Установка и способ получения активированного угля

Установка и способ получения активированного угля

Реферат

Настоящее изобретение относится к области техники, связанной с получением активированного угля.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к установке, а также к способу получения активированного угля, в частности, путем карбонизации и последующей активации подходящих полимерных исходных веществ, таких как сульфонированные полимеры.

Активированный уголь обладает в высокой степени неспецифическими адсорбционными свойствами и по этой причине является наиболее широко используемым адсорбентом. Установленные требования, а также растущее осознание необходимости охраны окружающей среды приводит к возрастающей потребности в активированном угле.

Как правило, активированный уголь получают карбонизацией и последующей активацией подходящих углеродсодержащих исходных веществ. Обычно предпочитают исходные вещества, дающие экономически жизнеспособные выходы, поскольку потери в весе, вызванные отделением летучих составляющих при карбонизации и при выгорании во время активирования, являются существенными. Что касается дополнительных подробностей, относящихся к получению активированного угля, см., например, H. V. Kienle and E. Baeder, Aktivkohle une ihre industrielle Anwendung, Enke Verlag Stuttgart, 1980.

Карбонизация, известная также как пиролиз, описывает превращение углеродсодержащего исходного вещества в углерод. Результатом карбонизации вышеупомянутых полимерных, в частности, сульфонированных, органических исходных веществ, является отделение летучих составляющих, таких как SO₂, в частности, с разрушением функциональных химических групп, групп сульфоновой кислоты, в частности, с образованием свободных радикалов, которые осуществляют заметное сшивание, без которого не было бы пиролизного остатка (=углерода).

Карбонизация сопровождается активированием. Основной принцип активирования заключается в том, что часть угля, полученного при карбонизации, селективно и намеренно разрушают в подходящих условиях. Это приводит к большому количеству пор, трещин и разломов, и площадь поверхности на единицу массы значительно возрастает. Таким образом, активирование включает намеренное дожигание предварительно карбонизованного вещества. Поскольку уголь разрушается во время активирования, данная процедура приводит к потере вещества, которая в некоторых случаях заметна и которая в оптимальных условиях приравнивается к повышению пористости и к увеличению площади внутренней поверхности и объема пор. Поэтому активирование проводят в селективных/регулируемых, обычно окислительных, условиях.

Состояние или строение полученного активированного угля - тонко- или крупнопористый, твердый или хрупкий - также зависит от исходного вещества. Обычные исходные вещества представляют собой скорлупу кокосовых орехов, отходы деревообрабатывающей промышленности, торф, битумный уголь, деготь, а также отдельные пластмассы, которые, помимо прочего, играют определенную роль при получении цельнотканой материи из активированного угля.

Используются различные формы активированного угля: угольный порошок, угольная щепа, гранулированный уголь, формованный уголь, а также, с конца 1970-х годов, активированный углерод сферической формы («сферический углерод»). Сферический активированный углерод имеет ряд преимуществ по сравнению с другими формами активированного угля, такими как угольный порошок, угольная щепа, гранулированный уголь и так далее, делая его ценным, или даже незаменимым, для некоторых применений: он является легкотекучим, чрезвычайно износоустойчивым (то есть беспылевым) и очень твердым. Однако, по причине своей высокой стоимости, его использование значительно ограничено защитными костюмами и высокоэффективными фильтрами для токсичных газов в воздушных потоках.

Сферический углерод пользуется большим спросом из-за своей сферической формы, а также по причине своей чрезвычайно высокой износостойкости, например, в отдельных областях применения, примерами которых являются листовые фильтры для защитных костюмов против химических отравляющих веществ и фильтры для токсичных газов в малой концентрации в больших объемах воздуха. Например, при образовании сетки, в крупноклеточные полиуретановые пены загружают активированный уголь, как описано в DE 3813563 А1, при этом можно использовать лишь очень легкотекучий углерод, если нужно добиться оптимального покрытия внутренних слоев пеноматериала, а также внешних слоев. При производстве защитных костюмов против химических отравляющих веществ, описанных в патенте DE 3304349 С3, например, можно также использовать только высоко-износостойкий углерод, и лишь сферический углерод соответствует данному описанию.

