Амос Фрайс - Химическая война

"Поэтому ясно, что условия активирования должны быть подобраны и урегулированы таким образом, чтобы быстро окислять углеводороды и медленно — первичный уголь. Такое дифференцированное окисление не легко выполнить, так как находящиеся в угле углеводороды, содержат очень малое количество водорода и поэтому окисляются не легче, чем сам уголь. Сверх того, большинство углеводородов, которые подлежат удалению, заключены внутри зерен угля. С одной стороны, чтобы окислить углеводороды с требуемой быстротой, нужна высокая температура, с другой — нельзя употреблять слишком высокой температуры, если требуется экономно использовать первичный уголь. Допустимые колебания лежат узких пределах 50–70 градусов. Установлению оптимума температуры активирования зависит от выбора окислителя и других переменных; для воздуха она, как оказалось, лежит между 350° и 450° для пара — между 800° и 1.000°.

"Процесс активации воздухом имеет то преимущество, что он требует сравнительно низкой температуры. Его недостаток в том, что при нем происходит местное накаливание и чрезмерная трата первичного угля, вследствие чего получается уменьшение об'емной активности прежде, чем будут полностью удалены углеводороды. Вследствие этого, при обработке воздухом нельзя получить угля высшей активности".

Процесс обработки паром обладает тем недостатком, что происходит при такой высокой температуре, что регулирование ее становится почти невозможным, и возникают другие технические трудности. Его преимущество заключается в отсутствии местного накаливания. Следовательно, углеводороды могут бить удалены в большом количестве без непроизводительной траты первичного угля. Этим путем возможно получать весьма активный уголь.

Рис. 68.

Разрез сырой скорлупы кокосового ореха.

Увеличено в 146½ раз (лин. ув.).

Употребление пара имеет еще то преимущество, что дает равно успешные результаты при обработке всех сортов древесного угля. Материалы более низкого качества, в виду недостатка кокосовых орехов, будучи обработаны паром, давали уголь столь же хороший.

Активация током воздуха, пара и углекислого газа широко применялось Военно-Химической Службой для приготовления угля для противогазов.

Рис. 69.

Разрез обугленной скорлупы кокосового ореха.

Лин. увелич. 146½.

Вышеприведенные данные прекрасно иллюстрируются микрофотографическими снимками, представленными на ряде рисунков, от 68 до 71. Рис. 68 изображает поперечный разрез сырой скорлупы кокосового ореха, вырезанный перпендикулярно его длинной оси. На нем видны плотно сжатые, толстостенные так называемые "каменные" клетки, характерные для всех твердых и плотных ореховых скорлуп. Рис. 69 дает фотографию подобного же сечения той же скорлупы ореха, после ее обугливания. Так как фотографии сняты при вертикальном освещении на темном фоне, то все впадины и пустоты кажутся черными, между тем как самый уголь кажется белым. Из этих фотографий ясно видно, что крупно-зернистая структура, присущая скорлупе, сохраняется почти целиком в продукте обугливания. Рис. 70 и 71 показывают, при более крупном увеличении, обугленный продукт до и после активирования. Как и на предыдущих рисунках, темные места представляют пустоты, имеющие малое, почти ничтожное влияние на поглотительную способность угля; белые места изображают уголь. На рис. 70 (неактивированный) уголь между пустотами кажется почти компактным; на рис. 71 (активированный) он получает определенное зернистое строение. Зернистая структура, ясно видная при большим увеличении (в 1000 раз), показывает, повидимому, то повышение пористости, от которой в действительности зависит поглотительная способность. Фотографии, следовательно, вполне ясно представляют насколько увеличивается пористость вследствие обработки":

Рис. 70.

2-минутный уголь, не активированный.

Увеличено в 732 раза.

Большой спрос на уголь и необходимость подвергать активированию различные материалы, помимо кокосовых орехов, привели к устройству печи Дресслера, которая имеет многие преимущества перед аппаратом Дорсей.

"Печь Дресслера принадлежит к типу печей, применяемых, обыкновенно, при производстве керамических изделий. Горн ее выложен внутри огнеупорным кирпичом и имеет около 190 фут. длины, 12 фут. ширины и 9 фут. вышины обыкновенной кирпичной кладки. Уголь нагружается на мелкие лотки из туго-плавкого материала, которые ставятся на маленькие вагонетки, около 120 лотков на вагонетку. Вагонетки вкатываются в печь через двойную дверь, и уголь остается в горячей части печи при температурё в 850 °C около 4 часов. Вода разлагается при этом на составные части и, чтобы преградить доступ внешнему воздуху, поддерживается повышенное давление. Печь отапливается газом, и уголь активируется паром в присутствии газов, образующихся при горении.

Рис. 71.

Активированный паром 31-минутный уголь.

Увеличено в 732 раза.

"При такой обработке уголь получает высокую. степень активности без обычной большой потери материала. Повидимому, условия процесса позволяют окислителю глубоко проникать в частицы угля, не повышая поверхности сгорания, как это наблюдается при обыкновенном активировании паром. Вместимость печей этого типа ограничивается только их размерами.

Преимущества их нижеследующие:

1. Высокое качество продукта.

2. Малая потеря в весе и об’еме.

3. Большая мощность.

4. Минимальная стоимость устройства и эксплоатации.

5. Простота и дешевизна процесса обработки.

6. Применяемость для активирования всех сортов угля.

7. Наличность готовых печей этого типа".

Рис. 71.

Поперечный разрез тунельной печи Дресслера, приспособленной к активации (обработки) угля.

1. Железная скрепа.

2. Свод печи.

3. Огнеупорный кирпич.

4. Трепел.

5. Камера сгорания.

6. Стенки печи.

7. Простой кирпич.

8. Песок.

9. Стальной каток.

10. Огнеупорный кирпич.

11. Прокладка из огнеупорного кирпича.

Первые опыты были произведены с особым сортом антрацита (не слоистого и имеющего раковистый излом). Продолжительность действия его поглощающей способности равнялась 560 минутам, вместо 360 минут жизненности угля кокосовых орехов, активированный воздухом, и 800–900 минут того же угля, активированного паром.