Установка для високотемпературної обробки вуглецевмісних матеріалів

1 Установка для високотемпературної обробки вуглецевмісних матеріалів, що включає установлену вертикально циліндричну футеровану зсередини вогнетривким матеріалом камеру термообробки, яка складається зі сполучених верхньої і нижньої частин різного діаметра, причому діаметр верхньої частини більший діаметра нижньої, вузол завантаження, газорозподільну решітку, що є днищем камери термообробки, розташовану під решіткою камеру змішування пари з інертними газами або з продуктами згоряння органічного палива, вихідний патрубок, розміщений у верхній частині камери термообробки і сполучений з вхідним патрубком циклона, що відокремлює тверду фазу вуглецевого активованого матеріалу від парогазової суміші, яка відрізняється тим, що у верхній частині камери термообробки встановлене склепіння радіаційного нагріву, нижня частина камери термообробки виконана у вигляді дифузора, менший переріз якого спирається на газорозподільну решітку, а між камерами термообробки і змішування пари з газами знаходиться аеродинамічний стабілізатор потоку парогазової суміші у вигляді циліндричної труби з розтрубом у нижній частині, що примикає верхнім торцем до решітки, а нижнім - до камери змішування 2 Установка за п 1, яка відрізняється тим, що висота циліндричної частини стабілізатора складає від 0,5 до 2,5 його діаметра Винахід відноситься до пристроїв для високотемпературної обробки вуглецьмістких матеріалів парогазовими сумішами й інертними газами і може бути використаний в ХІМІЧНІЙ промисловості Відомий пристрій для одержання активованого вугілля, що включає піч з вертикальною камерою термообробки, вузол завантаження і вивантаження оброблюваного матеріалу, розподільник для введення активуючих агентів і патрубки для виводу газів, що утворюються, встановлені у верхній частині і на бічних стінках печі на різних рівнях [1] Даний пристрій має складну конструкцію, що включає рухомі частини Цим обумовлена низька надійність пристрою, що працює при високих температурах Відомий також пристрій для високотемпературної обробки вуглецевих матеріалів, що включає циліндричну футеровану камеру нагрівання, газовий колектор, виконаний у вигляді кільцевої порожнини, розташованої зовні і коаксіально стосовно камери нагрівання, вузол завантаженнявивантаження матеріалу, вузол підведення електроенергії, що містить колектор, електроди і меха нізм приводу камери нагрівання в обертання [2] Газовий колектор з'єднаний з камерою нагрівання за допомогою радіальних отворів, рівномірно розташованих кругом циліндричного корпуса камери Електроди виконані тришаровими, у вигляді торцевих кришок камери нагрівання і включають внутрішній шар із графіту з шорсткуватою поверхнею, що контактує з вуглецевим матеріалом, і металеву зовнішню пластину Шар графіту і металева пластина кришки розділені теплоізоляційним матеріалом Такий пристрій має невелику продуктивність через періодичність дії Наявність частин, що рухаються, тертьових поверхонь і ковзних контактів негативно позначається на надійності пристрою Крім того, через неможливість проведення парогазової активації, одержуваний вуглецевий активований матеріал має низькі адсорбційні властивості і нестабільні фізико-хімічні характеристики Відома також установка для високотемпературної обробки вуглецьмістких матеріалів, що містить циліндричну футеровану камеру активації, вузли завантаження і вивантаження матеріалу, о> (О 62149 пристрій для введення і виводу парогазової суміші ра нижньої, вузол завантаження, газорозподільчу [3] У нижній частині камери розташована газорозрешітку, що є днищем камери термообробки, розподільча решітка, під якою знаходиться підрешітоташовану під решіткою камеру змішування пари з чна камера з пальником спалювання природного інертними газами або з продуктами згоряння оргагазу На вході в підрешіточну камеру є пристрій нічного палива, вихідний патрубок, розміщений у змішування пари з інертними газами (N2, СОг) і верхній частині камери термообробки і сполучений продуктами згоряння палива органічного похоз вхідним патрубком циклону, що відокремлює дження Зверху камера активації обмежена склетверду фазу вуглецевого активованого матеріалу пінням радіаційного нагріву Недоліком такої уставід парогазової суміші, ВІДПОВІДНО запропонованоновки є те, що використовується фракція вихідного му винаходу, у верхній частині камери термообровуглецьмісткого матеріалу з вузьким інтервалом бки встановлене склепіння радіаційного нагріву, розмірів, а у випадку полідисперсного складу вугнижня частина камери термообробки виконана у лецевий активований матеріал виходить неодновигляді дифузора, менший перетин якого спирарідним за фізико-хімічними і сорбційними властиється на газорозподільну решітку, а між камерами востями Крім того, при використанні