книги / Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности

ной технологии достигается большая удельная производитель­ ность печи.для активации угля.

Для внедрения этой технологии в производство подобран объект ^применительно к которому разработаны:

- временный технологический регламент на производство пылевидных и мелкозернистых активных углей и тепловой энер­

ростях пневмотранспорта.

Объём производства был выбран исходя из существующей мощности котельного агрегата ТП-35 (?5 т пара/час ).В этом случае при работе котла на полную мощность за счет сжига­ ния газообразных продуктов активирования и отхода угольной пыли годовая производительность агрегата по активному углю составляет 10 тыс.тонн, до тепловой энергии - 388 тыс.Гкал. Производство рассчитано на использование бурых углей

Агулакского местррождения Каванского буроугольного бас­ сейна. Строив льство проектируемого производства предус­ матривается путем пристройки корпуса к котельному цеху Минкушской ТЭЦ.Размеры пристройки и её конфигурация оп­ ределяются потребностью технологической планировки,нали­ чием свободной территории,обеспечением подъездов в при­ стройке в увязке с существующими дорогами. Для доставки

дено технико-экономическое обоснование строительства производства активных углей и получения энергетического

активных углей на проектируемом объекте. Предполагается в 1982-83 гг . завершить рабочее проектирование^ в 1984г. начать строительство установки.

Каковы дальнейшие перспективы внедрения этой техноло­ гии?

Мы полагаем,что эту технологию целесообразно внедрить для производства пылевидных полифракционных активных уг­ лей из буроугольных полукоксов,получаемых из КанскоАчинских бурых углей на агрегатах ЭТХ и ТЕКУ. Дело в том, что уже в 1983 году намечается пуск агрегата ЭТХ-175 в г.Красноярске,где будет получаться ежегодно около 400 тыс. тонн пылевидного полукокса в год. Это полукокс будет сжигаться в топках котлов. Фракционный состав полукокса таков,что в нем содержится более lOfo частиц крупнее

100 микрон. Нашими исследованиями показано,что из таких фракций полукокса можно получать пылевидный активный уголь с удовлетворительными свойствами при значительно меньших затратах,чем по существующей технологии.Следова­ тельно,необходимо ставить вопрос о создании при агрегате

72

УДК 661.183*2

О'.И.Мазина, В.К.Куков, В.Е.Раковский

ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ТРЕБОВАНИЙ К ТОРФАМ КАК ИСХОДНОМУ СЫРЬЮ

ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТОВ

Ископаемые топлива,в том числе торф,наряду с древеси­ ной,являются основным сырьевым источником для производст­ ва адсорбентов. Своеобразие физических и химических свойств торфа,преобладающее содержание в его составе ор­ ганических полифункциональных кислородсодержащих соеди­ нений,высокая реакционная способность последних,пластич­ ность и хорошая формуемость торфа делают его одним из на­ иболее перспективных видов сырья для производства угле­ родных адсорбентов с разнообразными физико-химическими свойствами. Хотя торф в ряде стран используется для про­ мышленного производства^ литературе практически отсут­ ствуют требования к торфу как сырью для производства ад­ сорбентов. В публикациях данные о применении торфа для получения адсорбентов приводятся без обоснования выбора сырья /1 - 5 /.

В то же время,Практика использования торфа для полу­ чения указанных материалов показала необходимость уста­ новления зависимости физико-химических свойств адсор­ бентов от химического и ботанического состава торфа,сте­ пени его гумификации и физической структуры.Многообра­

74

зие торфов, сложность их химического состава,пестрота строения торфяной залежи значительно затрудняют использо­ вание торфа и требуют выработки определенных критериев их оценки.

С этой целью было изучено влияние ботанического и хи­ мического состава торфа и степени его разложения на физи­ ко-химические характеристики адсорбентов,получаемых наи­ более' распространенными способами активирования.В качест­ ве объектов исследования использованы как низинные,так и верховые торфа,однако основное внимание было уделено вер­ ховым торфам,как менее зольным.

Ранее были опубликованы результаты исследований для адсорбентов,получаемых методами пароводяной активации /6 ,7 / . При изучении широкой гаммы верховых торфов преиму­

щественно пушицевой группы (пушицевый,пушицево-сфагновый, сфагново-пушицевый,сосново-пушицевый), типичных предста­ вителей низинных торфов (древесный,тростниковый,осоко­ вый),а также некоторых переходных (шейхцериевый,березовый переходный) было показано,что по адсорбционной способности и прочности оптимальными характеристиками обладают актив­ ные угли из верховых торфов высокой степени разложения,ко­ торые отличаются более высокой адсорбционной способностью по метиленовому голубому и бензолу и более высокой прочностью.Из низинных торфов рекомендован осоковый,некоторые месторождения которого характеризуются небольшой зольно­ стью.

