Производство и проучване на алтернативни сорбенти на основата на естествени вещества и

Производство и проучване на алтернативни сорбенти на основата на естествени вещества и био-получени суровини ДИСЕРТАЦИЯ, одобрена от Факултета по машинно, технологично и енергийно инженерство на Техническия университет Bergakademie Freiberg за придобиване на академичната степен на докторски инженер д-р-инж. представено от: Dipl.-Ing. Ulrike Straßburger родена на: 10 януари 1972 г. в: Gotha Рецензент: проф. Д-р-инж. хабил. W. Naundorf проф. Д-р-инж. хабил. W. Heschel проф. Д-р обратно нат. хабил. Ден на отбраната на О. Wienhaus: 23 януари 2004 г.

основата

Съдържание Съдържание 1. ВЪВЕДЕНИЕ. 5 2. ТЕОРЕТИЧНИ ОСНОВИ. 7 2.1. Химическа структура и свойства на природните вещества и био-получените суровини 7 2.1.1. Дърво 7 2.1.2. Трева и слама 11 2.1.3. Лигнит 14 2.1.4. Лигнит ксилит 20 2.2. Основи на активирането 23 2.2.1. Реактивност и активиране 23 2.2.2. Възможности за активиране на твърди вещества 24 2.2.3. Механично активиране на твърди вещества 26 2.2.4. Съхранение на реактивни вещества в носеща матрица 29 2.3. Основи на сорбционната теория 31 2.3.1. Същност и основни условия на адсорбция 31 2.3.2. Капацитет на адсорбция 32 2.3.3. Адсорбционни енталпии 34 2.3.4. Транспортни процеси по време на адсорбция 34 2.3.5. Адсорбция в насипен материал 35 2.3.6. Смесени ефекти на адсорбция и отделяне 38 2.3.7. Съответстващи на процеса адсорбционни свойства 38 2.3.8. Технически адсорбенти 39 2.3.9. Техническо изпълнение на адсорбцията 47 2.3.10. Области на приложение и примери за приложение на адсорбционната технология 50 2.3.11. Основни условия на усвояване 51 2.3.12. Десулфуризация на димните газове 52 3. ЗАДАЧА. 57 1

Съдържание Списък на използваните символи и съкращения Библиография Списък на фигурите Списък на таблици Списък на таблици Приложения Приложения 4

2. ТЕОРЕТИЧНИ ОСНОВИ 2.1. Химическа структура и свойства на природните вещества и био-получените суровини 2. ТЕОРЕТИЧНИ ОСНОВИ 2.1. Химическа структура и свойства на природните вещества и био-получените суровини 2.1.1. Дърво Суровината дърво е композитна суровина, съставена от различни органични съединения със следния елементарен състав: 45. 52% въглерод, 41. 46% кислород, 5. 6% водород, 30%). [3], [11] Очаква се, че съдържанието на пепел и съставът на различни кафяви въглища ще играят важна роля при използването на активирани кафяви въглища като сорбенти 18

2. ТЕОРЕТИЧНА ОСНОВА 2.1. Химическа структура и свойства на естествените вещества и биологично извлечените суровини Известно е, че появата на дълги влакна до буцисти ксилити причинява трудности при извличането и преработката на лигнит. Силата на ксилитовите влакна причинява лоши свойства на раздробяване и обикновено причинява неизправности в блоковете за подготовка на въглища. Следователно за производството на горивен прах или висококачествени лигнитни брикети лигнитният ксилит трябва да бъде отделен от основната въглищна маса чрез смилане и пресяване. С нарастващия дял на ксилитол в извлечения лигнит, нараства необходимостта от изследване на нови и икономически изгодни области на приложение на фибрил ксилитол. [14] 22-ри

