ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения адсорбента

Классы МПК:B01J20/20 содержащие свободный углерод; содержащие углерод, полученный процессами коксования
B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации
B01J31/08 ионообменные смолы
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-04-14
публикация патента:

Изобретение относится к способам получения адсорбентов. Описан способ получения пористого углеродного адсорбента, включающий смешивание сажи со связующим материалом и растворителем до образования пластичной смеси, гранулирование смеси, стабилизацию гранул, их карбонизацию с последующим охлаждением, причем в качестве связующего материала используют нефтяные пеки, каменноугольные пеки, нефтяные спекающие добавки с температурой размягчения 40-150°С и выходом летучих веществ 20-80%, а в качестве растворителя - углеводороды с температурой кипения при атмосферном давлении 36-180°С либо их смеси с верхним температурным пределом выкипания не более 180°С, при этом сажу берут в количестве 40-95% мас. в расчете на смесь ее со связующим, а растворитель в массовом соотношении со связующим от 1:1 до 10:1. Технический результат - получен дешевый пористый углеродный адсорбент с высокой удельной поверхностью и механической прочностью. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения пористых углеродных материалов, а именно углеродных адсорбентов для технологических процессов.

Известны пористые углеродные материалы - активные угли, применяемые в качестве адсорбентов, которые получают пиролизом различных углеродсодержащих материалов, например древесины, торфа, каменного угля, продуктов нефтепереработки, органических полимеров с последующей активацией паровоздушной смесью, углекислым газом или другими активирующими агентами [Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение / Пер. с нем. - Л.: Химия, 1984. - 216 с.]. Приготовленные известными способами углеродные материалы имеют развитую пористую структуру, позволяющую использовать их в качестве адсорбентов, однако существенным недостатком этих углеродных материалов является то, что в процессе активации степень угара углеродного материала составляет до 50% мас. и более, что является причиной их высокой стоимости.

Известны пористые углеродные материалы [патент RU № 2268774, С1 B01J 37/08, B01J 21/18, B01J 32/00], получаемые уплотнением сажи пироуглеродом при температурах 500-1400°С в течение 1-60 часов, образующимся при разложении углеводородов, и последующей обработкой сформировавшегося материала паровоздушной смесью. Недостатком данного типа пористого углеродного материала является его высокая стоимость из-за необходимости длительного поддержания высоких температур в реакторе и наличия стадии активации гранул окислительным агентом.

Наиболее близким к заявляемому способу получения пористого углеродного материала является способ [патент RU № 2077381, С1 B01J 20/20, B01J 21/18], заключающийся в том, что сажу смешивают до образования пластичной массы со связующим материалом, содержащим полимер, разведенный растворителем, полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют нагреванием их до температуры не более 200°С, карбонизируют при температурах 600-900°С в инертной среде, вводят в инертную газовую среду и охлаждают в ней. При этом в качестве связующего материала в данном способе применяют фенолформальдегидные смолы, например бакелитовую смолу, лесохимическую смолу, а в качестве растворителя - различные растворители, например бутиловый спирт, изопропиловый спирт, полиакриламид, водный раствор этилового спирта, ацетон, бензол и др.

Существенным недостатком данного способа является высокая стоимость предлагаемых связующего материала и растворителя.

Задачей данного изобретения является разработка способа получения дешевого однородного по свойствам углеродного адсорбента с размером гранул 1-10 мм, обладающих высокими значениями удельной поверхности и механической прочности.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения углеродного адсорбента, включающем смешивание сажи со связующим материалом и растворителем до образования пластичной смеси, гранулирование смеси, стабилизацию гранул, их карбонизацию с последующим охлаждением, согласно изобретению в качестве связующего материала используют нефтяные пеки, каменноугольные пеки, нефтяные спекающие добавки с температурой размягчения 40-150°С и выходом летучих веществ 20-80%, а в качестве растворителя - углеводороды с температурой кипения при атмосферном давлении 36-180°С, либо их смеси с верхним температурным пределом выкипания не более 180°С.

Сажу берут в количестве 40-95% мас. в расчете на смесь ее со связующим материалом; при содержании сажи в смеси ее со связующим материалом менее 40% (пример 7) существенно снижается величина удельной поверхности гранул, а при содержании сажи более 95% (пример 8) гранулы полученного углеродного материала получаются непрочными.

Растворитель берут в массовом соотношении со связующим материалом от 1:1 до 10:1; при меньшем количестве растворителя полученная смесь теряет пластические свойства и снижается эффективность перемешивания смеси, добавлять же большее количество растворителя экономически невыгодно.

