WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

5,1/26

аммиаком при 20 °С (аммонийная форма)

2,9/8

3,1/10

3/9

примечание: в числителе – К, в знаменателе - КР

Из представленных данных видно увеличение констант равновесия и соответствующих им коэффициентов разделения для модифицированных углей. Следовательно, модификацию аммиаком можно применять для получения сорбентов для селективного извлечения катионов переходных металлов из растворов, содержащих соли жесткости.

Сравнительная характеристика получаемых продуктов

Приведем сравнительную характеристику получаемых продуктов с существующими катионитами на основе углерода (таблица 8).

Таблица 8 – Сравнительная характеристика получаемых продуктов

Продукт

Стоимость с НДС, руб./кг

Полная СОЕ, ммоль-экв/г

ДОЕ, ммоль-экв/дм3

Опытная партия углей

41,3

2 – 2,8

350-450

Сульфоуголь *

32

-

180

Сульфоуголь СК **

44

-

240

Сульфоуголь СМ **

44

-

290

Уголь катионообм. УК-1 ***

не произв.

0,5 – 1,4

-

Уголь катионообм. УК-2 ***

не произв.

1,4 - 3

-

* - по ТУ 2162-078-05015182-2001;

** - по ГОСТ 5696-74;

*** - по ГОСТ 30357-96.

Угли катионообменные марок УК-1 и УК-2 в настоящее время не производятся вследствие их высокой себестоимости. Сульфоуголь при более низком значении обменной емкости, обладает более высокой величиной плотности, по сравнению с полученными в данной работе продуктами. Следовательно, для заполнения заданного объема адсорбера получаемыми углями, требуется меньшая масса адсорбента, при этом время работы между регенерациями будет больше за счет более высоких значений ДОЕ.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Способ производства активных углей в трубчатом реакторе в токе воздуха с использованием фосфорной кислоты для модификации исходного древесного сырья включает следующие стадии:

  • измельчение древесного сырья (если в качестве сырья используются отходы деревообработки, например опилки, стружки и т.д. измельчение не требуется);
  • обработка раствором фосфорной кислоты до достижения содержания фосфорной кислоты в обработанном сырье 2-6 %;
  • сушка;
  • совмещенные карбонизация и активация в трубчатом реакторе в токе воздуха;
  • промывка;
  • сушка готового продукта.

ГОСТ 30357-96 «Угли катионообменные» допускает по согласованию с потребителем выпуск катионообменников в водородной либо солевой (Na+, K+, Ca2+, Mg2+ и т.д.) формах. Поэтому отмывку готового продукта от фосфорной кислоты можно проводить либо водой, либо раствором щелочи или соды, затем – водой. Также для удаления остатков фосфорной кислоты возможно использовать раствор аммиака. В данном случае после выпаривания раствора после отмывки угля можно получать еще один ценный продукт – фосфат аммония, фосфорно-аммонийное удобрение. В этом случае получаемый уголь будет переведен из водородной в аммонийную NH4+ форму.

Технологическая схема производства ионообменных активных углей

На основании полученных экспериментальных данных, нами предложена принципиальная технологическая схема производства активных углей, в которой отмывка полученного продукта проводится водой, а полученный после отмывки продукта от фосфорной кислоты раствор после установления требуемой концентрации, используется для пропитки исходного древесного сырья (рисунок 7). Производство активного угля по предложенной схеме осуществляется полунепрерывным способом: обработка сырья раствором фосфорной кислоты с последующей сушкой, отмывка полученного активного угля от остатков фосфорной кислоты производятся непрерывно, карбонизация/активация – периодически в трех параллельно включенных реакторах, поочередно меняющих свои функции.

Цикл работы реактора карбонизации/активации объемом 4,5 м3 (высота реактора 3 м, внутренний диаметр – 1,4 м) включает следующие стадии:

  • загрузка – 45 мин;
  • предварительный прогрев – 120 мин;
  • карбонизация/активация – 240-360 мин;
  • охлаждение – 80-120 мин;
  • разгрузка – 30-мин.

Стадия карбонизации/активации занимает половину и более времени цикла реактора. Следовательно, для работы достаточно двух реакторов. Применив три последовательно соединенных реактора, мы получаем возможность обслуживания и ремонта реакторов без остановки производства.

