Способ капсулирования газов

 

Изобретение относится к технологии капсулирования газов, в том числе ядовитых н радиоактивных, кроме окислительных, применяемой при хранении газов и позволяющей увеличить количество закапсулированного газа в расчете на массовую единицу адсорбента . Капсулируемый газ азот или метан адсорбируют при повьшенных давлении и температуре во время контактирования с микропористым активированным углем, содержащим осажденньй в процессе предварительной обработки углерод. Обработку ведут в атмосфере углеводородного газа при температуре его разложения. Предпочтительно используют метан при температуре 950- 1200 К и парциальном давлении 1 ,33- 100 кПа или бензол при 1000-1200 К и парциальном давлении 0,133-10 кПа. После адсорбции сбрасывают температуру и затем давление. Количество за- . капсулированного газа в диапазоне давлений 80-110 Ша составляет 4,05- 9,3 ммоль азота на 1 г адсорбента и 4,5-9,04 ммоль метана на 1 г адсорбента . 2 з.п. ф-лы, 2 табл. 9 (Л I

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

9SU„„ (59 4 В 01 D 53/02

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ " :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4082058/23-26 (22) 07.04.86 (46) 07.10.88. Бюл, И 37 (72) И,А Калинникова, А.А.Прибылов, В,В.Серпинский, С.П.Внуков, Д.В,Федосеев, Н.Н.Мучаидзе и В.С.Никифоров (53) 66.074.7(088,8) (5 ) Патент США У 3316691, кл. 55-66, 1967, (54) СПОСОБ КАПСУЛИРОВАНИЯ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к технологии капсулирования газов, в том числе ядовитых и радиоактивных, кроме окислительиых, применяемой при хранении газов и позволяющей увеличить количество закапсулированного газа в расчете на массовую единицу адсорбента. Калсулируемый газ азот или метан адсорбируют при повышенных давлении и температуре во время контактирования с микропористым активированным углем, содержащим осажденный в процессе предварительной обработки углерод. Обработку ведут в атмосфере углеводородного газа при температуре его разложения, Предпочтительно используют метан при температуре 9501200 К и парциальном давлении 1,33100 кПа нли бензол при 1000-1200 К и парциальном давлении 0,133-10 кПа.

После адсорбции сбрасывают температуру и затем давление. Количество за,капсулированного газа в диапазоне давлений 80-110 МПа составляет 4,05- о

9,3 ммоль азота на 1 r адсорбента и

4,5-9,04 ммоль метана на 1 r адсор бента. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1428433

Изобретение относится к технике хранения любых газов, в том числе ядовитых и радиоактивных, кроме окислительнмх, с применением физической ,адсорбции и может быть использовано

,в различных отраслях народного хозяй-, :ства.

Цель изобретения — увеличение кодичества закапсулированного газа в lp расчете на массовую единицу адсорбента.

Пример 1. Емкость капсулироваия микропористого активированного 15 гля, имеющего объем микропор М„„ = 0,68 см /r, объем мезопор М„=

О, 15 см / r и объем микропор М„„= 0,66-0,72 см /г, взятый из промьппленной партии, при капсулировании ме» 20 тана при давлении Р„70 ИПа и температуре T„=600 К в течение 5 ч составляет 0,57 ммоль/г. Минимальный раэ" мер входных окон в микропоры промах ленных углеродных адсорбентов доста- 25 точно велик (6 3), чтобы осуществлять капсулирование таких газов, как И

Аг, Кг, Н, СН,». С целью уменьшенйя . размера входных окон в м кролоры уг" леродного адсорбента, последний под-. qp дергают высокотемпературной обработке

В атмосфере таких углеводородов как,ме" тан, беизол, ацетилен, в результате которой углеводороды разлагаются, М образующийся пироуглерод осаждается иа поверхности меэо- и макроПор адсорбента, частично прикрывая входные окна в микропоры. После та-, Кой обработки углеродный адсорбент способен капсулировать значительные 4о количества газов (СН, N<, Kr), превосходящие значения, полученные для синтетичеСких цеолитов при тех же давлениях и температурах капсулирова-, ния. После предварительной обработки этого угля в потоке метана, нагретого до температуры 900 К, при парциальном давлении метана 13,3 кПа в течение 3 ч, привес осажденного пироуглерода составляет 51,5 мас,й,--емкость капсулирования модифицированного углеродного адсорбента при.тех же условиях капсулирования метана, Измеренная после сброса температуры и затем давления, возрастает более чем в 10 раз и составляет 6,78;ммоль/г, Емкость капсулирования метана синтетическим цеолитом типа KNAA при температуре капсулирования Т„=600 К и давлении Р„68 MIIa в течение - 27 ч составляет 2,29 ммоль/г.

1I р и м е р 2. Емкость капсулирования азота исходным углеродным адсорбентом при температуре Т„=600 К и давлении P =62,5 ИПа в течение 5 ч составляет 0,09 ммоль/г. После обработки этого же адсорбента в потоке метана, нагретого до температуры

800 К, при парциальном давлении метана 13 3 кПа в течение 26 ч, в результате чего привес осажденного пироуглерода составляет 56,4 мас,, емкость капсулирования азота модифицированным углеродным адсорбентом при температуре T„=600 К, давлении азота Р„=83 MIa и продолжительности капсулирования 5 ч составляет

5,2 ммоль/г. Емкость капсулирования азота синтетическим цеолитом типа

KNBA при тех же температуре, давлении капсулирования и продолжительности 3 ч почти в 1,5 раза меньше, а именно 3,15 ммоль/г.

