Углеродминеральный сорбент и способ его получения

 

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к углеродминеральным сорбентам и способам их получения, и позволяет в 2-3 раза увеличить их удельную поверхность и в 3-4 раза - механическую прочность. Предлагаемые углеродминеральные сорбенты включают в свой состав наряду с углеродом и исходным носителем - оксидом алюминия - нанесенный на исходный носитель никель или железо при их следующем количественном соотношении , мае./о . углерод 5-40; железо или никель 0,5-5,0, оксид алюминия остальное. Способ получения данных сорбентов включает пропитку оксида алюминия раствором солей железа или никеля с последующим их разложением до окислов при нагревании до 300° С в инертной атмосфере , восстановлением до металлов в атмосфере водорода при нагревании до 450- 600°С и проведением при этой температуре пиролиза в газовой фазе оргапических соединений . 2 с., I з.п. ф-лы. 1 табл. ( со ю о сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 В 01 J 20/20, 20/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030990/31-26 (22) 03.03.86 (46) 07.08.87. Бюл. № 29 (71) Институт катализа СО АН СССР (72) В. В. Чесноков, Н. А. Прокудина, P. А. Буянов и А. Д. Афанасьев (53) 661.783.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 988324, кл. В 01 J 20/06, 1980.

Патент Великобритании № 1418651, кл. С 23 С 11/00, 1968. (54) УГЛЕРОДМИНЕРАЛЬНЫИ СОРБЕНТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к химической технологии, конкретно к углеродминеральным сорбентам и способам их получения, и позволяет в 2 — 3 раза увеличить их удельную поверхность и в 3 — 4 раза — механи1

ÄÄSUÄÄ 1327957 А 1 ческую прочность. Предлагаемые углеродминеральные сорбенты включают в свой состав наряду с углеродом и исходным носителем оксидом алюминия — нанесенный на исходный носитель никель или железо при их следующем количественном соотношении, мас.% углерод 5 — 40; железо или никель 0,5 — 5,0, оксид алюминия остальное. Способ получения данных сорбентов включает пропитку оксида ал1оминия раствором солей железа или никеля с последующим их разложением до окислов при нагревании до 300 С в инертной атмосфере, восстановлением до металлов в атмосфере водорода при нагревании до 450—

600 С и проведением при этой тем псратуре пиролиза в газовой фазе органических соединений. 2 с., з.п. ф-лы. 1 табл.

1327957

10

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к области получения углеродминеральных сорбентов и способам их получения, и может быть использовано для синтеза сорбентов для очистки газовых и жидких сред, перфузии в мелицине, рекуперации летучих растворителей из производственных или вентилляционных газов.

Lie a«изобретения — повышение удельной поверхности и механической прочности углеродминеральных сорбентов, а также снижение температуры пиролиза при их получении.

5О/р-ное солержание у«-лерола в составе сорбента необходимо для монослойного зачехления исходного носителя при минимальном количестве нитевидного углерода.

Верхний предел содержания углерода определяется количеством углерода, вмещаемым объемом пор исхолного носителя.

Так, при использовании в качестве исходного носителя у — А1 0з верхний предел составляет 40 мас. /о углерода. Введение в носитель свыше 40 мас.о/О углерода в нашем случае приводит к разбуханию и растрескиванию гранул сороента и как следствие падению их прочности.

Необходимое содержание металла в составе сорбента, равное 0.5 — 5 мас. /p обусловлено тем, что при пиролизе углеводородов на поверхности металлов подгруппы железа в предлагаемом режиме углерод откалывается в виде тонких (Ф 100 А) нитей. В результате этого экспериментально установленного факта при зауглероживании металл-оксидного носителя происходит не только покрытие тонкой пленкой внутренней поверхности А! 0,, но и заполнение преимущественно макропор нитевидным углеродом, в результате чего удается развить вторичную удельную поверхность получающихся сорбентов по сравнению с удельной поверхностью исходного оксида алюминия.

Кроме того, каталитическое воздействие металлов на разложение углеводородов позволяет снизить температуру зауглероживания на 150 †3 С. Наличие металлов в составе сорбентов обеспечивает их ферромагнитные свойства. Удельная намагниченность всех сорбентов достаточно высокая и в зависимости от содержания металла в образце меняется от 0,2 ло 5 Гс см /г.

Пример 1. Получение углеродминераль«ого сорбента состава, мас. /p. С 24,2; Ni 0,5, AlzO 75,3. ф — AI O> в количестве 300 см после предварительной четырехчасовой прокалки при 500 С сутки выдерживают в

600 см 0,015 М раствора аммиаката никеля.

Избыток раствора сливают. носитель Il ромь«вакп дистиллированной водой, сушат под ИК-лампой при постоянном перемешивании и затем в муфельной печи при 300 С в течение 1 ч. Пропитку повторяют еще два раза.

Полученный носитель загружают в выполненный из нержавеющей стали стакан реактора, продувают аргоном со скоростью

70 л/ч, поднимая температуру в реакторе до

330 †3 С и ведут в течение 1 — 1,5 ч разложение нанесенной соли до окисла металла. После этого для восстановления нанесенного окисла металла до чистого металла реактор продувают водородом со скоростью

120 л/ч и повышают температуру до температуры зауглероживания (600 С).

