УДК 633.521:631.17.001.4
Бергер Є., канд. техн. наук, доц., , https://orcid.org/0000-0002-5494-0247
e-mail:djekson1961@gmail.com Херсонський національний технічний університет
Лілевман І., https://orcid.org/0000-0002-3123-5684, e-mail:igorlilevman@ukr.net, Тел.: +380950050336
Лілевман О., https://orcid.org/0000-0003-1316-1674, e-mail: lilevman60@gmail.com
Південно-Українська філія УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого,
Анотація.
Мета досліджень. Розробити технологію та дослідно-промислову установку для виробництва активованого вугілля термолізно-імпульсним методом з нетрадиційного для цього джерела сировини – костриці льону.
Методи досліджень. Аналіз хімічного складу костриці льону, а також сучасного рівня її використання; розкриття процесу активації і дослідження пористої структури сорбентів; вибір оптимального методу і режимів активації вуглецевмісних матеріалів; розгляд способів активації і дослідження механізму цієї реакції; аналіз сучасного обладнання, проектування та вибір устаткування, яке найбільш ефективне в умовах льонозаводів України; визначення енергетичного балансу імпульсної установки; побудова математичної моделі процесу; складення програми для комп’ютерного визначення коефіцієнтів регресій і на основі виконаних розрахунків розроблення номограм для графічного визначення параметрів технологічного процесу; дослідження впливу технологічних факторів на фізико-хімічні характеристики одержаного активованого вугілля запропонованою технологією та імпульсної установки, яка її реалізує.
Результати. В результаті проведених досліджень:
- розроблена технологія та дослідно-промислова установка для виробництва активованого вугілля термолізно-імпульсним методом з нетрадиційного для цього джерела сировини – костриці льону;
- запропоновані оптимальні технологічні режими процесу активації;
- створена математична модель процесу і розроблені номограми для визначення і прогнозу кінцевих характеристик сорбентів за вхідними параметрами технологічного режиму.
Очікуваний економічний ефект за перший рік впровадження установки термолізно-імпульсного типу для переробки костриці льону в сорбенти досягає 2030765 грн. (у цінах 2020 року). Термін окупності впровадженої установки складає 2,5 місяців.
Висновки. Використовуючи результати досліджень, розроблену технологію та дослідно-промислову установку, можна проводити активацію деревного вугілля з костриці льону термолізно-імпульсним методом та обрати оптимальні параметри процесу в заданих температурних та часових межах.
Одержане активоване вугілля застосовне для поглинання відносно крупних молекул або мікросуспензій з рідинних середовищ.
На підставі досліджених матеріалів цієї роботи доцільно рекомендувати запропоновану промислову технологічну схему процесу термолізно-імпульсної переробки костриці льону в сорбенти.
Ключові слова: термолізна переробка, технологія, костриця льону, деревне вугілля, активоване вугілля, установка імпульсного типу.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ ИЗ КОСТРЫ ЛЬНА ТЕРМОЛИЗНО-ИМПУЛЬСНЫМ МЕТОДОМ
Бергер Е., канд. техн. наук, доц.,
https://orcid.org/0000-0002-5494-0247, e-mail: djekson1961@gmail.com
Херсонский национальный технический университет
Лилевман И., https://orcid.org/0000-0002-3123-5684, e-mail: igorlilevman@ukr.net, Тел.: +380950050336
Лилевман О., https://orcid.org/0000-0003-1316-1674, e-mail: lilevman60@gmail.com.
Южно-Украинский филиал УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого
Анотація.
Цель исследований. Разработать технологию и опытно-промышленную установку для производства активированного угля термолизно-импульсным методом из нетрадиционного для этого источника сырья – костры льна.
Методы исследований. Анализ химического состава костры льна, а также современного уровня ее использования; раскрытие процесса активации и исследования пористой структуры сорбентов; выбор оптимального метода и режимов активации углеродсодержащих материалов; рассмотрение способов активации и исследования механизма этой реакции; анализ современного оборудования, проектирование и выбор оборудования, наиболее эффективного в условиях льнозаводов Украины; определение энергетического баланса импульсной установки; построение математической модели процесса; составление программы для компьютерного определения коэффициентов регрессии и на основе выполненных расчетов разработка номограмм для графического определения параметров технологического процесса; исследование влияния технологических факторов на физико-химические характеристики полученного активированного угля с помощью предложенной технологии и реализующей ее импульсной установки.
