Способ получения сорбента для очистки газов от сернистого соединения

 

Изобретение относится к химической технологии. Взаимодействию подвергают оксид цинка с аммиачно-карбонатным раствором в две стадии, термообрабатывают, смешивают с оксидом магния, формуют гранулы, сушат и рассеивают. Изобретение позволяет получить высокоемкий и механически прочный сорбент, содержащий ZnO с добавкой MgO. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при получении сорбентов сернистых соединений, используемых для очистки газов, например в производстве аммиака.

Известны поглотители на основе оксида цинка, используемые для поглощения сернистых соединений из газов, и различные способы их получения.

Известны, например, сорбенты - смешанные оксиды цинка и алюминия со структурой шпинели (RU 2094114, B 01 J 20/08, 27.10.97).

Известен способ получения смешанного оксидного цинк-алюминиевого сорбента, включающий смешение отходов, содержащих ZnO с оксидом алюминия, с добавками соединений магния или кальция, обработку смеси раствором аммиака и диоксида углерод, сушку при температуре 100-120^oC и прокаливание при температуре 360-420^oC (SU 1327955, B 01 J 20/06, 07.08.87).

Однако сорбент получен в неформованном виде, то есть неудобен в использовании.

Известны способы получения сорбентов на основе цинка в формованном виде, например, описания в SU 1301483, 1987; SU 1152651, 1985; SU 1510919, 1989; SU 874134, 1981 г.

Однако некоторые из полученных сорбентов не обладают высокой сероемкостью, а у некоторых невысока механическая прочность гранул.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбента для очистки газов от сернистых соединений, включающий помол оксида цинка, его смешение с оксидом магния и пластификатором (полиакриламидом), формование гранул, сушку и рассев (SU 874134, В 01 J 20/06, 25.10.81.).

Однако механическая прочность и активность сорбента недостаточно высоки.

Задачей настоящего изобретения является получение сорбента с высокой механической прочностью и сероемкостью.

Поставленная задача решается описываемым способом получения сорбента для очистки газов от сернистых соединений, включающим взаимодействие оксида цинка в две стадии с аммиачно-карбонатным раствором (АКР), термообработку, размол оксида цинка, его смешение с оксидом магния и пластификатором, формование гранул, их сушку и рассев.

При этом двухстадийное взаимодействие осуществляют вначале, перемешивая в реакторе 1/3 от общего количества ZnO с АКР в реакторе при температуре 60-80^oC в течениe 1,5-2 ч, а затем добавляя оставшееся количество ZnO и продолжая процесс в сушилке при температуре 60-80^oC в течение 8-12 ч.

Термообработку рекомендовано проводить при температуре 350-370^oC в течение 6-8 ч.

Размол оксида цинка можно осуществлять в двух вариантах: либо совместно с MgO при соотношении ZnO/MgO = 100:(5-6) в течение 5-7 мин в вибромельнице, либо сначала размолоть ZnO, а перед формованием добавить MgO.

В качестве пластификатора рекомендован поливиниловый спирт или декстрин, или карбоксиметилцеллюлоза в количестве 10-15 г на 1 кг сорбента.

Ниже приведен конкретный пример осуществления предложенного способа.

Пример. Готовят аммиачно-карбонатный раствор, содержащий аммиака 140-160 г/л; углекислоты - 90-120 г/л (с ограничением меди не более 10 г/л), и загружают его в реактор в количестве 50 л. Затем в реактор при работающей мешалке вводят 100 кг оксида цинка. Суспензия нагревается до температуры 60-80^oC и перемешивается 1,5 - 2 ч.

В сушилку СВГР-4К загружают из реактора 100 л суспензии, содержащей 200 кг растворенного цинка.

В суспензию загружается 400 кг оксида цинка. Температуру в сушилке поддерживают равной 60-80^oC. Время сушки 8-12 ч. Сушку ведут до остаточной влажности 35 мас.%.

После взаимодействия проводят термообработку полученного основного карбоната цинка с получением активного оксида цинка в электропечи ЭПБВ-150 при температуре 350-370^oC в течение 6-8 ч до остаточной влажности 10-12 мас.%.

Прокаленная и охлажденная масса перед формовкой размалывается совместно с оксидом магния в вибромельнице. Время помола 5-7 мин. Соотношение оксид цинка:оксид магния cоставляет 100:(5-6).

Затем смешивают размолотую массу с раствором пластификатора в смесителе ЗШ-400. На 100 кг сухого компонента расходуется 50 л раствора поливинилового спирта 5%-ной концентрации. Перемешивание ведут 20-30 мин. Массу формуют в гранулы диаметром 5-6 мм на формователе ФШ-100-2К и сушат на сушилке СЛ-1200. Остаточная влажность сорбента не более 6 мас.%.

Сухой сорбент отсеивают от крошки на вибросите с диаметром отверстия 5 мм. Полученный ретур можно добавить на стадии смешения в предварительно помолотом на вибромельнице состоянии в количестве не более 3 мас.%.

Полученный в объеме заявленной совокупности сорбент обладает следующими характеристиками (аналитический контроль качества поглотителя производится по методикам ТУ 113-03-2002-86): Размер гранул, мм - 5-1 Насыпная плотность, кг/дм³ - 1,1-1,4 Индекс прочности на раскалывание, кг/мм диаметра гранулы, не менее: средняя - 0,75 минимальная - 0,35 Массовая доля оксида цинка, %, не менее - 90 Массовая доля оксида магния, %, не более - 6 Массовая доля серы, %, не более - 0,2 Сероемкость, % - 32-33
Таким образом, решена задача получения прочного сорбента с высокой активностью при поглощении сернистых соединений.

Формула изобретения

1. Способ получения сорбента для очистки газов от сернистых соединений, включающий размол оксида цинка и его смешение с оксидом магния и пластификатором, формование гранул, сушку и рассев, отличающийся тем, что предварительно оксид цинка подвергают взаимодействию с аммиачно-карбонатным раствором в две стадии и термообрабатывают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие оксида цинка с аммиачно-карбонатным раствором на первой стадии осуществляют при перемешивании в реакторе одной трети от общего количества оксида цинка с раствором при 60 - 80^oC в течение 1,5 - 2 ч, а на второй стадии добавляют оставшееся количество оксида цинка и взаимодействие осуществляют в сушилке при 60 - 80^oC в течение 8 - 12 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что размол оксида цинка и его смешение с оксидом магния проводят одновременно при отношении ZnO : MgO, равном 100 : (5 - 6), в течение 5 - 7 мин в вибромельнице.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что смешение оксида цинка с оксидом магния проводят после размола оксида цинка перед его формованием.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют поливиниловый спирт или декстрин или карбометилцеллюлозу в количестве 10 - 15 г на 1 кг сорбента.