6. ГРАНУЛАТИ, ПРИГОТВЕНИ ОТ КАФАНИ ВЪГЛИЩА И ПОВЪРХНОСТНА ВАРЕН КАТО СОРПЦИОННИ ВЕЩЕСТВА 6.1 Целите чрез свързващи филми, засиленото образуване на твърди мостове и следователно засилената тенденция към натрупване във влажна среда говорят срещу единичното гранулиране на гасена вар. Споменатите недостатъци трябва да бъдат премахнати чрез съхранение на гасената вар в твърда, богата на пори и водоустойчива матрица. Като носител трябва да се използват меки кафяви въглища. Чрез комбиниране на суровините лигнит и гасена вар трябва да се получат гранули, които отговарят на следните изисквания: висока механична и термична устойчивост, висока стабилност на зърната при излагане на вода или пара, бързо и пълно отделяне на вредните газове, пълно оползотворяване на гасената вар за свързване на вредните газове, Без натрупване на гранули поради твърди мостове, без извиване на прах, просто и екологично изхвърляне или по-нататъшно използване на натоварените гранули, ниски производствени разходи. [64] 127

6. ГРАНУЛАТИ, ПРИГОТВЕНИ ОТ КАФАНИ ВЪГЛИЩА И ПОВЪРХНОСТНА ВАРНА КАТО СОРПЦИОННИ ВЕЩЕСТВА 6.2 Производство на лигнитни гасирани варови гранули Фиг. 6.2: Интензивен миксер от EIRICH, Hartheim Гасената вар може да се добавя към суровите въглища, както вече беше споменато, като прах или под формата на суспензии. Добавянето на суспензии от гасена вар има предимството, че гасената вар вече е фино разпределена и може да бъде по-хомогенно диспергирана в лигнит. Освен това има по-висока реактивност на хидрогела, създаден от добавянето на вода и влагането на енергия. Нехомогенностите в разпределението на гасената вар са по-вероятни при използване на суха гасена вар. Ако трябва да се влагат особено големи количества гасена вар в лигнитната матрица, това е възможно само чрез добавяне на прахообразна гасена вар, тъй като в процеса на гранулиране със суспензиите се вкарват твърде големи количества вода, което води до образуването на много груби гранули. 131

6. ГРАНУЛАТИ, ПРИГОТВЕНИ ОТ КАФЯВИ ВЪГЛИЩА И НАДЪРЖАЕМ ВАМ КАТО СОРПЦИОННИ ВЕЩЕСТВА 6.3 Свойства на лигнитната гасена вар Гранули Външна структура на гранулите Материалите, получени с представения процес на гранулиране, се характеризират с рохкава, гранулирана структура, която не е склонна да се уплътнява или втвърдява. Фигура 6.3 показва външната структура на гранули, съдържащи гасена вар, чийто малко по-светъл цвят в сравнение с лигнитните гранули е единствената външна характеристика на гасената вар, която съдържа. Гранулатите с високи пропорции на гасена вар до LK = 40 тегловни% също имат хомогенна външна повърхност. 100 маса% суров лигнит 0 1 mm 93 маса% суров лигнит + 7 маса% гасена вар 0 1 mm 80 маса% суров лигнит + 20 маса% гасена вар 0 1 mm Фиг. 6.3: Външна структура на гасената лигнитна вар Гранули 136

6. ГРАНУЛАТИ, ПРИГОТВЕНИ ОТ КАФАНИ ВЪГЛИЩА И КАМПИЦИОНЕН ВАК, КАТО СОРПЦИОННИ ВЕЩЕСТВА 6.3 Свойства на лигнитните гасени варови гранулати Разпределение Сума Q 3 (x) в% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Начално състояние 10 Изпитване на падналите тръби (100 оборота) Изпитване под налягане 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Размер на частиците в µm Фиг. 6.7: Разпределение на размера на зърната на гранулиран гасен кафяв въглен с LK = 20 тегловни% в зависимост от вида на напрежението (G 20, използвани сурови въглища: фракция на сурови въглища 0 до 1 mm, Мелница за биене на носа d A = 0,3 mm) Сума на разпределение Q 3 (x) в% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Първоначално състояние 10 Тест с извивка (100 оборота) Тест под налягане 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Размер на частиците в µm Фиг. 6.8: Разпределение на размера на зърната на гасения варов гранулиран кафяв въглен с LK = 20 тегловни% в зависимост от вида на напрежението (G 6, използвани сурови въглища: сурови въглища 0 до 5 mm, Schlagna senmühle d A = 0,5 mm) Ако се сравнява силата на този гранулат с гранулата (G6), който също съдържа 20% тегл. гасена вар, но от целия суров въглен с d = 0 до 5 mm и с по-грубо сито за изхвърляне Създава се чукова мелница от 0,5 мм, така че 141