Установка для получения активного угля

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ(72) Автор Чащин Олег Леонидович(57) Установка для получения активного угля, включающая, по меньшей мере, один цилиндрический обогреваемый корпус, патрубки подачи исходного материала и выгрузки готового продукта, расположенные соответственно в верхней и нижней частях корпуса,патрубок подачи активирующего агента, расположенный в нижней части корпуса, распределитель активирующего агента, расположенный выше патрубка подачи активирующего агента, и патрубок отвода газов, образующихся в процессе активации, отличающаяся тем, что распределитель активирующего агента выполнен в виде источника упругих волн и соединен с патрубком подачи активирующего агента. 63322010.06.30 Полезная модель относится к установкам для получения активного угля и может быть использована в ряде отраслей промышленности, нуждающихся в активных углях технологического и экологического назначения, например в энергетике, химической, металлургической, пищевой, фармацевтической и других отраслях. Полезная модель также может найти применение для реактивации отработанных углеродных сорбентов и термической обработки материалов. Известна установка для получения активного угля, включающая цилиндрический обогреваемый корпус, патрубки подачи исходного материала и выгрузки готового продукта, расположенные соответственно в верхней и нижней частях корпуса, патрубок подачи активирующего агента, расположенный в нижней части корпуса, распределитель активирующего агента в виде конуса, расположенный выше патрубка подачи активирующего агента, и патрубок отвода газов, образующихся в процессе активации 1. Недостатком известной установки является сложность изготовления и эксплуатации, а также высокая энергоемкость. Известна также установка для получения активного угля, включающая цилиндрический обогреваемый корпус, патрубки подачи исходного материала и выгрузки готового продукта, расположенные соответственно в верхней и нижней частях корпуса, патрубок подачи активирующего агента, расположенный в нижней части корпуса, распределитель активирующего агента в виде распределительной решетки, расположенный выше патрубка подачи активирующего агента, и патрубок отвода газов, образующихся в процессе активации 2. Недостатками известной установки являются высокая энергоемкость и низкая производительность. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание установки для получения активного угля, простой по конструкции и обеспечивающей снижение энергозатрат и сокращение времени процесса активации. Поставленная задача решена тем, что в установке для получения активного угля,включающей, по меньшей мере, один цилиндрический обогреваемый корпус, патрубки подачи исходного материала и выгрузки готового продукта, расположенные соответственно в верхней и нижней частях корпуса, патрубок подачи активирующего агента, расположенный в нижней части корпуса, распределитель активирующего агента,расположенный выше патрубка подачи активирующего агента, и патрубок отвода газов,образующихся в процессе активации, распределитель активирующего агента выполнен в виде источника упругих волн и соединен с патрубком подачи активирующего агента. В качестве источника упругих волн могут быть использованы различные акустические излучатели, работающие в диапазоне частот от 8 до 170 кГц, например механические (газоструйные генераторы, свистки), преобразующие кинетическую энергию струи жидкости или газа в акустическую. Они относительно дешевы, просты по конструкции и в эксплуатации. Такие излучатели при излучении в газовых средах имеют относительно высокую эффективность и мощность излучения их КПД составляет до 50 при мощности от нескольких ватт до десятков киловатт. Воздействие упругими волнами на активирующий агент, которым может быть водяной пар, кислород, воздух, углекислый газ или смесь этих газов, вызывает его турбулизацию с ускорением процессов тепломассобмена в несколько раз, что способствует ускорению процесса активации. Кроме того, в активирующем агенте под воздействием упругих волн образуются кавитационные пузырьки, при захлопывании которых возникают сферические ударные волны, что также способствует ускорению процесса за счет повышения объема вскрытых пор и улучшения капиллярной структуры угля. На фигуре представлена установка для получения активного угля в разрезе. Установка для получения активного угля включает в зависимости от требуемой производительности несколько или один обогреваемый цилиндрический корпус 1, изготов 2 63322010.06.30 ленный из кварцевой трубы, заключенной в теплоизоляционный кожух с электронагревательным элементом 2. В верхней части корпуса 1 расположен патрубок подачи исходного