способ получения сорбента-катализатора

Формула изобретения

Способ получения сорбента-катализатора, включающий пропитку гранул основы раствором, их вылеживание и термообработку, отличающийся тем, что в качестве основы берут металлосодержащий активный уголь с добавками меди, хрома и серебра, прокаливают при 800 - 850^oС в атмосфере перегретого водяного пара, а пропитку ведут водным раствором бихромата калия и триэтилендиамина (ТЭДА) в соотношении сорбент : бихромат калия : ТЭДА 1 : (0,04 - 0,08) : (0,004 - 0,008) и вылеживание осуществляют в течение 1,5 - 1,8 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сорбционной технике и может быть использовано в процессах очисти отходящих промышленных газов или в средствах индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания.

Известен способ получения катализатора, включающий пропитку активного угля хромовой кислотой с последующим ее восстановлением одно- или многоатомными спиртами или сахарами с последующей сушкой на воздухе при температуре 70 - 120^oC и термообработкой в токе инертного газа при 250 - 400^oC (см. пат. ГДР N 117444, кл. C 07 C 17/20, 12.01.76).

Недостатком известного способа является сложность проведения процесса и низкая стабильность катализатора при хранении.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения сорбента-катализатора, включающий пропитку активного угля раствором, содержащим каталитические добавки меди, хрома и серебра в соотношении 1 : (0,20 - 0,40) : (0,01 - 0,03), вылеживание пропитанного угля в течение 2 - 5 ч при 40^oC и термообработку его при 120 - 180^oC (см. пат. РФ N 2023503, кл. C 01 B 31/08, B 01 J 20/20, 30.11.94).

Недостатком прототипа является низкая сорбционная активность сорбента-катализатора по хлорциану, особенно после его длительного хранения во влажных условиях.

Целью изобретения является повышение сорбционной активности сорбента-катализатора после его длительного хранения во влажных условиях.

Известно, что системами поглощения вредных выбросов с использованием сорбентов-катализаторов на угольной основе оборудуются различные химические производства на случай аварийных ситуаций.

Однако обычные сорбенты-катализаторы теряют свою активность после длительного хранения особенно во влажных условиях, что может явиться причиной попадания в окружающую среду вредных веществ.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитку гранул основы раствором, их вылеживание и термообработку, причем в качестве основы используется металлосодержащий сорбент с добавками меди, хрома и серебра, прокаленный при температуре 800 - 850^oC в атмосфере перегретого водяного пара, а пропитку ведут водным раствором бихромата калия и триэтилендиамина (ТЭДА) в соотношении сорбент: бихромат калия: ТЭДА 1 : (0,04 - 0,08) : (0,004 - 0,008) и вылеживание осуществляют в течение 1,5 - 1,8 ч.

Отличие предложенного способа от известного состоят в том, что в качестве основы берут металлосодержащий сорбент с добавками меди, хрома и серебра, прокаленный при температуре 800 - 850^oC в атмосфере перегретого водяного пара, а пропитку ведут водным раствором бихромат калия : ТЭДА 1 : (0,04 - 0,08) : (0,004 - 0,008) и вылеживание осуществляют в течение 1,5 - 1,8 ч.

Из научно-технической литературы авторам не известно использование в качестве основы металлосодержащего сорбента с добавками меди, хрома и серебра, прокаленного при температуре 800 - 850^oC в атмосфере перегретого водяного пара, пропитка его водным раствором бихромата калия и ТЭДА в соотношении сорбент : бихромат калия : ТЭДА 1 : (0,04 - 0,08) : (0,004 - 0,008) и вылеживание в течение 1,5 - 1,8 ч.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

При длительном хранении медно-хромовых сорбентов-катализаторов на угольной основе происходит разрушение каталитического комплекса за счет влияния влаги атмосферного воздуха, в результате чего каталитическая активность их резко снижается.

В результате многочисленных экспериментов было установлено, что введение меди, хрома и серебра с последующей высокотемпературной обработкой позволяет более прочно закрепить каталитический комплекс на внутренней поверхности угля, а последующее дополнительное введение хрома со стабилизирующей добавкой триэтилендиамина (ТЭДА) делает возможным получение сорбента-катализатора с высокой активностью после длительного хранения во влажных условиях.

