Виробництво та дослідження альтернативних сорбентів на основі природних речовин та
Виробництво та дослідження альтернативних сорбентів на основі природних речовин та біопохідної сировини.ДИСЕРТАЦІЯ, затверджена факультетом машинобудування, технологічного та енергетичного машинобудування Технічного університету Бергакадемія Фрайберг для здобуття вченого ступеня доктора-інженера доктора-інж. презентував: Dipl.-Ing. Ульріке Штрасбургер народилася: 10 січня 1972 р. В: Гота Рецензент: проф. хабіл. В.Нундорф Проф. хабіл. В. Гешель проф. Д-р вип. нац. хабіл. День оборони О. Віенгауза: 23 січня 2004 р
Зміст Зміст 1. ВСТУП. 5 2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ. 7 2.1. Хімічна структура та властивості природних речовин та біопохідної сировини 7 2.1.1. Деревина 7 2.1.2. Трава та солома 11 2.1.3. Лігніт 14 2.1.4. Ксиліт лігніту 20 2.2. Основи активації 23 2.2.1. Реактивність та активація 23 2.2.2. Варіанти активації твердих речовин 24 2.2.3. Механічна активація твердих речовин 26 2.2.4. Зберігання реакційноздатних речовин у матриці-носії 29 2.3. Основи сорбційної теорії 31 2.3.1. Природа та основні умови адсорбції 31 2.3.2. Адсорбційна здатність 32 2.3.3. Адсорбційні ентальпії 34 2.3.4. Транспортні процеси під час адсорбції 34 2.3.5. Адсорбція сипучим матеріалом 35 2.3.6. Змішані ефекти адсорбції та розділення 38 2.3.7. Відповідні технологічному процесу адсорбційні властивості 38 2.3.8. Технічні адсорбенти 39 2.3.9. Технічне здійснення адсорбції 47 2.3.10. Сфери застосування та приклади застосування технології адсорбції 50 2.3.11. Основні умови поглинання 51 2.3.12. Десульфурація димових газів 52 3. ЗАВДАННЯ. 57 1
Зміст Список використаних символів та скорочень Бібліографія Список рисунків Список таблиць Список таблиць Список додатків Додатки 4
2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ 2.1. Хімічна структура та властивості природних речовин та біопохідної сировини 2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ 2.1. Хімічна структура та властивості природних речовин та біопохідної сировини 2.1.1. Деревина Деревина сировини - це композитна сировина, що складається з різних органічних сполук із таким елементарним складом: 45,52% вуглецю, 41,46% кисню, 5,6% водню, 30%). [3], [11] Очікується, що зольність і склад різних бурих вугільів відіграватимуть важливу роль у використанні активованого бурого вугілля в якості сорбентів 18
2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ 2.1. Хімічна структура та властивості природних речовин та біопохідної сировини Відомо, що поява довгих волокон до грудчастих ксилітів спричиняє труднощі при видобуванні та переробці бурого вугілля. Міцність ксилітових волокон призводить до поганих подрібнювальних властивостей і зазвичай спричиняє проблеми в установках з переробки вугілля. Для виробництва паливного пилу або високоякісних лігнітних брикетів, ксиліт бурого вугілля слід у майбутньому відокремлювати від основної вугільної маси подрібненням і просіюванням. Зі збільшенням частки ксиліту у видобутому лігніті зростає потреба у дослідженні нових та економічно вигідних сфер застосування ксилітового волокна. [14] 22-го
6. ГРАНУЛАТИ, ВИРОБЛЕНІ З КУГОВОГО ВУГІЛЯ І ПОВЕРХНЕВОГО ВАПАНУ ЯК СОРБЦІЙНІ РЕЧОВИНИ 6.1 Цілі, пов’язані з в’яжучими плівками, посилене утворення твердих містків і, отже, підвищена тенденція до нагромадження у вологому середовищі говорять проти поодинокого гранулювання гашеного вапна. Згадані недоліки слід усунути, зберігаючи гашене вапно у твердій, збагаченій порами та водостійкій матриці. В якості матеріалу-носія слід використовувати м’яке буре вугілля. Комбінуючи сировину буре вугілля та гашене вапно, слід отримати грануляти, які відповідають наступним вимогам: висока механічна та термічна стійкість, висока стійкість зерна під впливом води або пари, швидке та повне відокремлення шкідливих газів, повне використання гашеного вапна для зв’язування шкідливих газів, Відсутність накопичення гранул через тверді мости, відсутність закручування пилу, просте та екологічно чисте утилізація або подальше використання завантажених гранул, низькі виробничі витрати. [64] 127
