способ получения хемосорбента

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЕМОСОРБЕНТА, включающий импрегнирование активного угля раствором хлористого никеля, сушку, термообработку и рассев гранул, отличающийся тем, что, с целью повышения поглотительной способности по аммиаку при сохранении адсорбционной способности по бензолу, импрегнирование ведут при 30 - 70^oС раствором, взятым в количестве 50 - 100% от объема пор угля, термообработку ведут со скоростью подъема температуры 7 - 15^oС/мин до 150 - 250^oС, а рассев гранул проводят после термообработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к способу получения хемосорбента для очистки газов от аммиака и паров органических веществ, и может быть использовано для получения хемосорбентов и катализаторов для очистки газовых выбросов от токсичных газов и паров органических соединений, так как практически часто аммиаку сопутствуют органические примеси.

Известен способ получения катализатора, включающий импрегнирование активного угля солями меди, хрома и серебра с последующей термообработкой. Недостатком известного способа является низкая поглотительная способность полученного катализатора по аммиаку.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения поглотителя (хемосорбента) аммиака с использованием в качестве основы косточкового активного угля путем импрегнирования его раствором хлористого никеля в количестве 200-500% от объема пор угля; рассев влажного продукта проводили на ситах N 10-20, сушку и термообработку проводили при 105^оС со скоростью поднятия температуры 1,5-2,0^оС/мин.

Недостатком известного способа является то, что хотя получаемый поглотитель обладает некоторой емкостью по аммиаку, однако, в случае совместного присутствия аммиака и паров органических веществ его эффективность по обоим составляющим низка.

Целью изобретения является повышение активности по аммиаку при сохранении адсорбционной способности по бензолу. Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим импрегнирование активного угля раствором хлористого никеля, сушку и термообработку гранул и их рассев, причем импрегнирование активного угля осуществляют при 30-70^оС. При этом раствор берут в количестве 50-100% от объема пор угля, термообработку ведут со скоростью поднятия температуры 7-15^оС/мин, а рассев проводят после термообработки.

Отличие предлагаемого способа от известного заключается в том, что импрегнирование активного угля осуществляют при температуре 30-70^оС, при этом раствор берут в количестве 50-100% от объема пор угля, термообработку ведут со скоростью подъема температуры 7-15^оС/мин, а рассев проводят после термообработки.

Использование импрегнирования раствором хлористого никеля при повышенной температуре авторам из научно-технической литературы неизвестно. Импрегнирование пористых тел (в частности, активного угля) растворами неорганических добавок известно, однако, импрегнирование без избытка раствора авторам также не известно.

Термообработка импрегнированных солями никеля пористых тел с целью получения хемосорбентов со скоростью подъема температуры 7-15^оС/мин в аналогичных технических решениях также неизвестна.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. Хотя большинство солей никеля хорошо растворимы, однако, в результате большого количества экспериментов выяснилось, что в случае импрегнирования холодным раствором происходит кристаллизация соли на поверхности угля. С другой стороны, если вести импрегнирование большим избытком раствора, то происходит блокировка микропор хлористым никелем и адсорбционные свойства хемосорбента подавляются. Определяющим параметром формирования хемосорбционных комплексов и их стабильности является скорость поднятия температуры при термообработке, которая подбиралась экспериментально. Рассев после термообработки приводит к удалению спекшихся гранул хемосорбента.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Берут активный уголь из каменноугольного и полукоксового угля с определенным объемом пор, измеренным по ГОСТу 17219-71. Готовят раствор хлористого никеля путем растворения его в воде при температуре 30-70^оС. Берут раствор в количестве 50-100% от объема пор угля и импрегнируют уголь, поддерживая температуру 30-70^оС. Термообработку осуществляют при 150-250^оС со скоростью подъема температуры 7-15^оС/мин. Время выдержки при конечной температуре 30-40 мин. После термообработки гранулы рассеивают. Массовая доля хлористого никеля в готовом продукте составляет 5-30%.

П р и м е р 1. Готовят раствор хлористого никеля с концентрацией 360-370 г/л, берут 10 кг активного угля АГ-5 (ГОСТ 20777-75) с суммарным объемом пор 0,85 см³/г. Уголь импрегнируют количеством раствора, составляющим 50% от объема пор угля (4,25 л раствора). Импрегнированный уголь подсушивается на воздухе до состояния сыпучести, после чего направляется на термообработку в печь кипящего слоя при 200^оС со скоростью подъема температуры 7^оС/мин. После термообработки продукт рассеивается до необходимого фракционного состава.

Полученный хемосорбент имел поглотительную способность по аммиаку 37 г/л и адсорбционную скорость по бензолу - 42 мин.

П р и м е р 2. Проведение процесса, как в примере 1.

Температура импрегнирования 70^оС, количество раствора составило 100% от объема пор угля (8,5 л), скорость подъема температуры 15^оС/мин.

Полученный хемосорбент имел поглотительную способность по аммиаку 32 г/л и адсорбционную способность по бензолу - 40 мин.

П р и м е р 3. Осуществление процесса, как в примере 1.

Температура импрегнирования 50^оС, количество раствора составило 80% от объема пор угля (6 л), скорость подъема температуры 12^оС/мин.

Полученный хемосорбент имел поглотительную способность по аммиаку 43 г/л и адсорбционную способность по бензолу - 45 мин.

В таблице приведены данные, показывающие влияние параметров процесса изготовления на хемосорбционную и адсорбционную способность поглотителя по аммиаку и бензолу соответственно. Исходная концентрация аммиака составляет 5 мг/л, бензола - 12 мг/л; удельная скорость газовоздушного потока 0,5 л/мин см²; температура эксперимента 20-25^оС; слой хемосорбента составлял 3,0 см при испытании по аммиаку и 5,0 см при испытании по бензолу.

Из данных таблицы видно, что оптимальной температурой импрегнирования является 30-70^оС. При понижении температуры идет частичная кристаллизация и поверхность добавки снижается, что приводит к снижению активности по аммиаку, адсорбционная емкость по бензолу при этом близка к максимальной. Повышение температуры приводит к противоположному эффекту.

Оптимальной скоростью подъема температуры является 7-15^оС/мин. Хотя на адсорбционную способность по бензолу этот параметр оказывает незначительное влияние, однако, при выходе из интервала происходит снижение стабильности комплексов.

Изменение количества раствора при импрегнировании от 50 до 100% от объема пор угля приводит к снижению адсорбционной способности по бензолу в результате заполнения микропор химической добавкой. По аммиаку при количестве раствора менее 50% поверхность химической добавки минимальна и хемосорбционная емкость по аммиаку низкая. При количестве раствора более 100% большое количество добавки располагается на внешней поверхности угля и удаляется в процессе сушки и при рассеве. Оптимальным количеством раствора, судя по полученным данным, является 80%.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить поглотительную способность по аммиаку при сохранении адсорбционной способности по бензолу.