Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к области термической переработки антропо­генного растительного сырья и может быть использовано при производстве углерод-кремнийсодержащих продуктов из рисовой шелухи.
Технический результат - достижение требуемого состава и физико-химических свойств кремнеуглеродных продуктов (далее - КУП), позво­ляющих эффективно использовать их в различных областях техники и сель­ского хозяйства.
Технический результат достигается способом комплексной переработки рисовой шелухи, включающем её очистку от примесей, пиролиз, конденса­цию парогазовой смеси с получением органического продукта, энергетиче­ского газа и твердого остатка - кремнеуглерода, который подвергается окис­лительному обжигу при температуре 500-700°С с доведением содержания в нём летучих углеводородов до 0,3 - 25% и последующим его охлаждением, т.е. получением КУП с требуемыми составом и свойствами.

Текст

Смотреть все

(51) 01 33/12 (2006.01) 01 31/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ(57) Изобретение относится к области термической переработки антропогенного растительного сырья и может быть использовано при производстве углерод-кремнийсодержащих продуктов из рисовой шелухи. Технический результат - достижение требуемого состава и физико-химических свойств кремнеуглеродных продуктов (далее - КУП), позволяющих эффективно использовать их в различных областях техники и сельского хозяйства. Технический результат достигается способом комплексной переработки рисовой шелухи,включающем е очистку от примесей, пиролиз,конденсацию парогазовой смеси с получением органического продукта, энергетического газа и твердого остатка - кремнеуглерода, который подвергается окислительному обжигу при температуре 500-700 С с доведением содержания в нм летучих углеводородов до 0,3-25 и последующим его охлаждением, т.е. получением КУП с требуемыми составом и свойствами.(72) Сухарников Юрий Иванович Жарменов Абдурасул Алдашевич Бунчук Лара Владимировна Савченко Анатолий Максимович Ефремова Светлана Владимировна Джусупов Санжар Арунович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Комитета промышленности Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан Жарменов Абдурасул Алдашевич Сухарников Юрий Иванович Изобретение относится к области термической переработки антропогенного растительного сырья и может быть использовано при производстве углерод-кремнийсодержащих продуктов из рисовой шелухи. Известен способ переработки рисовой шелухи(Патент 2171780, 01 33/12, 01 33/32, С 09 С 1/48, опубл. 10.08.2001), включающий рассев,промывку, сушку, предварительное сжигание исходного сырья с утилизацией сажесодержащего дыма и окислительное сжигание. Недостатком данного изобретения является предварительное сжигание исходного сырья,исключающее возможность получения помимо сажи ряда химических продуктов(например,органических продуктов). Известен способ термической переработки биомассы (Патент 2124547, С 01 В 53/02, В 27 К 9/00, опубл. 10.01.1999), включающий загрузку предварительно просушенной биомассы в конвертер, пиролиз материала с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузкой твердого остатка, при этом пиролиз осуществляют при 650-950 С в среде восстановительного газа. Недостатками данного способа являются дополнительное использование углеводородного газа, необходимость его нагрева в генераторе перед подачей в конвертер и неполное извлечение химических продуктов(пиролизные газы используются только в качестве топлива). Наиболее близким является способ термической переработки рисовой шелухи и ее лигнинных остатков (Патент РК 17867,С 10 В 53/02, С 01 В 31/02,С 01 В 33/12, опубл. 15.12.10, бюлл. 12),включающий промывку, сушку, пиролиз исходного сырья,конденсацию парогазовой смеси с получением твердого остатка и органического конденсата с дополнительным термическим разложением неконденсирующихся пиролизных газов с получением сажи и газообразного топлива. Недостатком данного способа является то, что получаемый твердый кремнеуглеродный продукт содержит высокий процент летучих углеводородных соединений (26-35) и имеет вследствие этого низкие физико-химические свойства (удельная поверхность, суммарный объем пор и активность),что не обеспечивает возможность высокоэффективного его применения в различных областях техники и