Производство активированного угля производительностью 1200 ТОНН В ГОД ACP-1500

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 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-1500

СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ГАБАРИТЫ ЛИНИИ ACP-1500

ПОЛНОСТЬЮ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ

ВСЕ РОТОРНЫЕ ПЕЧИ ВЫЛОЖЕНЫ ВНУТРИ ОГНЕУПОРНОЙ ПЛИТКОЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И 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: 5-6 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: 6 месяцев.