В настоящее время сферический углерод все еще, главным образом, получают многостадийными способами, которые являются весьма дорогостоящими и неудобными. Самый известный способ заключается в том, что небольшие сферы получают из каменноугольного дегтя и подходящих асфальтовых остатков нефтехимической промышленности и окисляют (чтобы придать им неплавкость), карбонизируют и активируют. Например, сферический углерод можно получить из битума многостадийным способом. Данные многостадийные способы являются весьма затратными, и связанная с этим высокая стоимость данного сферического углерода препятствует многим применениям, в которых сферический углерод в силу своих свойств должен был бы быть предпочтительным.

Поэтому предпринимались различные попытки получать высококачественный сферический углерод каким-либо другим способом. В предшествующей области техники сферический углерод получали карбонизацией и последующим активированием новых или использованных ионообменников, содержащих группы сульфоновой кислоты, или карбонизацией предшественников ионообменников в присутствии серной кислоты и последующей активацией, при которой группы сульфоновой кислоты и серная кислота, соответственно, выполняют функцию сшивающего агента, а получаемые выходы, которые не зависят от того, используют ли в качестве исходных веществ готовые катионообменники или несульфонированные предшественники ионооменников, составляют примерно от 30% до 50% из расчета на органическое/полимерное исходное вещество. Подобные способы описаны, например, в DE 4328219 А1 и в DE 4304026 А1, а также в DE 19600237 А1, включая немецкую дополнительную патентную заявку DE 19625069 А1. Но данные способы невыгодны и проблематичны, в особенности вследствие больших объемов выделяемой двуокиси серы (примерно 1 кг SO₂ на кг конечного продукта), а также вследствие (частично) сопутствующих коррозионных проблем с производственным оборудованием. При использовании в качестве исходных веществ ионообменных смол, в частности катионообменных смол, имеется также проблема, состоящая в том, что они, несмотря на промывание их кислотой, загрязнены катионами, которые затем накапливаются в конечном продукте, так что в результате получение больших объемов сферического углерода однородного качества крайне затруднительно. В том случае, когда используют предшественники ионообменников, то есть небольшие полимерные сферы без обменных групп типа групп сульфоновой кислоты, необходимо также использовать большие объемы серной кислоты и/или олеума для сшивания в процессе карбонизации.

В WO 98/07655 А1 описан способ получения небольших сфер активированного угля, в котором смесь, содержащую кубовый остаток от получения диизоцианата, и углеродистое вспомогательное вещество с добавлением или без добавления одного или более веществ, перерабатывают в сыпучие сферы небольшого размера, которые впоследствии карбонизируют и активируют. Аналогичным образом, в результате данного способа выделяются, в ходе стадии карбонизации, большие порции продуктов разложения, что связано с описанными выше проблемами.

Совместно переданный WO 01/83368 А1 относится к улучшенному способу получения активированного угля, в котором необходимые стадии способа карбонизации, с одной стороны, и активацию, с другой стороны, осуществляют отдельно друг от друга на основании того, что карбонизацию проводят в виде непрерывного процесса, тогда как посткарбонизацию и активацию проводят в виде периодического процесса. Данный способ основан, главным образом, на отделении коррозионной фазы (то есть предкарбонизация, связанная с выделением SO₂) от высокотемпературной фазы (активация). Поэтому предкарбонизированное исходное вещество более не является коррозионным, то есть при каком-либо дополнительном повышении температуры коррозионные вещества/газы более не образуются.

Кроме того, в совместно переданных опубликованных публикациях DE 102004036109 А1, DE 102005036607 А1, а также WO 2005/016819 А1 описаны установки для получения активированного угля.

Однако способы и установки для получения активированного угля, которые известны из уровня техники, касаются только улучшения частичных аспектов, и не предоставляют целостного подхода, в котором учитываются все проблемы, возникающие при получении активированного угля, в частности, необходимость в высокой энергии, использование дорогостоящих исходных веществ и химических реагентов, выделение отходящих газов, потеря энергии на отдельных стадиях обработки и так далее.

Таким образом, основные проблемы настоящего изобретения заключаются в предоставлении новой установки и способа для получения активированного угля, в котором ранее описанные недостатки, связанные с предшествующим уровнем техники, будут, по меньшей мере, частично обойдены или, по меньшей мере, улучшены.

Данная установка и способ дадут возможность получать активированный уголь менее неудобным, в идеале менее дорогостоящим, а, кроме того, экологически, а также экономически улучшенным, или более эффективным способом.

Поэтому для решения описанных выше проблем в настоящем изобретении предложена установка для получения активированного угля согласно п. 1, способ получения активированного угля согласно п. 33 и использование установки по изобретению согласно п. 65; кроме того, каждая из полезных разработок составляет предмет соответствующего зависимого пункта формулы изобретения.