сельского хозяйства. Задачей настоящего изобретения является создание способа переработки антропогенного растительного сырья - рисовой шелухи лишенного этих недостатков. Технический результат - достижение требуемого состава и физико-химических свойств кремнеуглеродных продуктов (далее - КУП),позволяющих эффективно использовать их в различных областях техники и сельского хозяйства. Технический результат достигается способом комплексной переработки рисовой шелухи,включающем е очистку от примесей, пиролиз,конденсацию парогазовой смеси с получением органического продукта, энергетического газа и 2 твердого остатка - кремнеуглерода, который подвергается окислительному обжигу при температуре 500-700 С с доведением содержания в нм летучих углеводородов до 0,3 - 25 и последующим его охлаждением, т.е. получением КУП с требуемыми составом и свойствами. Предельные содержания летучих компонентов в КУП, фактически обеспечивающие и содержание в них твердого углерода и диоксида кремния в рекомендуемых пределах, ограничены тем, что при содержании летучих более 25 в них содержится высокий процент смолистых веществ и практически приводит к слипанию отдельных чешуек,окомкованию продукта и затрудняет их подачу в дозаторах и измельчение в мельницах, что в целом не обеспечивает необходимые физико-химические свойства КУП и снижает технико-экономические показатели или делает просто невозможным их применение. Нижний предел летучих 0,3 ограничен тем, что при попытке его снизить происходит интенсивное выгорание твердого углерода ниже минимально требуемого (25) при выплавке кремния. Внутри основных предельных содержаний летучих 0,3 и 25 имеются также условно принятые пределы 5 и 15, которые отвечают предпочтительным требованиям различных потребителей. Так пределы 15-25 предпочтительны для использования КУП как наполнителей эластомеров и углеродных материалов, а 5-15 как кормовой добавки. А использование КУП как шихтового материала при выплавке поликристаллического кремния ограничено содержанием летучих менее 5. При использовании КУП в качестве наполнителей эластомеров и композиционных углеродных материалов предпочтительны пределы летучих углеводородов 15-25, так как в этом случае нафтеновая углеводородная фаза в них является пластификатором, что положительно сказывается на процессах вулканизации и спекания и позволяет исключить введение стандартных пластификаторов, и снижает себестоимость изделий. При использовании КУП в качестве кормовой добавки желательно содержание углеводородов (1020), а наиболее важным фактором являются сорбционные его свойства (удельная поверхность и активность), которые повышаются (как видно из таблицы) со снижением уровня летучих, а также степень усвоения О 2, которая тем выше, чем 2 более аморфен (т.е. температура обработки до 700 С). При использовании КУП как шихтового компонента при выплавке поликристаллического кремния обязательным является низкий уровень летучих (5) и высокая реакционная способность углерода и диоксида кремния (это наиболее высокие значения всех трх физико-химических свойств,приведенных в таблице). Во всех случаях положительным является то, что углерод и диоксид кремния при обработке в интервале 500-700 С остаются в аморфной активной форме. При температуре ниже 500 С летучие и углерод не сгорают до необходимой концентрации,а при температуре выше 700 С углерод и диоксид кремния кристаллизуются, что отрицательно сказывается на качестве получаемой продукции. В процессе обжига исходный кремнеуглерод(содержащий 26-35 летучих углеводородных соединений, до 40 твердого углерода и 30-35 диоксида кремния) в зависимости от области применения получаемого кремнеуглеродного продукта (КУП) доводится до содержания летучих углеводородов 0,3-25, твердого углерода 25-60,диоксида кремния 30-75. Таким образом,ранее неизвестная и предлагаемая авторами последовательность операций переработки рисовой шелухи обеспечивает получение достигаемого технического результата. Предлагаемый способ комплексной переработки рисовой шелухи заключается в следующем исходное сырье - рисовую шелуху в количестве 1200 кг подвергают механической очистке от крупных (камни и др.) и мелких (песок и пыль) инородных примесей и при необходимости гидроочистке (холодной и/или горячей водой) от неорганических и частично от водорастворимых органических