Способ осуществляется следующей последовательностью действий: сажу со средним размером частиц 10-350 нм и удельной поверхностью 10-160 м2/г смешивают не менее 30 минут до образования пластичной массы с измельченным связующим материалом - нефтяными пеками, каменноугольными пеками, нефтяными спекающими добавками с температурой размягчения 40-150°С и выходом летучих веществ 20-80% и растворителем, в качестве которого используют углеводороды с температурой кипения при атмосферном давлении 36-180°С, например пентан, гексан, пентен, циклопентан, гептин, пентадиен-1,3, бензол, толуол (метилбензол), ксилолы (диметилбензолы) и др., либо их смеси с верхним температурным пределом выкипания не более 180°С, например бензиновые фракции нефти; далее полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют в газовой среде при температуре не более 250°С, карбонизуют в инертной (азот), либо восстановительной (водород, оксид углерода), либо окислительной (воздух, кислород, водяной пар, двуокись углерода, дымовые газы) среде при температурах 600-1200°С и охлаждают.

Стабилизацию гранул проводят, нагревая их в газовой среде при температуре, превышающей температуру кипения растворителя на 10-30°С, чтобы отогнать из гранул весь растворитель, но не более 250°С, т.к. при более высокой температуре в окислительной газовой среде происходит окисление углеродного материала гранул; кроме того, проводить стабилизацию гранул при более высокой температуре в инертной или восстановительной газовой среде менее выгодно с экономической точки зрения.

Полученный пористый углеродный материал можно использовать в качестве адсорбента, так как он обладает высокими значениями удельной поверхности и механической прочности; также данный углеродный материал имеет большой суммарный объем пор, низкое содержание золы и влаги.

Для увеличения адсорбционной поверхности полученные гранулы можно активировать окислительным газовым агентом, например воздухом, кислородом, водяным паром, двуокисью углерода, дымовыми газами и др., при температурах 500-1200°С.

Примеры реализации способа

Пример 1. 2,8 г сажи марки П 701 по ГОСТ 7885-86 смешивают с 1,2 г нефтяного пека с температурой размягчения 145°С, выходом летучих веществ 45% и размером частиц не более 0,2 мм в течение 20 минут, добавляют 5 мл (4,3 г при температуре 20°С) толуола и перемешивают в течение 40 минут, полученную смесь экструдируют под давлением 0,5-5,0 МПа через фильеры диаметром 2 мм; гранулы стабилизируют в воздушной среде при температуре 120-150°С в течение 30 минут, нагревают в инертной среде со скоростью 15-20 град./мин до температуры 700°С и выдерживают при данной температуре в течение 15 минут, далее гранулы охлаждают до температуры 20°С. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Пример 2. Описываемый процесс получения углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 1, за исключением того, что используют сажу марки К 354 по ГОСТ 7885-86. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Пример 3. Описываемый процесс получения углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 1, за исключением того, что в качестве связующего материала применяют каменноугольный пек с температурой размягчения 120°С и выходом летучих веществ 25%, а в качестве растворителя - пентан. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Пример 4. Описываемый процесс получения углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 1, за исключением того, что в качестве связующего материала применяют нефтяной пек с температурой размягчения 40°С и выходом летучих веществ 75%, а карбонизацию гранул проводят при конечной температуре нагрева 1100°С. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Пример 5. Описываемый процесс получения углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 1, за исключением того, что сажу и нефтяной пек берут в количестве 3,6 и 0,4 г соответственно. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Пример 6. Описываемый процесс получения углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 1, за исключением того, что сажу и нефтяной пек берут в количестве 2 и 2 г соответственно. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Пример 7. Описываемый процесс получения углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 1, за исключением того, что сажу и нефтяной пек берут в количестве 1,4 и 2,6 г соответственно. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Пример 8. Описываемый процесс получения углеродного материала проводят при соответствии всех условий примеру 1, за исключением того, что сажу и нефтяной пек берут в количестве 3,9 и 0,1 г соответственно. Характеристики полученного углеродного материала представлены в таблице.

Таблица
Характеристика полученного углеродного материала
Углеродный материал Параметры
Адсорбционная активность по йоду, % Удельная поверхность, м2 Прочность на раздавливание Прочность на истирание, % Суммарный объем пор, см3 Содержание влаги, % Зольность, %
МПакг/см2
Пример 1 12,95 96,53,65 37,1991,7 0,650,25 0,6
Пример 216,64 140,63,54 36,1391,5 0,670,34 0,2
Пример 313,63 58,31,51 15,4489,2 0,580,26 0,8
Пример 414,19 128,75,26 53,6692,6 0,730,31 0,6
Пример 56,82 56,21,00 10,1990,5 0,480,23 0,6
Пример 61,14 9,410,96 111,7295,0 0,66 0,180,5
Пример 7 00,8 18,01183,57 98,3 0,680,11 0,4
Пример 85,11 44,1 непрочные46,4 0,45 0,220,7
Сопоставительный образец - активный уголь марки СКТ
по ТУ 6-16-2477-81 25,22 679,15,11 39,0672,5 0,774,61 12,1