В баке 1, оборудованном мешалкой, готовят раствор фосфорной кислоты требуемой концентрации.

Предварительно измельченное древесное сырье подается в шнековый смеситель 2, где происходит его смешение с раствором фосфорной кислоты.

После обработки раствором фосфорной кислоты сырье выдерживается в течение 0,5 или более часов для равномерного распределения раствора, затем высушивается в барабанной сушилке 3 и поступает на следующую стадию – карбонизацию/активацию в вертикальном трубчатом реакторе 4 в токе воздуха.

Древесное сырье порциями, с уплотнением каждой порции, помещают в реактор, оборудованный в нижней части колосниковыми решетками. Затем через реактор начинают пропускать воздух при помощи дымососа 6. Электротермическим устройством сырье поджигают снизу реактора, после чего фронт карбонизации/активации перемещается снизу вверх в слое сырья в реакторе.

1 – емкость для пропиточного раствора фосфорной кислоты; 2 - шнековый смеситель; 3, 6 – барабанная сушилка; 4 – реактор карбонизации/активации; 5 – установка для промывки; 7-паровой котел; 8 – дымосос;

Рисунок 7 – Технологическая схема производства активного угля

В процессе карбонизации/активации образуются активный уголь и парогазы карбонизации/активации, которые дожигаются в паровом котле 7. Вырабатываемая теплота используется на стадиях сушки сырья, обработанного раствором фосфорной кислоты и готового продукта после промывки. Расчет теплового баланса показывает, что энергетическая самообеспеченность технологии достигается при использовании 35 - 40 % теплоты, выделяющейся при карбонизации/активации с последующим сжиганием парогазовой смеси.

По окончании карбонизации/активации продолжают пропускать воздух через реактор для его более быстрого охлаждения.

Получаемый уголь выгружают из реактора и промывают водой в установке 5. Полученный после промывки угля раствор, содержащий фосфорную кислоту, направляют в бак 1.

Отмытый уголь высушивают в сушилке 6 и направляют на склад.

Приведем расчет основных технико-экономических показателей для производства активного угля с расчетной мощностью по сырью 5000 т/год по предложенной технологической схеме. Исходные данные для расчета представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Исходные данные для расчета

Вид сырья

опилки сосны,березы

Влажность сырья, %

30

Потребление сырья, т/год

5000

Цена сырья с НДС, руб./т

250

Потребление фосфорной кислоты 72 %, т/год

20,80

Цена фосфорной кислоты 72 % с НДС, руб./т

42480,00

Расход тепловой энергии, Гкалл./год

1000,00

Стоимость тепловой энергии с НДС, руб./Гкалл

691,48

Расход электроэнергии, МВт·ч/год

350,4

Стоимость электроэнергии с НДС, (руб./кВт·ч)

3,80

Содержание фосфорной кислоты в сырье после пропитки, в пересчете на сухое сырье

6

Гидромодуль при пропитке сырья раствором фосфорной кислоты

1

Остаточное содержание фосфорной кислоты в угле, %

2,4

Выход угля, % от а.с.с.

21

Штатная численность персонала, чел.

9

Средняя заработная плата, руб./мес.

15000

Планируемая цена реализации продукции без НДС, руб./т

40 000

Производительность, т/год

546

Капиталовложения, тыс. руб.

14000

Выбор в пользу использования в качестве сырья отходов деревообработки продиктован тем, что в Алтайском крае остро стоит проблема их утилизации.

Цена реализации продукции - 40 руб./кг без НДС выбрана по результатам проведенного маркетингового исследования.

Для выбранных исходных данных были рассчитаны основные технико-экономические показатели (таблица 9).

Таблица 9 – Основные технико-экономические показатели производства


Валовый доход, тыс. руб.

21840

Прибыль от реализации, тыс. руб.

12650

Налог на прибыль, тыс. руб.

3036

Чистая прибыль, тыс. руб.

9614

Рентабельность продукции, %

104,6

Рентабельность производства, %

51,7

Срок окупаемости производства, лет

1,46

Одним из достоинств технологии является низкая себестоимость получаемых ионообменных активных углей – 16,8 руб./кг, что позволяет выгодно производить и более широко применять ионообменные активные угли в водоочистке, где ранее их применение сдерживалось их высокой себестоимостью.

ВЫВОДЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»