Способ осуществляется следующим образом. Берут активный уголь в виде гранул с суммарным объемом пор 0,07 - 1,1 см³/г, предварительно обработанный аммиачным раствором, содержащим медь, хром и серебро в соотношении 1 : (0,28 - 0,33) : (0,01 - 1)03) в количестве 0,65 - 0,80 от суммарного объема пор угля. Этот сорбент прокаливают во вращающейся печи при температуре 800 - 850^oC в атмосфере перегретого водяного пара, подаваемого со скоростью предпочтительно 1,56 - 3,0 л/мин.

Металлсодержащий сорбент охлаждают до комнатной температуры и определяют его суммарный объем пор.

Готовят пропиточный раствор путем добавления в воду с температурой 40 - 60^oC расчетного количества бихромата калия и ТЭДА и производят пропитку при соотношении сорбент : бихромат калия : ТЭДА 1 % (0,04 - 0,08) : (0,004 - 0,008), в количестве 0,7 - 0,9 от суммарного объема пор сорбента. Гранулы вылеживают в течение 1,5 - 1,8 ч. и проводят термообработку во вращающейся печи или печи "КС" при температуре 110 - 140^oC со скоростью ее подъема 3 - 8^oC в мин. Затем сорбент-катализатор выгружают и охлаждают до комнатной температуры и проводят оценку его сорбционной активности по хлорциану, выраженную через время защитного действия слоя сорбента-катализатора после его длительного хранения в течение 3 и 12 месяцев.

Условия испытания сорбента-катализатора:

концентрация паров хлорциана - 5 мг/л

высота слоя - 3,5 см

удельный объемный расход паровоздушной смеси - 0,5 л/мин см²

относительная влажность воздуха - 75%

Полученный по предложенному способу сорбент-катализатор имел время защитного действия по хлорциану 20 - 25 мин.

Пример 1. Берут 1 кг активного угля АГ-5 суммарным объемом пор 0,85 см³/г. Готовят аммиачный раствор меди, хрома и серебра следующим образом. В 600 см³ аммиака меди с концентрацией меди 10 мас.% растворяют 40 г хромового ангидрида и 1,9 г азотнокислого серебра составляет 1 : 0,3 : 0,03. Загружают уголь в аппарат типа бетономешалки, добавляют туда 680 см³ раствора и перемешивают до воздушно-сухого состояния гранул. Пропитанный уголь выгружают из аппарата и вылеживают в течение 3 ч при температуре 25^oC, после чего ведут термообработку при 110 - 150^oC в течение 30 мин в печи "КС". Затем проводят высокотемпературную термообработку во вращающейся печи 800^oC в атмосфере перегретого водяного пара, подаваемого со скоростью 2 л/мин.

Металлосодержащий сорбент охлаждают до комнатной температуры, суммарный объем пор у него составил 0,75 см³/г. Готовят пропиточный раствор путем растворения в 1 л воды с температурой 40 - 50^oC 10 г бихромата калия и 8,5 г ТЭДА. Осуществляют пропитку металлосодержащего сорбента приготовленным раствором в количестве 600 см³, при этом соотношении сорбент : бихромат калия : ТЭДА было 1 : 0,04 : 0,004.

Гранулы вылеживают в течение 1,5 ч и проводят термообработку при 130^oC со скоростью подъема температуры 5^oC в мин, после чего выгружают и охлаждают до комнатной температуры.

Полученный сорбент-катализатор имел время защитного действия по хлорциану 20 мин.

Пример 2. Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что прокалку ведут при температуре 850^oC, пропитку водным раствором бихромата калия и ТЭДА ведут в соотношении сорбент: бихромат калия : ТЭДА 1 : 0,08 : 0,008, а вылеживание осуществляют в течение 1,8 ч.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность по хлорциану 23 мин.

Пример 3. Осуществление процесса как в примере 1, за исключением того, что прокалку ведут при температуре 820^oC, пропитку водным раствором бихромата калия и ТЭДА ведут в соотношении сорбент: бихромата калия : ТЭДА 1 : 0,06 : 0,006, а вылеживание осуществляют в течение 1,6 ч.

Полученный сорбент-катализатор имел динамическую активность по хлорциану 25 мин.

Общий выход готового продукта составляет 50 - 60%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить сорбент-катализатор, имеющий высокую сорбционную активность по хлорциану после его длительного хранения во влажных условиях, значительно превышающий этот показатель прототипа - пат. РФ N 2023503, который имел в аналогичных условиях испытаний защитного действия 12 - 14 мин.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет из достижения поставленной цели, а именно - повышение сорбционной активности по хлорциану сорбента-катализатора после длительного хранения во влажных условиях, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.