Деструктивні методи регенерації активного вугілля

Найбільш універсальні методи, які дозволяють звільнити всі адсорбовані речовини від СО2 і Н2О. Найбільш надійна повна деструкція органічних сполук при прожарюванні вугілля (700-1000°С) за відсутності кисню або при його невеликому вмісті.

При такому прожарюванні відбувається крекінг адсорбованих речовин, після чого утворюються газоподібні низькомолекулярні продукти, що видаляються разом з теплоносієм і вуглецева плівка з наступною активацією.

Теплоносієм для такої регенерації є безкисневі суміші продуктів спалювання природного газу або рідкого палива.

Теплоносійні гази на виході із камер мають температуру 900-1000°С змішуються з повітрям, відбувається обпал органічних сполук, що вийшли з вугілля разом з теплоносієм.

Термічна регенерація вугілля здійснюється при температурі не нижче 700°С водяної пари, яка при такій температурі є окисником. Процес окиснення адсорбованих речовин водяної пари ендотермічний. Тому він не приводить до місцевих перегрівів сорбенту і спалахів вугілля під час регенерації, на відміну від регенерації в присутності кисню.

Печі

Регенерація здійснюється в печах:

· багатополичних шахтних;

· обертових барабанних;

· з псевдозрідженим шаром сорбенту.

Шахтна піч.(див Додаток 4)

Для термічної деструктивної регенерації характерні три стадії:

1. сушка обробленого вугілля;

2. прожарювання вугілля;

3. активація утворених вуглецевих плівок.

Багатополична піч являє собою колону розділену на секції вогнестійкими перегородками. Вони мають отвори для перетікання вугілля і розміщенн почергово, то на периферії, то в центрі. Через всю піч проходить охолоджуючий вал з гребками, який згрібає вугілля до протилежних отворів. Пальники розміщені на декількох полицях: 4, 5, 6. Це дозволяє поступово збільшувати температуру вугілля і підтримувати його на кожній полиці постійною. На ці ж полиці подається і водяна пара. Сушку вугілля проводять 15 хвилин і закінчується вона на третіх верхній полицях. Прожарювання вугілля здійснюється на 4-й верхній полиці і закінчується за 4 хвилини. Прогрівають вугілля на 5-й і 6-й полицях в атмосфері димових газів і водяної пари, що забезпечує реактивне утворення вуглецевої плівки (11 хвилин). Вся регенерація протікає за ~ 30 хвилин і втрати вугілля ~ 7-10%.

Піч киплячого шару. (див. Додаток 5)

Ця піч виконана у вигляді циліндричної шахти (2 м), відділена від топки жароміцною решіткою. В топці розташований пальник для спалювання природного газу при надлишку кисню.

До пальника підведена пара, за рахунок якої температура реакційної суміші зменшується до 700°С. В шахту печі зверху подається неперервно відпрацьоване вугілля з вологою до 25%.

Регенерація вугілля при температур 700-750°С проходить протягом 20 хвилин, втрати вугілля більші ніж у шахтній печі.

Одним із методів зниження температури деструктивної регенерації є використання теплоти екзотермічної реакції окиснення адсорбованих органічних речовин киснем. Це здійснюється шляхом отримання димових газів вмістом кисню до 5% і температурою 300°С. Цієї температури ще недостатньо для спалахування вугілля, але її вистачає для початку екзотермічної реакції окиснення адсорбованих органічних речовин. Виділене при цьому тепло збільшує локальну температуру в шарі до 600-650°С. При цій температурі окиснюється до кінцевих продуктів більшість органічних речовин. Процес несе іонний характер. Із зони окиснення органічних речовин з температурою 600°С поступово зміщується з верхньої частини вниз колони.

Процес закінчується, коли температура газів на вході і на виході зрівнюється.

В останні роки отримали поширення методи регенерації органічних речовин у водневій пульпі вугілля – мокре окиснення.

Воно здійснюється під тиском, достатнім щоб необхідна температура процесу була досягнута без випаровування води. Окиснення здійснюється розчиненим киснем при тиску 5-15 МПа. При цьому тиск розчиненого кисню у воді збільшується від 50 до 150 раз.

Інколи для збільшення ефективності окиснення в воді розчинюють каталізатор (суміш CuSO₄ і (NH₄)₂SO₄). Суспензію вугілля з масовою часткою від 5 до 30% окиснюється повітрям при температурі 150-300°С і тиску 5-15 МПа. Ефективна регенерація становить 98-99%, а втрати вугілля ~ 1%.

Менш поширений метод – електронагрівання; електрохімічна регенерація каталізатора обробкою в 1-2 г молярному розчині NaCl.