Будет легко понять, что конкретные разработки и варианты осуществления, которые были описаны лишь в связи с одним аспектом настоящего изобретения, также применимы с соответствующими поправками в отношении других аспектов настоящего изобретения, без специальной их формулировки.

Что касается остального, специалист в данной области может в случае конкретного применения или на однократном основании отойти от приведенных ниже в настоящем описании чисел, значений и интервалов, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения.

Соответственно, в настоящем изобретении предоставлена - согласно первому аспекту настоящего изобретения - установка для получения активированного угля, в частности, путем карбонизации и последующей активации полимерных органических, предпочтительно, сульфонированных исходных веществ, при этом данная установка содержит:

- возможно средства сушки для сушки исходных веществ,

- возможно средства сульфонирования и/или пептизации возможно предварительно высушенных исходных веществ, в частности, по направлению вниз по потоку относительно возможных средств сушки и/или возможных средств сульфонирования,

- вниз по потоку относительно средств карбонизации средства активации, чтобы активировать исходные вещества, предварительно карбонизированные при помощи средств карбонизации,

в котором данная установка также содержит, по меньшей мере, одно средство для обработки отходящих газов, чтобы обрабатывать отходящие газы, образующиеся в ходе процесса в средствах карбонизации и/или устройствах активации.

В целом, средство для обработки отходящих газов включает, по меньшей мере, одну стадию термического дожигания (ТАВ).

Термическое дожигание (ТАВ) в настоящем описании следует понимать как относящееся к процессу, в котором отходящие газы, образующиеся при карбонизации и/или активации, сжигают при температуре выше 900°С. В результате данного процесса газы превращаются в отходящие газы, в частности, углеводороды, окись углерода и элементарный водород, в воду и двуокись углерода, большей частью и, по существу, полностью. Таким образом, оставшиеся отходящие газы удобнее и, следовательно, менее затратно чистить/очищать, а полученную теплоту можно подавать обратно в процесс карбонизации и/или активации, сохраняя энергию.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения установка по настоящему изобретению включает, по меньшей мере, одно средство для обработки отходящих газов в процессе функционирования в средстве карбонизации, с одной стороны, и, по меньшей мере, одно средство для обработки отходящих газов, образующихся в ходе процесса в средстве активации, с другой стороны.

Средство карбонизации в установке по настоящему изобретению обычно можно сконструировать следующим образом.

В целом, средство карбонизации включает, по меньшей мере, одну поворотную трубу, в частности, по меньшей мере, одну поворотную трубчатую печь.

Найдено, что для средства карбонизации предпочтительно образовывать замкнутую систему и/или функционировать в инертных условиях.

Замкнутая система для целей настоящего изобретения представляет собой, в частности, систему, которая крайне мало обменивается энергией с окружающей средой. Аналогичным образом, в идеале обмена веществом с окружающей средой, за исключением подаваемых технологических газов (например, водяного пара, двуокиси углерода и так далее) и удаляемых отходящих газов, будут избегать или, по меньшей мере, минимизировать, таким образом, любой обмен веществом имеет место только в точно определенных и контролируемых условиях.

Под упомянутыми в настоящем описании «инертными условиями» подразумевают, в частности, то, что установка по настоящему изобретению функционирует в атмосфере инертного газа, и что способ по настоящему изобретению осуществляют в атмосфере инертного газа, при этом указанная атмосфера инертного газа предпочтительно включает атмосферу благородного газа и/или азота, более предпочтительно, атмосферу азота. Атмосфера инертного газа предотвращает какое-либо нежелательное избыточное окисление или выжигание используемого вещества.

Согласно настоящему изобретению, средство карбонизации может функционировать в непрерывном или квазинепрерывном режиме. Кроме того, температуру средства карбонизации можно изменять непрерывным или ступенчатым образом в процессе функционирования.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения температуру средства карбонизации регулируют в процессе функционирования таким образом, чтобы присутствовали две или более, в частности, по меньшей мере, две, предпочтительно, от четырех до восьми, температурных зоны, температура каждой из которых отличается от остальных, предпочтительно, с температурой отдельных температурных стадий, каждая из которых повышается в направлении вверх по потоку. Однако альтернативным образом, может также иметь место градиент температуры, предпочтительно, с температурным профилем, который повышается в направлении вверх по потоку.

