Производство активированного угля производительностью 1440 ТОНН В ГОД ACP-1440

Основные характеристики активированного угля, и его пористость зависят от исходного сырья и способов его переработки. Но начинается производство с одних и тех же технологических процессов. Сначала сырье подвергают карбонизации – обжигу при отсутствии воздуха в печах. На этом этапе получается уголь плохого качества из-за очень мелких пор, но зато приобретается прочность и первичную пористость.

Рис. 1 Печь активации карбонизированного угля  

Рис. 2

Рис. 2-3  Печи карбонизации и активации древесного угля

Древесный уголь - твёрдый пористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха. Древесный уголь является бездымным, без запаха, незагрязненным, а время горения его в три раза дольше обычного угля. Содержание углерода достигает 85% и выше, а калорийность составляет 7000-9000 килокалорий (различные материалы содержат различный уголь, соответственно и различную калорийную ценность). Древесный уголь применяется в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, чёрных и цветных металлов, активированного угля и т. д., а также как бытовое топливо. Удельная теплота сгорания брикета 9000 ккал/кг. В цветной металлургии древесный уголь используется в качестве покровного флюса, под которым производится плавка многих цветных металлов. Кроме того, древесный уголь используется при производстве кристаллического кремния в качестве восстановителя, а также при производстве сероуглерода и активированных углей. Применяется для получения алюминия, бора и т.д.; в производстве чистого кремния, который используется для получения полупроводников; в химической промышленности; как каминное топливо (за рубежом) и т.д. В металлургии, например, как восстановитель (в древесном угле большое содержание углерода). В производстве стекла, хрусталя, красок, электродов, пластмасс. Большое распространение древесный уголь получил в и т.п. устройств, так как в отличие от обычного топлива (например: дров), древесный уголь не образует дыма и открытого пламени, если правильно производить розжиг, а дает только необходимую температуру - жар. Причем для приготовления различных блюд не требуется ждать, когда дрова перегорят - ведь древесный уголь это уже готовое топливо. В общем, для производства древесного угля используются углевыжигательные печи. Основной идеей является сжигание древесины без кислорода. Этот процесс еще называют пиролизом.

Фракции угля 4-10 мм подвергают активации, которая выполняется двумя способами: парогазовым и химическим. В первом случае активированный уголь подвергается обработке водяным перегретым паром (800-1000 градусов). Уголь при этом приобретает необходимую пористость, развивается его удельная поверхность. В результате обгара активированный уголь значительно снижает свою массу. Сегодня широко используют прием, когда в аппарат вместе с паром подают небольшое количество кислорода. Под его воздействием часть угля загорается, поднимая температуру. Активированный уголь получают путём удаления из угля-сырца смолистых веществ и развития разветвлённой сети пор. Это достигается активированием карбонизированных гранул, полученных на основе древесных углей, действием газов-окислителей (перегретые пары H₂O, CO₂) при высоких температурах; при этом возникают тем более крупные поры, чем больше обгар угля. В зависимости от того, какую марку угля  необходимо получить, меняется напор воды и время активации угля в печи. В процессе активации развивается необходимая пористость и удельная поверхность, происходит значительное уменьшение массы твердого вещества, именуемое обгаром.

В настоящее время активированный уголь, в основном выпускается в следующих формах:

·         порошковый активный уголь,

·         гранулированный (дробленый, частицы неправильной формы) активный уголь,

·         формованный активный уголь,

·         экструдированный активный уголь,

·         ткань, пропитанная активным углем.

Порошковый активированный уголь имеет частицы размером менее 0,1 мм (более чем 90 % общего состава). Порошковый уголь используется для промышленной очистки жидкостей, включая очистку хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. После адсорбции порошковый уголь должен быть отделен от очищаемых жидкостей посредством фильтрации.

Гранулированный активированный уголь частицы размером от 0,1 до 5 мм (более чем 90 % состава). Гранулированный активный уголь используется для очистки жидкостей, в основном для очистки воды. При очистке жидкостей активный уголь помещается в фильтры или адсорберы. Активные угли с более крупными частицами (2-5 мм) используются для очистки воздуха и других газов.