Пример 3. Образец углеродного микропористого адсорбента обрабатывают в потоке бензола, нагретого до температуры Тк=1053 К-при парциальном давлении бензола Р „=6,7 кПа вишь в течение 3 ч, в результате чего при вес осажденного пироуглерода составляет 40 мас.X. Емкость капсулированин метана углеродным адсорбентом, обработанным-по укаэанной технологии, составляет 4,48 ммоль/г при температуре Т„=600 К, давлении метана

77 ИПа и продолжительности капсулирования 5 ч.

В табл. 1 и 2 приведены условия предварительной обработки активированного угля в атмосфере метана и бензола соответственно, условия капсулироваиия и полученные удельные величины количества закапсулированного газа.

Как следует из табл. 1 и 2 предлагаемый способ позволяет повысить количество э акапсулированного газ а по сравнению с известным способом, где используют цеолит: удельное количество закапсулированного азота в диапазоне давлений 80-110 MIa и температуре 550-600 К возрастает до

4,05-9,3 ммоль/г против 3 ммоль/г в известном способе при аналогичном давлении и удельное количество эакапсулированного метана при том же давлении возрастает до 4,5-9,03 ммоль/г

1428433

Т а б л и ц а 1

Давлени метана процесс обработ ки угля кПа

Темпер атура процесса обработки, угля, К

Условия капсулир . вания

Количество закапсулированного газа, ммоль авление, Темпер

ИПа тура, СН4 N

° 2,3

900

05 80 600 4,05

1,33 80 450

900

6,19

2,87

100 80 600 3,75

900

4,42

900

133 84 550 3,8

3 16

5i65

9,5 84

950

550

3,0

I 33 80 600

1,33, 88 580

950

9,3

950

950

1,33 100

6, 9

565 9,03

600

950

),33

I 10

1,33 96

100 70

133 80

950

7,75

5,2

950

450

5,81

550 4,1

600 4,48

950

2,98

0,5 80

1200

2,88

1,33 80

100 64

113 80

600 6,78

1200

6,95

600 6,32

550 5,8

1200

7,5

1200 против 4,3 ммоль/г в известном способе.

Формула из обретения

1, Способ капсулирования газов, включающий их адсорбцию при контактировании. с микропористым адсорбентом при повышенном давлении и температу- 10 ре с последующим сбросом температуры и затем давления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения количества закапсулированного газа в расчете на массовую единицу адсорбейта, в качестве алсорбента ис-, пользуют активированный уголь с осажденным на нем углеродом в процессе предварительной выдержки угля в атмосфере углеводородного газа при тем" пературе его разложения, 2. Способ по п. 1, о тл ич аю шийся тем, что в качестве углеводородного газа используют метан при температуре 950-1200 К и парциальном давлении 1,33-100 кПа.

3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качеСтве углеводородного газа используют бензол при температуре 1000-1200 K u парцйальном давлении 0,)33-10 кПа;

1428433

Продолжение табл.1.

ЮЮФЮЮЮ Ф ЮФЮЮ В словил капсулир вания юааМФ ю авл ение Темпер . ИПа тура, Давлени У метана процесс обработ- Д ки угля, кйа

1200

600

133 80

05 80

1,33 84

3,8

2,7

600

1273

5,7

2,82

550

12 73. 450

3,0

100

1273 .

1273

2,91

600

3,5

133 сповия капсулироавление, Темпер

Мпа тура э сн

0,133

600

1,0 950

1,67

950

6,7

2, 6

600

1,8

13,3

2,2

550

1,6

3,9

0,05

0,133

600

2,8

1000

600

4,81

4,05

1000

1000

4,86

84 °

600

6;7

4,5

600

4,56

1000

13,3

2,97

1000

600

3,75

3,44

600

0,05

3,1

1200 (12О0

4,8

4,62

О, 133

550

6,7

5,12

1200

5,36

5,18

1200

1200

2,85

4,07

13,3

Темпера» тура процесса обработки:, угли ° К

Температура про цесса об работки угля у К

Давление бензола в процес се обра ботки, угля,кПа

;84 600

80,0 600

Количество эакалсулированного газа, ммоль г

4,0 2,61

Таблиц а 2 оличество заквпсулированного угля, ммоль/г

1428433

Продолжение табл.2 аловня капсулир ения

Темпер тура, К авление, ИПа

2,0

2,3

0,133

1273

550

2,4

6,7

600

2,37

13,4

3,2

600

2,55

Составитель Г. Винокурова

Редактор Н.Яцола Техред M.Äêäûê Корректор И.Муска;

Заказ 5070/12 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного:комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раужскэя наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое преДприятие, г., ужгород, ул. Проектная,,4

Темпера тура пр цесса о работки угля, К

1273

1273

Давление бенэола

s процес се обработки, угля,кПа

Количество эакапеулированного угля, ммоль/г