цієї термообробки і змішування пари з газами знахоустановки необхідні великі витрати енергії диться аеродинамічний стабілізатор потоку парогазової суміші у вигляді циліндричної труби з розНайбільш близькою за технічною суттю до витрубом у нижній частині, що примикає верхнім находу, що заявляється, є установка високотемторцем до решітки, а нижнім - до камери змішупературної парогазової обробки вуглецьмісткого вання Висота циліндричної частини аеродинамічматеріалу, зокрема антрациту, кам'яного і бурого ного стабілізатора може складати від 0,5 до 2,5 вугілля, у киплячому шарі, що включає установлейого діаметра ну вертикально сталеву циліндричну футеровану зсередини вогнетривким матеріалом камеру терВикористання склепіння радіаційного нагрімообробки, вузол завантаження, розташований у вання забезпечує додаткове підведення тепла кришці камери термообробки, газорозподільчий радіаційним випромінюванням тепла від зводу пристрій у вигляді керамічної решітки, під якою камери термообробки до поверхні часток вуглецезнаходиться камера змішування продуктів згорянвого матеріалу і дозволяє знизити температуру ня органічного палива з інертними газами, повітпарогазової суміші в аеродинамічному стабілізарям і водяною парою [4] Камера термообробки (чи торі, безпосередньо в підрешіточній зоні, що збіактивації) мас вид двох аксіально розташованих у льшує термін служби газорозподільчої решітки, вертикальному напрямку і сполучених між собою забезпечує рівномірний розподіл температури у циліндричних порожнин різних діаметрів, причому всьому обсязі камери термообробки і зменшує порожнина більшого діаметра розташована звервитрату активуючого газу, а також віднесення часху Газорозподільча решітка обмежує нижню часток неактивованого вуглецевого матеріалу з зони тину порожнини меншого діаметра 3 камерою псевдозрідження змішування сполучається пальник, до якого підвоВиконання нижньої частини камери термообдиться газ у вигляді пари бензолу і повітря Верхня робки у вигляді дифузора дозволяє рівномірно частина камери активації через вихідний патрубок розподіляти парогазову суміш по перетину камери для видалення парогазової суміші і часток вуглетермообробки і забезпечувати рівномірний обгар цевого матеріалу з'єднана з циклоном, що відочасток вуглецевого матеріалу незалежно від їх кремлює частки активованого вугілля від парогагеометричних розмірів і ЩІЛЬНОСТІ до заданих фізової фази ЗИКО-ХІМІЧНИХ характеристик Використання такої установки дає можливість одержувати вуглецевий активований матеріал з сорбційними властивостями, однак вона може працювати тільки в періодичному режимі, через що має низьку продуктивність Задачею, на рішення якої спрямований винахід, є розробка ефективної і високопродуктивної установки для високотемпературної обробки вуглецьмістких матеріалів, що працює в безупинному режимі Конструкція установки, що заявляється, створена для рішення поставленої задачі і дозволяє досягти технічного результату, що полягає в підвищенні продуктивності установки, одержанні вуглецевих активованих матеріалів з різної природної сировини, що мають високі показники якості Суть запропонованого пристрою полягає в тому, що у ВІДОМІЙ установці для високотемпературної обробки вуглецьмістких матеріалів, що включає установлену вертикально циліндричну футеровану зсередини вогнетривким матеріалом камеру термообробки, яка складається зі сполучених верхньої і нижньої частин різного діаметра, причому діаметр верхньої частини більше діамет і ЩІЛЬНОСТІ ГОТОВОГО продукту Використання аеродинамічного стабілізатора парогазової суміші у вигляді циліндричної труби з розтрубом у нижній частині при співвідношенні висоти циліндричної частини аеродинамічного стабілізатора від 0,5 до 2,5 його діаметра забезпечує стабільну роботу установки в заданому аеродинамічному і температурному режимі, що дозволяє одержувати кінцевий продукт практично з однаковими фізико-хімічними властивостями і збільшує термін до планової зупинки установки для очищення газорозподільчої решітки і стінок камери термообробки від пригару і попелу Сукупність вищевказаних суттєвих ознак, що відрізняють заявлене технічне рішення від прототипу, не виявлена в інших рішеннях і не відома з рівня техніки при вивченні автором цієї області хімічної промисловості в процесі проведення патентних досліджень Це дозволяє зробити висновок про наявність нових істотних ознак, тобто про ВІДПОВІДНІСТЬ заявленого винаходу критерію «новизна» Проведений пошук по усіх видах необхідних і доступних джерел хімічної, науково-технічної і па 62149 полідисперсного матеріалу починають контактувати з потоком парогазової суміші відразу ж біля поверхні газорозподільчої решітки 4 і несуться бульками парогазового потоку При виході бульок над поверхнею псевдозрідженого шару частки матеріалу з більш високою питомою ЩІЛЬНІСТЮ відкидаються до стінки корпусу камери термообробки, уздовж стінки опускаються вниз і вступають у контакт із парогазовою сумішшю доти, поки питома ЩІЛЬНІСТЬ часток матеріалу не зменшиться настільки, що частки виявляться в плаваючому стані і набудуть швидкість, що відповідає об'ємній швидкості парогазового потоку Після цього матеріал переміститься у верхню циліндричну частину, де піддасться комбінованому температурному впливу парогазової суміші і конвективно-радіаційному нагріву При досягненні питомої ЩІЛЬНОСТІ часток оброблюваного матеріалу значення, що відповідає можливості віднесення, частки матеріалу разом з парогазовою сумішшю залишають камеру термообробки і через вихідний патрубок 9 і вхідний патрубок 10 потрапляють у циклон 11, де парогазова суміш відокремлюється від часток вуглецевого активованого матеріалу і викидається через вихідний патрубок 19 у атмосферу або утилізується відомими методами Частки вуглецевого активованого матеріалу через вихідний патрубок П надУ торці верхньої частини циліндричного корпуходять у бункер 14, звідки дозатором 15 подаютьса 1 встановлене екрануюче склепіння 8 радіаційся в пристрій 20 охолодження ного нагріву і вихідний патрубок 9, сполучений із вхідним патрубком 10 циклону 11 Склепіння 8 має Як вуглецьмістка сировина можуть бути викогазові горілки 12 Циклон має вихідний патрубок 13 ристані відходи деревини, як хвойних, так і листяі бункер 14 збору часток вуглецевого активованого них порід, зокрема тирса, стружка, шкаралупа гоматеріалу, що сполучається з дозатором 15 ріхів, кісточка слив, персиків, абрикосів, гідролізний ЛІГНІН, антрацит, різні види кам'яного і Камера змішувавши 5 обладнана вхідним патбурого вугілля рубком 16 для подачі водяної пари і патрубками 17, 18 для введення інертних газів N2 і ССЬ ВІДПОЗапропонована установка для високотемпераВІДНО Циклон має у верхній частині вихідний паттурної обробки вуглецьмістких матеріалів на відмірубок 19 для викиду в атмосферу відпрацьованої ну від відомих дозволяє одержувати вуглецевий парогазової суміші Готовий продукт поступає в активований матеріал з однаковою питомою ЩІЛЬпристрій 20, де охолоджується Як футеровка 2 НІСТЮ з заданими фізико-хімічними і сорбційними може бути використаний вогнетривкий матеріал з властивостями з часток вуглецьмісткого матеріалу температурною СТІЙКІСТЮ В межах 1400-1600 С із широким інтервалом полідисперсності Крім того, збільшена продуктивність установки при енерУстановка високотемпературної обробки вуггетичних витратах на 20-30% менших, ніж при тралецьмістких матеріалів працює в такий спосіб диційних технологіях й устаткуванні Частки вихідного вуглецьмісткого матеріалу полідисперсного складу через вузол завантаження З Джерела використаної інформації надходять у нижню циліндричну частину камери 1 А С СРСР № 1432002, клС01В31/08, термообробки Пара в камеру змішування 5 подаС01ВЗ/00, бюл №39за1988р ється через вхідний патрубок 16, інертні гази N2 і 2 А С СРСР № 1421691, кл С01В31/02, бюл СО2 - через ВХІДНІ патрубки 17 і 18 Суміш пари й №33за1988р інертних газів через аеродинамічний стабілізатор 3 Махорин К Е , Глухоманюк А М "Получение 7, 6 і газорозподільчу решітку 4 надходить у нижню углеродных сорбентов в кипящем слое," Киев, частину камери термообробки Парогазова суміш, «Наукова думка», 1983г ,106с що має температуру від 400°С до 1200°С і швид4 Махорин К Е , Глухоманюк А М "Получение кість, що забезпечує створення фонтануючого углеродных сорбентов в кипящем слое // Киев, псевдозрідженого шару, контактує з полідисперс«Наукова думка», 1983г, с 64 - прототип ними частками вуглецьмісткого матеріалу Частки тентної інформації й аналіз рівня техніки не дозволив установити залежність між приведеною сукупністю ознак запропонованого винаходу і обумовленим ними технічним результатом Це свідчить про те, що заявлене технічне рішення не випливає з відомого рівня техніки, а отже, можна зробити висновок про ВІДПОВІДНІСТЬ його критерію «винахідницький рівень» Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому схематично зображена конструкція пристрою у вертикальному розрізі Установка для високотемпературної обробки вуглецевих матеріалів містить сталевий циліндричний корпус 1, який містить камеру термообробки, що складається зі сполучених верхньої і нижньої частин різного діаметра, футерований зсередини вогнетривким матеріалом 2 У нижній частині камери термообробки розташований шнековий вузол 3 завантаження, причому ця частина внизу виконана у вигляді дифузора, що меншим перетином спирається на газорозподільчу решітку 4 Між газорозподільчою решіткою і камерою змішування 5 водяної пари з газами знаходиться аеродинамічний стабілізатор потоку парогазової суміші у вигляді циліндричної труби 6 з розтрубом 7 у нижній частині 62149 Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119