса» (Германия) |
выпускающая |
до |
|
производство расположено в г. Питтсбург (штат Пен |
10 тыс. т/год угля на основе торфа и древесины. |
|
534 |
Новый справочник химика и технолога |
||
Фирма не поставляет активные угли россыпью, а |
ношении 94 : 6 из бункеров (/ и 2), шнековым питате |
||
осуществляет изготовление средств и систем на их ос |
лем (3) подаются во внутреннюю полость кольцевой |
||
нове, монтаж и сервисное обслуживание, замену и пе- |
центробежной мельницы (5). Полученная композиция |
||
реснаряжение, а также утилизацию отработанного в |
из мельницы поступает на нагрев в термопечь (6), из |
||
системах материала. Себестоимость реактивированного |
которой направляется на брикетирование на термо |
||
угля, используемого для поглощения нетоксичных ве |
вальцах (7). Полученные при температуре 150 °С и дав |
||
ществ без заметной потери качества, |
не превышает |
лении ~ 100 МПа брикеты дробятся на валковой дро |
|
75 % от себестоимости свежего угля. |
|
билке (8) и рассеиваются на фракции: 0,5- 6,0 мм — |
|
В качестве исходного сырья в производстве АУ ис |
рабочая и меньше 0,5 мм — идет на возврат в качестве |
||
пользуется битуминозный ископаемый уголь с содер |
ретура в мельницу (5). Из отделения подготовки сырья |
||
жанием витринита > 80 %, влажностью < 5 %; содержа |
(4) полученная фракция направляется в загрузочные |
||
нием летучих 27-39 %, серы < 0,5 %, золы < 3,0 %; с |
бункера (10) печей карбонизации. |
||
температурой плавления >137 °С. Состав исходной |
2. |
Термообработка угольно-смоляной компози |
|
рецептуры включает 94 % битуминозного угля и 6 % |
ции. Для термообработки используются две последова |
||
каменноугольного пека, использующегося в качестве |
тельно по ходу продукта соединенные вращающиеся |
||
связующего, а также до 10 % ретура. Производство ос |
муфельные печи длиной 50 м, обеспечивающие плав |
||
новано на использовании типовых технологических мо |
ный и медленный нагрев материала до 900 °С без непо |
||
дулей единичной производительностью до 10 тыс. т/год |
средственного контакта теплоносителя и продукта. По |
||
по готовому продукту. |
|
следнее способствует формированию прочного скелета |
|
Получение, переработка и перемещение продукто |
угля-сырца из высокореакционного углеродсодержаще |
||
вых переделов осуществляется по непрерывной техно |
го материала, использование которого в условиях оте |
||
логической цепочке, исключающей их контакт с окру |
чественных промышленных технологий не представля |
||
жающей средой в условиях полной герметизации |
ется возможным. Рабочая фракция из бункера (10) шне |
||
аппаратуры. Эксплуатация агрегатов технологической |
ковым питателем (11) подается во внутреннюю полость |
||
цепочки осуществляется в полном автоматическом ре |
первой барабанной печи (12), пройдя которую перехо |
||
жиме. |
|
дит во вторую. На выходе из второй печи раскаленный |
|
Технологическая схема модуля представлена на |
продукт поступает в охлаждающий барабан (13), в ко |
||
рис. 10.22 и включает следующие стадии: |
тором его температура снижается до нормальной и далее |
1.Подготовка исходной рецептуры и получение рапо герметичному трубопроводу направляется в загру
бочей фракции. Исходные компоненты — битуминоз |
зочный бункер (18) печей активации. Летучие продукты |
ный уголь и каменноугольный пек — в весовом соот |
деструкции из внутренней полости печи направляются |
Рис. 10.22. Технологическая схема получения активных углей:
1 , 2 — бункеры ; 3 ,1 1 — ш нековы е питатели; 4 — отделение дробления; 5 — центробеж ная мельница; 6 — термопечь; 7 — термовальцы ; 8 — валковая дробилка; 9 — грохот; 1 0 ,1 8 — загрузочны е бункеры ; 12 — барабанная печь;
13, 2 0 — охлаж даю щ ие барабаны ; 14 — печь дож игания; 15 — бойлер; 16 — ск руббер мокрой очистки; 17 — ды мовая труба;
19 — печь Г ер есю ф а; 21 — o i делен и е рассева; 2 2 и 23 — ф о х о гы ; 2 4 — расфасовка
|
Углеродные адсорбенты |
535 |
|
в печь дожигания {14) и далее вместе с отходящими |
делиях угля. Используемая технология реактивации |