материала 3, а в нижней - патрубок выгрузки готового продукта 4 и патрубок подачи активирующего агента 5, который соединен с источником упругих волн 6. Установка также включает патрубок для отвода газов, образующихся в процессе активации 7. Установка для получения активного угля работает следующим образом. Исходный материал, например древесный дробленый уголь, через патрубок подачи исходного материла 3 поступает в корпус 1. Опускаясь вниз под действием силы тяжести, уголь проходит через три условные зоны предактивационную, активационную и послеактивационную. За время продвижения сырья в предактивационной зоне происходит его обезвоживание и предварительный нагрев за счет тепла газов, образующихся в процессе активации, тут же происходит термическое разложение смолистых веществ, содержащихся в обрабатываемом материале, на летучие газы и их удаление через патрубок для отвода газов, образующихся в процессе активации 7. Эти физико-химические процессы, протекающие с поглощением тепла, позволяют уменьшить энергозатраты процесса активации на нагрев сырья и значительно снизить температуру газов, образующихся в процессе активации, для их последующей утилизации в качестве вторичных энергоресурсов. После предактивационной зоны очищенный и разогретый уголь попадает в зону активации с температурой 850-900 С, где подвергается окислительному воздействию активирующего агента, например перегретого водяного пара, вырабатываемого парогенератором(на фигуре не показан) и подаваемого противотоком через патрубок подачи активирующего агента 5 в корпус 1. Для ускорения процесса активации за счет турбулизации и интенсивного перемешивания пара, на него воздействуют упругими волнами, для чего патрубок подачи активирующего агента 5 соединен с источником упругих волн 6, например свистком, генерирующим упругие волны в диапазоне 15-100 кГц, в котором источником упругих волн является механическая энергия потока самого пара. Эффективность взаимодействия пара и зерен древесного угля и, следовательно, ускорения процесса обуславливается равномерностью распределения пара между частицами за счет его турбулентной диффузии под воздействием упругих волн по всему объему обрабатываемого угля. При любом расположении частиц угля газ поступает в пустоты между ними и контактирует со всей поверхностью каждой частицы за исключением точек соприкосновения частиц друг с другом. Кроме того, за счет вышеназванных свойств пара дополнительно обеспечивается возможность принудительного удаления газов, образующихся в процессе активации и снижающих скорость протекания процесса активации. Далее готовая продукция (активный уголь) поступает в послеактивационную зону, где подвергается предварительному охлаждению активирующим агентом, например водяным паром, тем самым разогревая пар до температуры зоны активации (перегретый водяной пар). Постепенно продвигаясь к патрубку выгрузки готового продукта 4, активный уголь достаточно охлаждается и поступает в устройство выгрузки (на фигуре не показано), производящее дозируемую выгрузку готовой продукции в приемную емкость холодильника(на фигуре не показано) для последующего конечного ее охлаждения и переноса в упаковочную тару. Газы процесса активации отводятся в охлаждающее устройство (на фигуре не показано) для последующей утилизации в качестве вторичных энергоресурсов. Предлагаемая установка компактна и проста в изготовлении и эксплуатации и предназначена для организации маломасштабного (малотоннажного) промышленного производства высококачественных углеродсодержащих сорбентов различных марок как в стационарном, так и в мобильном варианте. Установка работает в непрерывном режиме. Энергозатраты на получение 1 кг активированного угля составляют 3-5 кВт/ч в зависимости от производимой марки. Основные марки получаемых активных углей - БАУ по ГОСТ 6217-74 и ОУ по ГОСТ 4453-74. Возможно также изготовление углей с нужными потреби 3 63322010.06.30 телю физико-химическими показателями. Кроме того, возможно получение разнообразных марок других зерненых или гранулированных активированных углей - торфяных, каменноугольных или косточковых. Основными преимуществами предлагаемой установки, полученными за счет снабжения ее источником упругих волн, что обеспечило циркуляцию и равномерное распределение активирующего агента в объеме обрабатываемого материала, являются высокая эффективность взаимодействия активирующего агента и обрабатываемого материала максимально полное использование активирующего агента возможность принудительного удаления газов, образующихся в процессе активации,снижающих скорость протекания процесса активации, перегретым паром значительная экономия энергоресурсов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4