В развитие этих работ нами установлены соотношения между адсорбционными характеристиками угля и содержанием отдельных ботанических составляющих в торфе. Так,на рис.1 представлена зависимость между содержанием в торфе сфаг­ новых мхов и адсорбционной способностью угля в отношении метиленового голубого. Очевидно,что наблюдается прямая зависимость между данными величинами,причем тенденция уве­ личения адсорбции с повышением содержания сфагновых мхов более отчетливо проявляется для углей с относительно не­ большим обгаром (30%от массы органического вещества по­ лукокса) - кривая I . Таким образом,в зависимости от со­ держания в торфе сфагновых мхов можно получать адсорбен-

75

Рио. I.Зависимость адсорбционной способности угла пароводяной ак­ тивации по метиленовому голубому от оодержания в торфе офагновых

ты с различными адсорбционными характеристиками. В част­ ности, для получения осветляющих углей целесообразно при­ менять торф с повышенным содержанием сфагновых мхов,сфаг- ново-пумицевого иди пушицево-сфагнового вида.

Наиболее актуальным представляется вопрос обоснования выбора торфяного, сырья для получения адсорбентов сернисто- п а е в о й активацией. С этой целью было выполнено исследо­ вание процессов взаимодействия активирующих солей с раз­ личными по составу и строению полимерными и индивидуаль­ ными соединениями. С использованием методов термического и хроматографического анализов изучен процесс термическо­ го распада торфов различного ботанического состава,их ком­ понентов,природных полимеров «моделирующих компоненты тор­ фа и органических соединений,обладающих структурными эле­ ментами, присущими органическому веществу торфа. На основа-

76

нии подученных экспериментальных данных установлено,что при термическом распаде в присутствии сернистых солей калия наиболее реакционноспособными являются полифункциональныа кислородсодержащие соединения,содержащие функци­ ональные группы у соседних углеродных атомов «причем тер­ мический распад с образованием газообразных продуктов идет тем интенсивнее,чем больше содержание кислорода в исходном веществе. Существующая в литературе точка зре­ ния / I / о реакциях,обеспечивающих формирование пористой структуры в процессе сернис'токалиевой активации,основы­ валось на признании главенствующей роли процессов дегид­ рогенизации органичевких соединений с образованием серо­ водорода. Выполненные работы показали,что решающую роль играют не сами по себе реакции отщепления водорода, а процессы распада кислородсодержащих соединений,у кото­ рых в результате дегидрогенизации происходит относитель­ ная перегрузка отдельных участков молекулы кислородом, что обуславливает падение термической стабильности пос­

последовательность процессов выделения сероводорода и углекислоты для большинства исследованных продуктов.

На рис«2 представлены кривые ТА пуоицево-сфагнового торфа в присутствии смеси активирующих солей.На кривой ДТГ идентифицируется максимум выделения HgS при 230°С

и соответствующий ему эндозффвкт при 225°С на кривой ДГА, которые подтверждаются данными хроматографического ана­ лиза выделяющихся газов, фиксируемый на кривых процесс выделения сероводорода сопровождается несколько запазды­ вающим процессом термической деструкции кислородсодержа­ щих участков с обильным выделением COg при 260°С.

Данные по термическому распаду различных по строению торфов и органических соединений в присутствии активиру­ ющих соединений свидетельствует,что падение термической стабильности и увеличение выхода углекислоты тем выше, чем больше кислорода в исходном веществе. Если в послед­ нем не содержится кислород,добавка активатора не оказы-

77

377-

вает влияния на процесс терыолиза.

Экспериментальный материал,полученный на большом коли­ честве образцов торфа и модельных веществ,обработанный математически,позволяет получить уравнения регрессии и установить корреляцию между составом исходного продукта и характером процесса деструкции. Так,зависимость выхода сероводорода от содержания в исходном веществе водорода

=0,75, можно сделать заключение,что корреляция между со­ держанием водорода и выходом H^S не установлено. В то же время аналогичное уравнение зависимости выхода сероводо­

78

ческим составом.Б коночном итого определяющими факторами при выборе оырья будут ботаническая характеристика торфа

истепень его разложения.

Всвязи с вышесказанным были изучены характеристики углеродистых продуктов широкой гаммы торфов различного ботанического состава и степени разложения и установле­ ны зависимости физико-химических свойств й выхода угля от степени разложения исходных торфов.

Ю 20 30 W 50 60 Ц %

Из рис.За видно,что максимальный выход угля соответ­ ствует степени разложения 4 0 ^ ,снижение выхода угля при увеличении степени-разложения выше 4С$,по-видимому, объясняется отрицательным действием битумов,которые не принимают участия в формировании пористой структуры уг­ ля и образования его углеродистого вещества.Изменение прочности от степени разложения подчиняется аналогичной

80