Температурная зона в целях настоящего изобретения представляет собой зону нагревания, или область, по меньшей мере, по существу с постоянной температурой. Подъем температуры в направлении протекания процесса через две или более температурных зоны приводит к относительно постоянному выделению оксидов серы SO_x из исходного вещества, подлежащего карбонизации. Более конкретно, отсутствуют скачки в выделении двуокиси серы, так что средства для улавливания и обработки отходящих газов можно сделать меньше, чем это было бы возможно в случае скачков, происходящих при выделении оксидов серы. Кроме того, лишь непрерывное и постоянное выделение оксидов серы, в частности двуокиси серы, дает возможность проводить рециркуляционный процесс для оксидов серы, который в противном случае нельзя было бы осуществить.

Температура средства карбонизации в процессе функционирования в рамках настоящего изобретения может изменяться в широких пределах. Интервал, в котором изменяется температура средства карбонизации, обычно составляет от 20°С до 1200°С, в частности, от 30°С до 1100°С, предпочтительно, от 50°С до 1000°С. Будет найдено, что особенно предпочтительно, когда первую температурную зону, предпочтительно расположенную у входного отверстия или в направлении протекания процесса у верхнего конца средств карбонизации, регулируют в процессе функционирования в интервале от 50°С до 500°С, в частности, от 200°С до 450°С. Кроме того, можно предположить, что следующую температурную зону, предпочтительно расположенную у выходного отверстия или у нижнего конца средств карбонизации, регулируют в процессе функционирования в интервале от 800°С до 1200°С, в частности, от 850°С до 950°С. Однако для конкретного применения или на основании единичного случая можно отойти от вышеупомянутых значений, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Решение поступить таким образом находится в пределах возможности или свободы выбора специалиста, имеющего опыт в данной области для принятия решений.

В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, средства карбонизации разделяют, по меньшей мере, на две секции. Первая секция, предпочтительно расположенная вверх по потоку, может состоять из нагреваемого вибрационного желоба, а вторая секция, предпочтительно расположенная вниз по потоку относительно первой секции, может состоять из поворотной трубы, предпочтительно, поворотной трубчатой печи, в частности, имеющей профиль подъема температуры или градиент температуры в направлении протекания процесса в состоянии функционирования.

Под упомянутым в настоящем описании вибрационным желобом следует понимать желоб или какое-либо другое средство транспортировки, например, такое как ленточный транспортер, который гарантирует хорошее перемешивание и равномерное нагревание подлежащего карбонизации вещества за счет систематической вибрации.

В одном из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения первую секцию средства карбонизации можно сконструировать таким образом, чтобы в ней можно было установить постоянную температуру, или сконструировать таким образом, чтобы в ней можно было регулировать профиль подъема температуры или градиент температуры в направлении протекания процесса, тогда как вторую секцию средства карбонизации можно сконструировать таким образом, чтобы в ней можно было регулировать профиль подъема температуры или градиент температуры в направлении протекания процесса. Найдено, что в рамках настоящего изобретения предпочтительно, чтобы температуру в первой секции средства карбонизации в направлении протекания процесса можно было регулировать непрерывным или ступенчатым образом.

Температура в первой секции средства карбонизации в направлении протекания процесса может изменяться в широких пределах. Интервал, в котором изменяется температура в первой секции средства карбонизации в направлении протекания процесса, обычно составляет от 50°С до 500°С, предпочтительно, от 200°С до 450°С. Однако для конкретного применения или на основании единичного случая можно отойти от вышеупомянутых значений, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Решение поступить таким образом находится в пределах возможности или свободы выбора специалиста, имеющего опыт в данной области для принятия решений.

В варианте осуществления, который является предпочтительным согласно настоящему изобретению, температуру во второй секции средства карбонизации в направлении протекания процесса регулируют таким образом, чтобы она повышалась, в частности, ступенчатым или бесступенчатым образом, в направлении протекания процесса. Более конкретно, температуру во второй секции средства карбонизации в направлении протекания процесса регулируют таким образом, чтобы она повышалась в двух или более температурных зонах, или с градиентом температуры в направлении протекания процесса. Температура во второй секции средства карбонизации в направлении протекания процесса может изменяться в широких пределах. В целом, температуру во второй секции средства карбонизации в направлении протекания процесса устанавливают таким образом, чтобы она повышалась в интервале от 300°С до 1200°С, предпочтительно, от 350°С до 950°С в направлении протекания процесса. Однако для конкретного применения или на основании единичного случая можно отойти от вышеупомянутых значений, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Решение поступить таким образом находится в пределах возможности или свободы выбора специалиста, имеющего опыт в данной области для принятия решений.

