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.
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 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 (березовый активированный уголь) - активный 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.
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.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ ACP-1500
СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ГАБАРИТЫ ЛИНИИ ACP-1500
Режим работы, производительность и количество персонала
Сырьем для производства активного угля является лиственный баланс. Полезный выход активированного угля с учетом потерь на измельчение и обгар составляет 12-17% от исходного сырья (баланс древесный). Выход активированного угля составляет 50% от древесного угля.
Режим работы: 24 часа в сутки 335 дней в году. 1 месяц на осмотр и предупредительный ремонт.
Для 1 тонны карбонизированного угля необходимо примерно: 5-7 м3 березы или других твердых пород (кроме хвойных).
Производительность древесного угля примерно: 7 тонн в сутки.
Производительность активированного угля примерно: 3,5 тонны в сутки.
Персонал в смену: 5-6 человек. Рекомендуется: главный технолог - 1 чел., управляющий – 1 чел.
В зависимости от назначения изготовляют следующие :
- 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;
- ОУА - для очистки и изготовления медицинских препаратов в фармацевтической промышленности, для очистки растворов в
- Производстве пищевых органических кислот;
- ОУБ - влажный, кислый уголь - для очистки растворов в крахмально-паточной промышленности;
- ОУВ - для очистки и осветления растворов в пищевой промышленности.
Размещение предприятия
Необходимо произвести строительно-монтажные работы и подготовить помещение под производство. Для размещения мини завода ACP-1500 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).