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения пористого углеродного адсорбента, включающий смешивание сажи со связующим материалом и растворителем до образования пластичной смеси, гранулирование смеси, стабилизацию гранул, их карбонизацию с последующим охлаждением, отличающийся тем, что в качестве связующего материала используют нефтяные пеки, каменноугольные пеки, нефтяные спекающие добавки с температурой размягчения 40-150°С и выходом летучих веществ 20-80%, а в качестве растворителя - углеводороды с температурой кипения при атмосферном давлении 36-180°С, либо их смеси с верхним температурным пределом выкипания не более 180°С, при этом сажу берут в количестве 40-95 мас.% в расчете на смесь ее со связующим, а растворитель в массовом соотношении со связующим от 1:1 до 10:1.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2417835

patent-2417835.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B01J20/20 содержащие свободный углерод; содержащие углерод, полученный процессами коксования

Патенты РФ в классе B01J20/20:
способ получения углеродминерального сорбента -  патент 2529535 (27.09.2014)
способ получения углеродного адсорбента -  патент 2518579 (10.06.2014)
формованный сорбент внииту-1, способ его изготовления и способ профилактики гнойно-септических осложнений в акушерстве -  патент 2516878 (20.05.2014)
композиции на основе хлорида брома, предназначенные для удаления ртути из продуктов сгорания топлива -  патент 2515451 (10.05.2014)
сорбент для диализа -  патент 2514956 (10.05.2014)
спеченный неиспаряющийся геттер -  патент 2513563 (20.04.2014)
регенерируемый, керамический фильтр твердых частиц выхлопных газов для дизельных транспортных средств и способ его получения -  патент 2511997 (10.04.2014)
способ получения хемосорбента -  патент 2510868 (10.04.2014)
сорбирующие композиции и способы удаления ртути из потоков отходящих топочных газов -  патент 2509600 (20.03.2014)
углеродсодержащие материалы, полученные из латекса -  патент 2505480 (27.01.2014)

Класс B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации

Патенты РФ в классе B01J20/30:
способ получения углеродминерального сорбента -  патент 2529535 (27.09.2014)
способ получения сорбентов на основе zn(oh)2 и zns на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2528696 (20.09.2014)
гуминово-глинистый стабилизатор эмульсии нефти в воде -  патент 2528651 (20.09.2014)
способ получения полимер-неорганических композитных сорбентов -  патент 2527217 (27.08.2014)
способ получения плавающего углеродного сорбента для очистки гидросферы от нефтепродуктов -  патент 2527095 (27.08.2014)
адсорбент для очистки газов от хлора и хлористого водорода и способ его приготовления -  патент 2527091 (27.08.2014)
способ получения сорбента для извлечения соединений ртути из водных растворов -  патент 2525416 (10.08.2014)
способ получения фильтрующей гранулированной загрузки производственно-технологических фильтров для очистки воды открытых источников водоснабжения -  патент 2524953 (10.08.2014)
способ получения адсорбирующего элемента -  патент 2524608 (27.07.2014)
способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода -  патент 2524607 (27.07.2014)

Класс B01J31/08 ионообменные смолы

Патенты РФ в классе B01J31/08:
способ получения силанов типа rnsih4-n диспропорционированием гидридалкоксисиланов типа rnsih(or')3-n (где n=0; 1; r=me; r'=me, et) и катализаторы для его осуществления -  патент 2479350 (20.04.2013)
твердый катализатор, используемый для превращения алкиленоксида в алкиленгликоль -  патент 2470706 (27.12.2012)
способ получения сорбента органических соединений -  патент 2455231 (10.07.2012)
способ удаления йодидного соединения из органической кислоты -  патент 2440968 (27.01.2012)
способ получения (мет)акриловых сложных эфиров -  патент 2353611 (27.04.2009)
способ регенерации основных анионитных катализаторов -  патент 2322295 (20.04.2008)
гетерогенный катализатор окисления органических соединений -  патент 2288033 (27.11.2006)
способ получения алкиленгликолей и каталитическая композиция для их получения -  патент 2233261 (27.07.2004)
способ гидролиза алкиленоксидов с использованием добавки, стабилизирующей катализатор -  патент 2230728 (20.06.2004)
способ получения алкиленгликолей -  патент 2222522 (27.01.2004)


Наверх