В еще одном особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения средство карбонизации содержит, предпочтительно у входного отверстия или в направлении протекания процесса у верхнего конца средства карбонизации, в частности, у входного отверстия или в направлении протекания процесса у верхнего конца второй секции средства карбонизации, инжектирующее устройство для распыления или впрыскивания водяного пара, в частности, в виде смеси водяной пар-инертный газ. Доля водяного пара в смеси водяной пар-инертный газ может изменяться в широких пределах. В целом, долю водяного пара в смеси водяной пар-инертный газ регулируют в интервале от 1% до 30 объемных %, в частности, от 2% до 20 объемных %, предпочтительно, от 5% до 15 объемных %. Однако для конкретного применения или на основании единичного случая можно отойти от вышеупомянутых значений, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Решение поступить таким образом находится в пределах возможности или свободы выбора специалиста, имеющего опыт в данной области для принятия решений. В рамках настоящего изобретения предпочтительно, чтобы инжектирующее распыляющее или вспрыскивающее устройство для инжекционного распыления или впрыскивания водяного пара, в частности, в виде смеси водяной пар-инертный газ, было расположено в первой трети, предпочтительно, в первой четверти, средства карбонизации.

Кроме того, найдено, что в рамках настоящего изобретения предпочтительно, чтобы средство карбонизации содержало, предпочтительно у выходного отверстия или в направлении протекания процесса у нижнего конца средства для карбонизации, инжектирующее впрыскивающее устройство для ввода кислорода, предпочтительно, в виде смеси кислорода, по меньшей мере, с одним дополнительным газом, предпочтительно, в виде воздуха. Объем вводимого потока кислорода в средство карбонизации может изменяться в широких пределах. В целом, объем вводимого потока кислорода, в частности, в виде смеси кислорода, по меньшей мере, с одним дополнительным газом, предпочтительно, в виде воздуха, регулируют в интервале от 10 до 500 л/мин, в частности, от 25 до 250 л/мин, предпочтительно, от 50 до 100 л/мин. Однако для конкретного применения или на основании единичного случая можно отойти от вышеупомянутых значений, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Решение поступить таким образом находится в пределах возможности или свободы выбора специалиста, имеющего опыт в данной области для принятия решений. Найдено, что особенно предпочтительно, чтобы инжектирующее впрыскивающее устройство для введения кислорода располагалось в последней трети, предпочтительно, в последней четверти, реакционного сектора в средстве карбонизации.

Ввод водяного пара и/или кислорода в виде впрыскивания или распыления в существенной степени препятствует, за счет окисления/пиролиза пиролизных газов, какой-либо конденсации пиролизных газов в основной системе пор образующегося активированного угля; во-вторых, выделившуюся теплоту можно использовать для нагревания средства карбонизации, сохраняя соответствующее количество нагревательной энергии. Однако при добавлении кислорода или кислородной смеси необходимо соблюдать осторожность, чтобы гарантировать его контакт только с пиролизными газами, а не с карбонизатом, для предотвращения его выгорания.

В целом, в средстве карбонизации имеется средство для обработки отходящих газов, чтобы обрабатывать газы, образующиеся в процессе функционирования в средстве карбонизации, связанном/расположенном относительно него ниже по потоку.

В частности, при этом можно предположить, что средство для обработки отходящих газов включает, по меньшей мере, одну стадию термического дожигания.

В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения средство для обработки отходящих газов включает, в частности, вверх по потоку относительно стадии термического дожигания, по меньшей мере, один теплообменник для охлаждения отходящих газов, образующихся при термическом дожигании.

Выделенную теплоту можно использовать либо для нагревания средства карбонизации и/либо для нагревания описанного в настоящем описании далее средства окисления оксидов серы.

Необязательно, средство сушки охлажденных отходящих газов располагается вниз по потоку относительно стадии термического дожигания и теплообменника. В свою очередь, у средства сушки имеется нагревательное устройство для нагревания высушенных отходящих газов, необязательно расположенное относительно него вниз по потоку. Сушку охлажденных отходящих газов можно осуществить либо физически, например, при помощи адсорбции, либо химически, например, реакцией с концентрированной серной кислотой или пятиокисью фосфора, при этом сушка отходящих газов химическим способом в рамках настоящего изобретения является предпочтительной.