соединений, а затем сушке при 90120 С до остаточного содержания внешней влаги менее 5. Далее сырье загружают в герметичный аппарат и проводят термическую обработку(пиролиз) при температуре 600-650 С. Образующуюся парогазовую смесь направляют в систему конденсации, где конденсируемые вещества(органический продукт) собирают в специальном сборнике, неконденсируемый газ (с теплотворной способностью около 3000 ккал/кг) используют как энергетический, а твердый продукт (кремнеуглерод) после охлаждения или непосредственно горячий направляют на окислительный (в воздушном потоке) обжиг при температуре 500-700 С. Образующийся в количестве около 30 (от веса рисовой шелухи) органический продукт (после прохождения парогазовой смеси через систему конденсации) представляет собой смесь алифатических (45-55) и ароматических (22-28) углеводородов, остальное вода. Он обладает ярко выраженными бактерицидными свойствами и может быть эффективно использован как обеззараживающий препарат в ветеринарии и как стимулятор роста растений. Неконденсирующийся газ (выход около 30) используется как энергетический. Полученный после пиролиза кремнеуглерод в количестве 460 кг имел состав,вес аморфный диоксид кремния - 29,7, твердый аморфный углерод- 39,8, летучие углеводороды - 27,0, примеси неорганических элементов - 0,14, гигроскопическая влага - 3,2. В последующих операциях по окислительному обжигу использовали кремнеуглерод указанного состава в количестве по 0,5 кг в каждом опыте. Кремнеуглерод загружали в вертикальную печь с внешним обогревом, пропускали через него воздух и после завершения процесса охлаждали аргоном,выгружали и направляли на анализ. Далее кремнеуглеродный продукт, имеющий температуру 500-700 С, поступает в бункера с внешним водяным охлаждением в которые для более быстрого его охлаждения до 50-70 С через слой КУП может подаваться охлаждающий газ (водяной пар,выходящий из конденсаторов неконденсируемый газ, инертные газы или воздух). Охлажднный КУП упаковывается в мешки или другую тару и направляется потребителям. Преимуществом изобретения является комплексная и безотходная переработка рисовой шелухи,обеспечивающая получение полифункциональных продуктов с требуемыми химическим составом и физико-химическими свойствами, позволяющими наиболее эффективно использовать их в различных областях техники и сельского хозяйства. Таблица Услови Получе Содержание элементов в Физико-химические св-ва Предпочтительные области опыта я но полученных КУП,вес(средние) применения КУП и обжига КУП,исходного углерода и КУП рекомендуемые пределы кг Летучие Тверды Диоксид Удельная Истинный Активн содержания в нм элементов,вескомп-ты й кремния, поверхнос суммарны ость по углеро 2 ть, м 2/г й объем йоду,д,пор по 2,СТВ мл/г Исходный 0,5 27,0 41,1 30,2 87,0 0,11 1,9 Использование кремнеуглерод низкоэффективно 1 -500 0,48 24,1 39,8 29,7 120,0 0,13 3,0 Летучие 15- Наполнитель С,25 эластомеров,-20 мин Ств - 40-50 компонент 2 - 30-35 углеродных 2 -550 С, 0,45 16,8 48,8 34,2 композиционны Услови Получе Содержание элементов в Физико-химические св-ва Предпочтительные области опыта я но полученных КУП,вес(средние) применения КУП и обжига КУП,исходного углерода и КУП рекомендуемые пределы кг Летучие Тверды Диоксид Удельная Истинный Активн содержания в нм элементов,вескомп-ты й кремния, поверхнос суммарны ость по углеро 2 ть, м 2/г й объем йоду,д,пор по 2,СТВ мл/г 4 -600 С, 0,39 5,2 54,8 37,9 55 2-35- наполнитель-120 мин кремния ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ комплексной переработки рисовой шелухи, включающий е очистку от примесей,пиролиз, конденсацию парогазовой смеси с образованием жидкого органического продукта и энергетического газа и получение твердого остаткакремнеуглерода, отличающийся тем, что исходный кремнеуглерод после пиролиза подвергают дополнительно окислительному обжигу воздухом при температуре 500-700 С до содержания в нм летучих углеводородных соединений 0,3-25 и получаемый кремнеуглеродный продукт охлаждают.

МПК / Метки

МПК: C01B 33/12, C01B 31/02

Метки: рисовой, переработки, способ, шелухи, комплексной

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-26642-sposob-kompleksnojj-pererabotki-risovojj-sheluhi.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ комплексной переработки рисовой шелухи</a>

Похожие патенты