Результаты. В результате проведенных исследований:
- разработана технология и опытно-промышленная установка для производства активированного угля термолизно-импульсным методом из нетрадиционного для этого источника сырья – костры льна;
- предложены оптимальные технологические режимы процесса активации;
- создана математическая модель процесса и разработаны номограммы для определения и прогноза конечных характеристик сорбентов по входным параметрам технологического режима.
Ожидаемый экономический эффект за первый год внедрения установки термолизно-импульсного типа для переработки костры льна в сорбенты достигает 2030765 грн. (в ценах 2020 г.). Срок окупаемости внедренной установки составляет 2,5 месяцев.
Выводы. Используя результаты исследований, разработанную технологию и опытно-промышленную установку можно проводить активацию древесного угля из костры льна термолизно-импульсным методом и выбрать оптимальные параметры процесса в заданных температурных и временных пределах.
Полученный активированный уголь применим для поглощения относительно крупных молекул или микросуспензий из жидкостных сред.
На основании исследованных материалов этой работы целесообразно рекомендовать предложенную промышленную технологическую схему процесса термолизно-импульсной переработки костры льна в сорбенты.
Ключевые слова: термолизная переработка, технология, костра льна, древесный уголь, активированный уголь, установка импульсного типа.
DEVELOPMENT OF ACTIVATED CARBON PRODUCTION TECHNOLOGY FROM A FLAX STALKS BY A THERMOLYSIS-IMPULSE METHOD
Berger E., Cand. Tech. Scs., associate professor, , https://orcid.org/0000-0002-5494-0247, e-mail: djekson1961@gmail.com
Kherson National Technical the university
Lilevman I., https://orcid.org/0000-0002-3123-5684, e-mail: igorlilevman@ukr.net, Tel .: +380950050336,
Lilevman O., https://orcid.org/0000-0003-1316-1674, e-mail: lilevman60@gmail.com. South-Ukrainian branch of L. Pogorelyy UkrNDIPVT
Abstract
Purpose of the study is to develop a technology and research and industrial plant for the production of activated carbon by thermolysis-impulse method from a non-traditional source of raw materials – flax stalks.
Research methods. Analysis of the chemical composition of flax fire, as well as the current level of its use; disclosure of the activation process and study of the porous structure of sorbents; selection of the optimal method and modes of activation of carbonaceous materials; consideration of methods of activation and study of the mechanism of this reaction; analysis of modern equipment, design and selection of equipment that is most effective in the conditions of flax plants of Ukraine; determination of energy balance of pulse installation; construction of a mathematical model of the process; drawing up a program for computer determination of regression coefficients and on the basis of performed calculations development of nomograms for graphical determination of technological process parameters; study of the influence of technological factors on the physico-chemical characteristics of the obtained activated carbon using the proposed technology and pulse installation that implements it.
The results of the study. As a result of research:
- developed technology and research and industrial installation for the production of activated carbon by thermolysis-impulse method from a non-traditional source of raw materials - flax stalks;
- the optimal technological modes of the activation process are proposed;
- the mathematical model of process is created and the nomograms for definition and the forecast of final characteristics of sorbents on input parameters of a technological mode are developed.
The expected economic effect for the first year of introduction of the thermolysis-impulse type installation for processing flax stalks into sorbents reaches UAH 2030765. (in 2020 prices). The payback period of the implemented installation is 2.5 months.
Conclusions. Using the research results, developed technology and research and industrial installation, it is possible to activate charcoal from flax stalks by thermolysis-impulse method and select the optimal process parameters within the specified temperature and time limits.
The obtained activated carbon is applicable for absorption of relatively large molecules or microsuspensions from liquid media.
On the basis of the researched materials of this work it is expedient to recommend the offered industrial technological scheme of process of thermolysis-impulse processing of a flax stalks in sorbents.
Key words: thermolysis processing, technology, flax fire, charcoal, activated carbon, pulse type installation.