Будет найдено, что в рамках настоящего изобретения особенно предпочтительно, когда средство обработки отходящих газов включает средство окисления, чтобы предпочтительно каталитически окислять оксиды серы, в частности, двуокись серы, присутствующую в отходящих газах, образующихся в процессе функционирования в средстве карбонизации, с образованием трехокиси серы, предпочтительно, ниже по потоку относительно стадии термического дожигания и необязательного теплообменника, средства сушки и/или устройства для нагревания. Можно предположить, что средство окисления включает, по меньшей мере, один катализатор окисления, предпочтительно, на основе ванадия и/или платины. Кроме того, можно предположить, что средство окисления включает устройство для возврата, чтобы возвращать трехокись серы в средство сульфонирования. Возврат трехокиси серы в средство сульфонирования необязательно достигается путем промежуточного средства получения сульфонирующего агента.

Таким образом, образующуюся трехокись серы можно возвратить в средство сульфонирования либо прямым, либо косвенным путем. Непосредственно здесь нужно понять, что газообразную трехокись серы возвращают в средство сульфонирования без задействования пространства или времени. Однако в косвенной связи со способом возврата трехокиси серы в средство сульфонирования следует понять, что сначала трехокись серы вымывают из потока газа, в частности, водой или концентрированной серной кислотой в промежуточном устройстве, и что трехокись серы, следовательно, возвращается в средство сульфонирования в форме генерированной таким образом концентрированной серной кислоты или олеума.

В одном из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения средство окисления включает устройство для разделения, чтобы отделять трехокись серы от прочих составляющих отходящих газов, в частности, оксидов углерода и/или водяного пара и/или оксидов азота.

Можно предположить, что по направлению вниз по потоку от устройство для отделения трехокиси серы от прочих составляющих отходящих газов необязательно предоставлен промыватель для промывания отделенных газов от прочих составляющих отходящих газов.

Средство активации, расположенное вниз по потоку относительно карбонизации, обычно можно сконструировать следующим образом.

Как правило, средство активации функционирует в периодическом режиме.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения средство активации образует замкнутую систему, более конкретно, средство активации функционирует в инертных условиях, в частности, в начале активации и/или в начале фазы нагревания. Что касается терминов «замкнутая система» и «инертные условия», следует обращаться к упомянутым выше замечаниям.

Температура средства активации в ходе функционирования может изменяться в широких пределах. Обычно температуру устройства для активации в ходе функционирования изменяют в интервале от 300°С до 1800°С, в частности, от 400°С до 1500°С, предпочтительно, от 500°С до 1250°С. Однако для конкретного применения или на основании единичного случая можно отойти от вышеупомянутых значений, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Решение поступить таким образом находится в пределах возможности или свободы выбора специалиста, имеющего опыт в данной области для принятия решений.

Более конкретно, температура средства активации в ходе процесса изменяется ступенчатым и/или непрерывным образом. Можно предположить, что средство активации включает, по меньшей мере, одно устройство для нагревания, в частности, нагревательную систему с электрическим управлением.

Как правило, средство для активации включает, по меньшей мере, одно подающее устройство для введения, в частности, путем впрыскивания и/или продувания, по меньшей мере, одного активирующего газа, в частности, водяного пара и/или двуокиси углерода и/или кислорода и/или аммиака. Можно предположить в контексте настоящего изобретения, что данное подающее устройство включает, по меньшей мере, одно устройство для контроля температуры, чтобы регулировать введение активирующего газа (например, водяного пара) в средство для активации.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения подающее устройство включает, по меньшей мере, одно подающее устройство для введения, в частности, путем впрыскивания, распыления и/или продувания, водяного пара, в частности, в виде смеси водяной пар-инертный газ. Доля водяного пара в данной смеси водяной пар-инертный газ может изменяться в широких пределах. Обычно долю водяного пара в смеси водяной пар-инертный газ регулируют в интервале от 5% до 70 объемных %, в частности, от 10% до 50 объемных %, предпочтительно, от 15% до 40 объемных %. Для целей настоящего изобретения инертный газ включает газы или смеси газов, обладающие низкой, если вообще какой-либо, реакционной способностью в условиях, преобладающих на стадии активации, и/или в реакциях, которые не оказывают, или, по меньшей мере, не оказывают отрицательного влияния на процессы, происходящие при получении активированного угля; инертные газы, используемые в целях настоящего изобретения, включают, в частности, азот и/или благородные газы (например, аргон), предпочтительно, азот. Однако для конкретного применения или на основании единичного случая можно отойти от вышеупомянутых значений, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения. Решение поступить таким образом находится в пределах возможности или свободы выбора специалиста, имеющего опыт в данной области для принятия решений. Можно предположить, что водяной пар вводят при температуре от 500°С путем впрыскивания, распыления и/или продувания.