6. ГРАНУЛИ, ВИРОБЛЕНІ З КУГОВОГО ВУГІЛЯ ТА ПОВЕРХНЕВОЙ ВАПИНИ ЯК СОРБЦІЙНИХ РЕЧОВИН 6.2 Виробництво бурих гашених вапняних гранул Рис. 6.2: Інтенсивний змішувач від EIRICH, Hartheim Гашене вапно можна додавати до сирого вугілля, як уже зазначалося, у вигляді порошку або у вигляді суспензій. Додавання суспензій гашеного вапна має ту перевагу, що гашене вапно вже тонко розподіляється і може бути більш гомогенно диспергованим у лігніті. Крім того, спостерігається вища реакційна здатність гідрогелю, що створюється додаванням води та надходженням енергії. Неоднорідності розподілу гашеного вапна більш вірогідні при використанні сухого гашеного вапна. Якщо в магніт бурого вугілля потрібно вкласти особливо велику кількість гашеного вапна, це можливо лише додаванням порошкоподібного гашеного вапна, оскільки в процес грануляції із суспензіями вводиться занадто велика кількість води, що призводить до утворення дуже грубих гранул. 131
6. ГРАНУЛАТИ, ВИРОБЛЕНІ З КУГОВОГО ВУГІЛЯ І НАДАНОГО ВОПОЛНУ ЯК СОРПЦІЙНІ РЕЧОВИНИ 6.3 Властивості гашеного вапна бурого вугілля Гранули Зовнішня структура гранул Матеріали, отримані за допомогою представленого процесу гранулювання, характеризуються пухкою, гранульованою структурою, яка не має властивості ущільнюватися або твердіти. На рисунку 6.3 показана зовнішня структура гранул, що містять гашене вапно, дещо світліший колір у порівнянні з гранулами бурого вугілля є єдиною зовнішньою характеристикою гашеного вапна, яке він містить. Грануляти з високим вмістом гашеного вапна до LK = 40 масових% також мають однорідну зовнішню поверхню. 100 масових% сирого лігніту 0 1 мм 93 масових% сирого бурого вугілля + 7 масових% гашеного вапна 0 1 мм 80 масових% сирого бурого вугілля + 20 масових% гашеного вапна 0 1 мм Рис. 6.3: Зовнішня структура гашеного вапна бурого вугілля Гранули 136
6. ГРАНУЛИ З КУГОВОГО ВУГІЛЯ ТА КВІГТУЮЧОГО ВАПАНУ ЯК СОРПЦІЙНІ РЕЧОВИНИ 6.3 Властивості граніту гашеного вапняного бурого вугілля Сума розподілу Q 3 (x) у% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Початковий стан 10 Випробування на падіння труби (100 обертів) Випробування під тиском 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Розмір частинок в мкм Рис. 6.7: Розподіл зерна за розміром бурого вугільного вапняного грануляту з LK = 20 масових% залежно від типу напруги (G 20, використовуване необроблене вугілля: фракція необробленого вугілля від 0 до 1 мм, Вибивний носовий млин d A = 0,3 мм) Сума розподілу Q 3 (x) у% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Початковий стан 10 Випробування на розвал (100 обертів) Випробування під тиском 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Розмір частинок в мкм Рис. 6.8: Розподіл зерна за розміром бурого вугілля із гашеним вапняним гранулятом з LK = 20 масових% залежно від типу напруги (G 6, використовуване сире вугілля: необроблене вугілля від 0 до 5 мм, Schlagna senmühle d A = 0,5 мм) Якщо порівняти міцність цього грануляту з гранулятом (G6), який також містить 20 мас.% гашеного вапна, але з усього необробленого вугілля з d = 0 до 5 мм і з грубішим розвантажувальним ситом Створюється молотковий млин 0,5 мм, тож 141