||
дымовыми газами из печей карбонизации (72) посту |
схематически представлена на рис. 10.23. |
|
|
пают в бойлер (75) для утилизации тепла. После бойле |
Отработанный после использования в средствах |
||
ра дымовые газы подвергаются обработке диспергиро |
очистки уголь из загрузочного бункера (7) переносится |
||
ванным раствором соды в скруббере мокрой очистки |
в промежуточную емкость (2), в которой производится |
||
(76) и через дымовую трубу (77) выбрасываются в ат |
его промывка горячей водой. Образующиеся сточные |
||
мосферу. |
воды направляются в отстойник {3) и далее осветлен |
||
3. |
Активирование угля-сырца. Для активирова |
ные воды поступают в два последовательно соединен |
|
ния угля используются модернизированные шахтные |
ных адсорбера {4 и 5) с АУ для удаления растворенных |
||
вращающиеся девятиполочные печи Гересгофа (19) |
в воде примесей, затем очищенные воды сбрасываются |
||
цилиндрической формы диаметром около 6 м и высо |
в реку. Промытый уголь из емкости (2) после обезво |
||
той 18 м. Во внутренних полостях полок расположены |
живания на вакуумных фильтрпрессах (6) направляется |
||
газовые горелки, управление тепловыми режимами |
в многополочную шахтную печь (7), в которой подвер |
||
работы которых осуществляет компьютер, что обеспе |
гается парогазовой реактивации. После охлаждения в |
||
чивает высокую точность регулирования температуры. |
охлаждающем барабане {8) реактивированный уголь |
||
Продолжительность пребывания продукта в печи — от |
помещается в бункер {9) для последующего использова. |
||
3 до 24 ч, после чего уголь поступает в охлаждающий |
ния. Образующиеся в процессе реактивации угля газы |
||
барабан (20), на выходе из которого, направляется в |
поступают в мокрый скруббер {10) для нейтрализации |
||
отделение рассева {21). Производительность печи Ге |
дисперсией содового раствора (77). Твердые продукты |
||
ресгофа составляет не менее 5000 т/год, что соответ |
взаимодействия направляются в распылительную су |
||
ствует примерно 5-6 печам «СРЕП» с внутренним |
шилку (72), где происходит их осаждение, фракциони |
||
обогревом, используемым в отечественной промыш |
рование и сбор. Газовая составляющая после доочистки |
||
ленности. |
на фильтрах тонкой очистки {14) вентилятором высоко |
||
4. |
Рассев и упаковка продукта. На стадии рассева |
го давления (75) через дымовую трубу (76) сбрасывает |
|
и упаковки задействовано наибольшее количество пер |
ся в атмосферу. |
|
|
сонала, так как на ней собираются все материальные |
В качестве примера а табл. 10.24 представлено со |
||
потоки от всех технологических модулей. Стадия пол |
поставление некоторых характеристик отдельных типов |
||
ностью автоматизирована, предусмотрена полная гер |
АУ, производимых из ископаемого угля на отечественных |
||
метизация грохотов (22 и 23), трубопроводов, операций |
предприятиях и близких им по фракционному составу и |
||
расфасовки {24) и упаковочных устройств, а также до |
назначению в «Калгон Карбон Корпорейшн» (ККК). |
|
|
полнительная изоляция помещения (27). |
Как видно из представленных данных, некоторые |
||
Из |
50 тыс. т/год производимого угля примерно |
различия в качестве отечественных углей обусловлены |
|
10 тыс. т обрабатывается кислотой для снижения до |
незначительно меньшей степенью развития объемов |
||
минимума зольности угля. |
микропор и большим содержанием зольных элементов, |
||
Параллельно с основным производством АУ на |
что в первую очередь обусловлено типом использован |
||
фирме производится реактивация отработанного в из |
ного сырья. |
|
Рис. 10.23. Технологическая схема реактивации отработанного адсорбента в средствах очистки:
1 , 9 — |
бункеры ; 2 — пром еж уточная емкость; 3 — отстойник; 4 , 5 — адсорберы ; 6 — фильтр -пресс; 7 — ш ахтная печь; |
|
8 — охлаж даю щ ий барабан; 10 — мокрый скруббер; 11 — нейтрализатор; 12 — распы лительная суш илка; |
13 |
— камера выгрузки; 14 — фильтр тонкой очистки; 15 — вентилятор вы сокого давления; 1 6 — ды м овая труба |