При достижении температуры зауглероживания в поток водорода добавляют пропан-бутан (пропана 46,2 об. /p, бутана

49,6 об. /p, этана 4,2 об. /p со скоростью

120 л/ч. Зауглероживание ведут в течение

5 ч. Затем прекращают подачу углеводорода и водорода, выключают нагрев реактора и пропускают через реактор аргон для удаления из объема реактора непрореагировавших продуктов разложения и водорода.

Пример 2. Г1олучение углеродминерального сорбента состава, мас.о/p. .37,6, Ni 0,9, А1 0 61,5. g — A1 0з в количестве 300 см сутки выдерживают в 0,15 М растворе нитрата никеля. Избыток раствора сливают, носитель сушат под ИК-лампой при постоянном перемешивании и загружают в реактор. Зауглероживание проводят аналогично примеру 1 в течение 15 ч.

Пример 8. Г1олучение углеродминерального сорбента состава, мас. /p. .С 16,5, Ni 5,0, Al O> 78,5. 3 — А1 0з пропитывают 0,75 М раствором нитрата никеля и высушивают под ИК-лампой. Зауглероживание носителя проводят в лабораторном проточном реакторе с весами Мак-Бена (навеска носителя

0,2 — 0,3 г) дивинилом, разбавленным водоролом (скорость подачи газов 1 и 20 л/ч соответственно), температура зауглероживания 450 С, время зауглероживания 2 ч.

Пример 4. Получение углеродминерального сорбента состава, мас. /о. .С 28,3, Ni 5,0, А1 0 66,7.

Носитель, приготовленный аналогично примеру 3, зауглероживают при 600 С в течение 0,5 ч по методике примера 3.

Пример 5. Получение углеродминерального сорбента состава, мас.о/p С 14,8, Ni =

=1,2, А1 0з 74,0.g — A1 0> после предварительной четырехчасовой прокалки при 500 С пропитывают 0,15 М раствором нитрата никеля.

Зауглероживание проводят по методике примера 1.

Пример б. Получение углеродминерального сорбента состава, мас.о/p.. С 5,0, Ni 0,5, А1 0з 94,5. Носитель, полученный аналогично примеру 1, зауглероживают ««о методике примера 3 при 500 С в течение 1 ч.

Пример 7. Получение углеродминерального сорбента состава, мас. /p .С 40, Fe 0,5, 1327957

Пример

ЗауглеУдельная

Температура заВремя зауг— лерожива— ния, ч

Прочность на рожива— ющий

Качественный

Количественный раздавливание, P„ I

Kl /см углероживания, ОС поверх ность1 м /г агент

С метал в А1 0 ла

Предлагаемый

24 2 0 5 75 3 С Н С Но 600

110

309

37,6 0,9 61,5

600

276

139

1 6, 5 5, 0 78, 5 С, Н6 450

246

600

0,5 290

5 303 93

5 256

С Нд-С,Н, 600

600

600

395

370

550

Исходный носи— тель А1 О, 100

210 30

Известный С-А1 0

8,0

92,0 С,.Н„

130 31

750

Формула изобретения

Al O 59,5. f — А1 0з пропитывают 0,5 М раствором нитрата железа. Полученный носитель зауглероживают при 600 С в течение 4 ч по методике примера 1.

Пример 8. Получение углеродминерального сорбента состава, мас.%: С 20,3, Fe 5,0, А1 0 74,7.

Состав сорбента, мас.Е

38,3 5,0 66,7

14,8 1,2 74,0

5,0 0,5 94,5

40,0 0,5 59,5

20,3 5 0 74,7

Как видно из приведенных в таблице данных, полученные по предлагаемому способу углеродминеральные сорбенты во всем интервале их количественного состава имеют в 2 — 3 раза большую величину удельной поверхности и в 3 — 4 раза большую механическую прочность, чем известные сорбенты.

1. Углеродминеральный сорбент, содержащий в качестве основы пористый оксид

3 — А1 0д пропитывают 2М раствором нитрата железа. Носитель зауглероживают при 550 С в течение двух часов по методике примера 1.

5 Сравнительная характеристика углеродминеральных сорбентов приведена в таблице. алюминия и нанесенный на его поверхность углерод, отличающийся тем, что, с цельк, 50 увеличения удельной поверхности и механической прочности, он дополнительно содержит железо или никель при следующем их количественном соотношении, мас.%:

Углерод 5 — 40

Железо или никель 0,5 — 5

Оксид алюминия Остальное

2. Способ получения углеродминерального сорбента. включающий термообработку пористого оксида алюминия в газовом по1327957

Составитель Т. Чиликина

Редактор Н. Лазаренко Тех ред И. Ве рес Корректор А. Тяско

Заказ 3423/8 Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 токе органическими соединениями при повышенной температуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной поверхности и механической прочности и упрощения процесса за счет снижения температуры п роцесса, перед термообработкой оксида алюминия пропитывают раствором солей железа или никеля с последующим их разложением до окислов при нагревании до

300 С в инертной атмосфере и восстановлением до металлов в атмосфере водорода при 450 †6 С.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что термообработку ведут при 450 — 600 С.