Формованный активированный уголь – это активированный уголь в форме различных геометрических фигур, в зависимости от области применения (цилиндры, таблетки, брикеты и т. д.). Формованный уголь используется для очистки различных газов и воздуха. При очистке газов активный уголь также помещается в фильтры или адсорберы.

Экструдированный уголь выпускается с частицами в форме цилиндров диаметром от 0,8 до 5 мм, как правило, импрегнируется (пропитывается) специальными химическими веществами и применяется в катализе.

Ткани, пропитанные углем выпускается различных форм и размеров, наиболее часто применяются для очистки газов и воздуха, например в автомобильных воздушных фильтрах.

Свойства активных углей, их пористая структура, форма и размер частиц определяют области их применения.

Активация водяным паром представляет собой окисление карбонизованных продуктов до газообразных в соответствии с реакцией - С+Н₂О -> СО+Н₂; или при избытке водяного пара - С+2Н₂О -> СО₂+2Н₂.

Суть процесса активации состоит в подборе такого сырья и таких параметров подготовки, карбонизации и активации, которые обеспечили бы при окислении сырья и минимальном обгаре образование оптимального объема пор и эффективного развития адсорбционной активности.

БАУ-А - активированный древесный уголь (ГОСТ 6217-74), изготавливаемый преимущественно из древесины березы, обладающей высокими прочностными свойствами. Из-за высокой степени микропористости угля БАУ-А, всего 1 грамм активированного угля имеет площадь поверхности до 1500 квадратных метров.

РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ ИЗ БЕРЕЗЫ 

(ТЮМЕНСКАЯ / КУРГАНСКАЯ ОБЛАСТЬ) 

Древесный уголь относится к 4-му классу опасности - малоопасное вещество. Предельно допустимая концентрация аэрозоля древесного угля в воздухе рабочей зоны - 6 мг/м3. При пересыпании активного древесного дробленого угля выделяется угольная пыль. Пыль активного угля не ядовита, но при попадании в больших количествах в легкие человека вызывает заболевания. Предельно допустимая концентрация (ПДК) угольной пыли в воздухе рабочих помещений - 10 мг/м3. Пыль активного угля с воздухом образует взрывоопасные смеси, минимальное взрывоопасное содержание кислорода - 14% (по объему), поэтому необходимо использовать систему пылеудаления. Активированный уголь относится к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Гранулированный активированный уголь. Гранулированный активированный уголь - активированный уголь с частицами (гранулами) неправильной формы крупнее 0,18 мм, в российской терминологии - дробленый активный уголь. Гранулярный состав активированного угля - главная характеристика, определяющая марку и применение активного угля. Вторая важнейшая составляющая - материал из которого изготовлен активированный уголь. Гранулированный (дробленый) активированный уголь применяется, как правило, в водяных фильтрах с неподвижным слоем сорбента.

МАРКИ АКТИВИРОВАНЫХ ДРЕВЕСНЫХ УГЛЕЙ И ОБЛАCТИ ПРИМЕНЕНИЯ

БАУ-А (ГОСТ 6217-74)

Активный уголь БАУ-А изготовлен только из древесины березы при температуре 800 – 950°С с последующим дроблением. Уголь представляет собой пористый материал, состоящий в основном из углерода. Имеет сильно развитую структуру, широкий диапазон пор и значительную величину удельной поглощающей поверхности. БАУ-А применяется в фильтрах, для очистки воды, в производстве вино-водочной продукции, а также в медицине для очистки различных растворов.

·  очистка и подготовка питьевой воды;

·  снаряжение бытовых и промышленных фильтров;

·  ликёро-водочное производство;

·  очистка пиво-безалкогольной продукции и минеральной воды;

·  очистка питательной воды ТЭЦ и АЭС

БАУ-МФ (ГОСТ 6217-74)

·  локальная очистка питьевой воды,

·  снаряжение бытовых фильтров;

·  очистка физрастворов от органических примесей,

·  в качестве кормовой добавки при кормлении животных и птиц

ДАК (ГОСТ 6217-74)

·  очистка парового конденсата от масла и других примесей (электроэнергетика);

·  аквариумная водоочистка;

·  очистка сточных вод от нефтепродуктов и других органических соединений;

·  очистка оборотных вод в гальванических производствах

АУП (ТУ 6-16-2401-80)

·  для очистки воды на водоочистных станциях;

·  для изготовления электродов в элементной области электротехнической промышленности;

·  для очистки дымовых газов при сжигании мусорных отходов,

·  эффективное применение в качестве удобрения и в качестве кормовой добавки при кормлении животных и птиц.