В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения подающее устройство включает, по меньшей мере, одно подающее устройство для введения, в частности, путем впрыскивания, распыления и/или продувания, двуокиси углерода, в частности, в виде смеси двуокись углерода-инертный газ. Что касается используемых инертных газов, можно обратиться к приведенным выше замечаниям. В данном случае можно предположить, что двуокись углерода вводят при температуре от 800°С путем впрыскивания, распыления и/или продувания.

На поведение сырого активированного угля при выжигании и, следовательно, его последующую пористость влияет, главным образом, температура на стадии активации и, где это уместно, содержание СО₂ в средстве активации на стадии активации.

В следующем, особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения подающее устройство для введения активирующих газов снабжено и/или связано, по меньшей мере, с одним резервуаром для хранения сырья, который содержит, по меньшей мере, один активирующий газ.

Как правило, в средстве активации имеется средство для обработки отходящих газов, чтобы обрабатывать отходящие газы, образующиеся в ходе функционирования в средстве активации, связанное и/или расположенное относительно него вниз по потоку. Оказывается, что особенно предпочтительно, когда средство для обработки отходящих газов включает, по меньшей мере, одну стадию термического дожигания. Отходящие газы, полученные из средства активации, изменяются в зависимости от используемых активирующих газов и обычно включают, по меньшей мере, по существу, водород и оксиды углерода, в частности, окись углерода.

Согласно настоящему изобретению можно предусмотреть, чтобы средство для обработки отходящих газов включало, в частности, по направлению вверх по потоку относительно стадии термического дожигания, по меньшей мере, один промыватель для промывания отходящих газов, выходящих со стадии термического дожигания.

После прохождения через необязательный промыватель выделяются отходящие газы, которые благодаря термическому дожиганию состоят преимущественно из двуокиси углерода и водяного пара. Однако в промыватель подаются любые избыточные отходящие газы, то есть отходящие газы, которые более нельзя использовать в процессе. Преимущественную часть отходящих газов со стадии активации - как описано в настоящем описании далее - используют в качестве источника энергии на отдельных стадиях процесса производства активированного угля.

В одном весьма предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, отходящие газы, выходящие из средства для обработки отходящих газов, в частности, со стадии термического дожигания, ниже по потоку относительно средства активации, используют для косвенного, в частности, нагревания средства активации и/или через питающую линию для нагревания резервуара для хранения сырья, содержащего, по меньшей мере, один активирующий газ, или, по меньшей мере, один активирующий газ, и/или для нагревания средства сушки, в частности, для создания псевдоожиженного слоя.

Для этой цели можно сконструировать установку, в частности, такую, чтобы горячие отходящие газы при температуре около 1000°С, выходящие после термического дожигания (ТАВ) отходящих газов из средства активации, направлялись наружу вдоль средства активации и нагревали последний косвенным образом, так, чтобы таким образом можно было покрыть, по меньшей мере, от около 10% до 20% потребностей в энергии активации. Горячие отходящие газы, которые затем все еще находятся примерно при 800°С, впоследствии можно использовать для нагревания активирующих газов, в частности, водяного пара. Альтернативным образом, отходящие газы со стадии термического дожигания можно также непосредственно использовать для нагревания активирующих газов, то есть без предварительного проведения через средство активации. Согласно настоящему изобретению особенно предпочтительно, когда отходящие газы, необязательно после прохождения через резервуар для хранения сырья, состоящего из активирующих газов, и/или нагревания активирующих газов, используют для сушки исходных веществ, которые необходимы для получения активированного угля, в частности, для создания псевдоожиженного слоя, в частности, после их охлаждения примерно до 150°С за счет разбавления воздухом. После этого охлажденный отходящий газ можно пропустить через промыватель, в случае чего - как уже указывалось выше - избыток неиспользованного отходящего газа можно в любое время удалить через промыватель и впоследствии выделить.

Стадия сушки, находящаяся вверх по потоку относительно необязательного средства су