ОУ-А ТУ 6-16-2401-80

·  очистка и изготовление медикаментов;

·  предприятия фармацевтической промышленности;

·  очистка сиропов сахарной промышленности;

·  осветление соков

УГЛИ АКТИВИРОВАННЫЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УГЛЯ

АКТИВНЫЙ ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ

Активный (активированный) Древесный уголь произведен по ГОСТу 6217-74 из экологически чистой древесины твердых лиственных пород березы и представляют собой гранулы черного цвета определенных фракций. Термическая активация древесного угля способствует формированию высокоразвитой удельной поглощающей поверхности зерна, за счет образования большого количества пор различных размеров.
   
    В процессе активации в угле образуются макро-, мезо- и микропоры. Макро и мезопоры составляют наибольшую часть поверхности активированного древесного угля. Древесные угли характеризуются высокой пористостью (до 1,8–2,0 см3/г) и широким распределением пор по размерам. Размеры пор колеблются от 2 нм для микропор (удельная поверхность порядка 1000 м2/г) до 500 нм и более для макропор (удельная поверхность около 0,5 м2/г).
   
    Благодаря наличию развитой системы пор, активные древесные угли обладают повышенной сорбционной емкостью. Разные по размерам поры адсорбируют различные типы молекул. Микропоры хорошо адсорбируют молекулы небольшого размера, а мезопоры адсорбируют более крупные органические молекулы. Активный Древесный уголь представлен несколькими марками со следующими техническими характеристиками:

    Предлагаемые марки древесного активированного угля рекомендуется применять в следующих приложениях:

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ ACP-1440

   ПОЛНОСТЬЮ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ - КОНТРОЛЬ АСУ ТП

ВСЕ РОТОРНЫЕ ПЕЧИ ВЫЛОЖЕНЫ ВНУТРИ КЕРАМИЧЕСКИМ ОГНЕУПОРОМ

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Технология производства древесного угля для последующей активации

Участок карбонизации. Дрова или тонкомер поступают на окорочный станок для очистки древесины от коры, а далее в цех карбонизации и загружаются на транспортер дисковой дробилки R0, после дробления необходимая фракция идет c помощью транспортера в бункер R1. Далее шнековыми транспортерами R2 и R3 измельченное сырье попадает в печь карбонизации роторного типа R4. Печь карбонизации работает на природном газе R10, A19 (опция - дизель). Она также оснащена камерой для угольной пыли R11 и вентилятором рециркуляции R12. Угольная пыль вместе с топочными газами проходит через теплообменник R13 и вентилятором R17 поступает на газоочиститель R18 и далее через дымовую трубу R22  в атмосферу. Полученный карбонизированный уголь обладает высокой температурой и его необходимо охладить. Охлаждающий транспортер R5 служит для этой цели. В качестве холодильного агента используется вода, которая подается из цистерны R23 с помощью насоса R26. Карбонизированный уголь доведенный до нормальной температуры по двухстороннему желобу R6 поступает в промежуточный бункер R7. Шнеками R8 и R9 древесный уголь попадает в печь активации роторного типа A1, которая работает на газовой горелке A19  (опция - дизель). Горячий активированный уголь через охлаждающий транспортер A2  поступает на ковшовый элеватор A3. В качестве холодильного агента используется вода, которая подается из цистерны A11 с помощью насоса A14. В печи карбонизации проходит первичное выжигание органики и карбонизация. Через установленный технологией промежуток времени карбонизированное сырьё достают из печи. Готовый древесный уголь укладывают на фасовочные столы для остывания. Новое сырьё загружают в печи. Далее уголь поступает на  склад временного хранения.

Технология производства активированного угля

Технология производства предусматривает получение активированных углей гранулированных из угля древесного высшего и первого сорта. Древесный уголь поступает в бункер, далее по элеватору поступает в дробилку, где измельчается до заданного технологией размера (1-3,6 мм БАУ-А). Из дробилки подаётся на сепаратор тонкой очистки, выделяющееся угольная пыль вентилируется. Далее уголь необходимой фракции поступает в бункер №2 и по элеватору №2 в печь активации. В печи измельченный угль активируется паром. Пар поступает из парогенератора. Осуществление контроля и регистрации температуры в 3-х точках расположенных по длине печи. По истечении заданного технологией периода времени, необходимо достать активированный угль. Стабилизация активного угля происходит в специальной охлаждающей системе. Активированный уголь остывает и подаётся в участок упаковки. Далее уголь дозируется и фасуется в мешки. Осуществление проверки качества продукции в текущем режиме. Погрузчиком активированный уголь, отвозят на склад готовой продукции.

Примечание №1

Возможно опционально осуществить на сите тонкой очистки отбор отходов дробления (размер фракции менее 1 мм) и передача их для получения порошка ОУ-А. Далее подача оставшегося от дробления БАУ-А готового продукта на измельчение в порошок ОУ размером фракции менее 100 мкм. Упаковка  в мешки.

Режим работы, производительность и количество персонала

Завод ACP-1500

Производительность и персонал

Сырьем для производства активного угля является лиственный баланс твердых пород. Полезный выход активированного угля с учетом потерь на измельчение и обгар составляет 13% (БАУ-А), 14% (ДАК) от исходного сырья (баланс древесный). Выход активированного угля составляет около 50% от древесного угля. Отходы измельчения исходного сырья являются товарной продукцией и реализуются непосредственно производителем активного угля. 

Режим работы: 24 часа в сутки 335 дней в году. 1 месяц на осмотр и планово-предупредительный ремонт.

Для 1 тонны карбонизированного угля необходимо примерно: 5-7 м3 березы (БАУ-А, ОУ-В) или других твердых пород, кроме хвойных (ДАК).

Производительность древесного угля ГОСТ 7657-84 марки А: около 7 тонн в сутки.

Производительность активированного угля БАУ-А: 3,85 тонны в сутки.

Персонал в смену: 4-5 человек. Рекомендуется: главный технолог - 1 чел., управляющий – 1 чел.

В зависимости от назначения активный древесный уголь изготовляют следующих марок:

БАУ-А - для адсорбции из растворов;

БАУ-МФ - для локальной очистки питьевой воды;

БАУ-Ац - для наполнения ацетиленовых баллонов;

ДАК - для очистки парового конденсата от масла и других примесей;

(опция) ОУ-А - для очистки и изготовления медицинских препаратов в фармацевтической

промышленности, для очистки растворов в Производстве пищевых органических кислот;

(опция) ОУ-Б - влажный, кислый уголь - для очистки растворов в крахмально-паточной

промышленности;

(опция) ОУ-В - для очистки и осветления растворов в пищевой промышленности.

Размещение предприятия

Необходимо произвести строительно-монтажные работы и подготовить помещение под производство. Для размещения мини завода необходимо предусмотреть следующие технические параметры площадки:

Лесохимические комплексы (производство по химической переработке дерева и получение древесного угля ). КЛАСС I - санитарно-защитная зона 1000 м (согласно нормам СНИП). (КЛАСС II - санитарно-защитная зона 500 м. Производство древесного угля.)

Расход газа - природный газ объем около 100 м3/час.

Электроэнергия – около 222 КВт

Расход воды: 200 литров в час.

Канализация (в виде конденсата)

Габариты цеха карбонизации и активации (м): 36х32,5х7 (ДхШхВ).

Условия и сроки поставки и монтажа 

Срок шеф-монтажа, пусконаладочных работ и обучения: около 6-8 недель.

Для монтажа и наладки необходимо: 8 человек.

Срок поставки оборудования: 5 месяцев.