Способ получения хемосорбента

 

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки отходящих промышленных газов или в средствах индивидуальной защиты органов дыхания. Предложен способ получения хемосорбента, включающий пропитывание гранул угля раствором хлористого никеля, сушку, термообработку и рассев гранул, причем активный уголь перед пропитыванием нагревают до 40-60°С, после пропитывания продукт вылеживают в течение 2-4 ч при температуре 25-35°С, а термообработку ведут при 80-115°С со скоростью подъема температуры 2-5°С/мин, причем количество введенного хлористого никеля составляет 25-35 мас.%, а суммарный объем пор активного угля составляет 0,85-1,2 см³/г. Предложенный способ позволяет получать хемосорбент, имеющий высокую поглотительную способность по аммиаку, что позволяет уменьшить габариты промышленных адсорбентов и средств индивидуальной защиты, а следовательно, даст большой экономический эффект. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в процессах очистки отходящих промышленных газов или в средствах индивидуальной защиты органов дыхания.

Известен способ получения поглотителя, содержащего хромит меди, заключающийся в том, что пористый неорганический носитель пропитывают солью меди и соединением хрома, высушивают, затем нагревают в течение 0,1-20 ч при 250-500°С (пат. ФРГ №2311114, кл. В 01 J 23/86, опублик. 1981).

Недостатком известного способа является низкая стабильность поглотителя и малый выход готового продукта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ получения хемосорбента, включающий импрегнирование (пропитывание) активного угля раствором хлористого никеля, сушку, термообработку и рассев гранул, причем с целью повышения поглотительной способности по аммиаку при сохранении адсорбционной способности по бензолу, импрегнирование ведут при 30-70°С раствором, взятым в количестве 50-100% от объема пор угля, термообработку ведут со скоростью подъема температуры 7-15°С/мин до 150-250°С, а рассев гранул проводят после термообработки (пат. РФ №2019288, кл. В 01 J 20/20, С 01 А 31/16, опубл. 15.09.94).

Недостатком прототипа является низкая поглотительная способность хемосорбента по аммиаку.

Техническим результатом (целью) изобретения является увеличение поглотительной способности хемосорбента по аммиаку.

Поставленная цель достигается предложенным способом, включающим пропитывание гранул активного угля раствором хлористого никеля, сушку, термообработку и рассев гранул. Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что активный уголь перед пропитыванием нагревают до 40-60°С, а после пропитывания продукт вылеживают 2-4 ч при 25-35°С, а термообработку ведут при 80-115°С со скоростью подъема 2-5°С/мин, при этом количество введенного хлористого никеля составляет 25-35 мас.%, а суммарный объем пор активного угля составляет 0,85-1,2 см³/г.

Из научно-технической и патентной литературы авторам не известен способ получения хемосорбента, когда активный уголь перед пропитыванием нагревают до 40-60°С, а после пропитывания продукт вылеживают 2-4 ч при 25-35°С и термообработку ведут при 80-115°С со скоростью 2-5°С/мин, при этом количество введенного хлористого никеля составляет 25-35 мас.%, а суммарный объем пор активного угля составляет 0,85-1,2 см³/г.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Повышение поглотительной способности хемосорбента по аммиаку обеспечивается оптимально сформированным хемосорбционным комплексом. При его формировании важно достичь как равномерное распределение хлористого никеля в пористой структуре активного угля, так и обеспечить прочную связь самого металла с поверхностью основы, при этом необходимо сохранить доступность транспортных пор (макро- и мезо-) для эффективного подвода молекул аммиака к химическим центрам и, с другой стороны, обеспечить высокую скорость химической реакции. Повышение температуры в данном случае на первоначальных стадиях пропитки улучшает диффузию хлористого никеля вглубь зерен активного угля и способствует его равномерному распределению в объеме пор.

С другой стороны, введение операции вылеживания позволяет более полно проводить химическое взаимодействие хлористого никеля с поверхностью угля и дополнительно повысить равномерность распределения добавки в объем пор активного угля. Проведение термообработки при более мягких режимах, чем в известных способах препятствует кристаллизации добавки и обеспечивает высокую химическую активность металла.

Оптимизация суммарного объема пор активного угля и количества хемосорбционной добавки хлористого никеля в значительной степени повышает поглотительную способность хемосорбента по аммиаку.

Оптимальные параметры проведения определяются в процессе эксперимента.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Берут активный уголь из каменноугольного, торфяного, косточкового или древесного сырья с суммарным объемом пор 0,85-1,20 см³/г типа АГ, СКТ, БАУ и др. Готовят раствор хлористого никеля путем растворения его в воде при 30-70°С с концентрацией 350-500 г/л. Исходный активный уголь нагревают в сушильном шкафу или ином аппарате до 40-60°С и при перемешивании приливают к нему теплый раствор хлористого никеля; количество раствора составляет 75-130% от суммарного объема пор активного угля и обеспечивают содержание хлористого никеля 25-35 мас.%.

Вылеживание пропитанного угля проводят на противнях при 25-35°С в течение 2-4 ч. Термообработку проводят во вращающейся печи, печи кипящего слоя, печи шкафного типа или ином аппарате при 80-115°С со скоростью ее подъема 2-5°С/мин. Готовый продукт выгружают, охлаждают до комнатной температуры и рассеивают с выделением требуемой фракции.

Испытание готового продукта проводят в следующих условиях:

Концентрация аммиака 5 мг/л

Удельная скорость

Газовоздушного потока 0,5 л/мин·см²

Длина слоя 3,0 см

Поглотительная способность хемосорбента по предлагаемому способу составляет 45-55 г/л.

Пример 1.

Берут активный уголь марки АГ-5 по ГОСТ 20777-75 с суммарным объемом пор 0,85 см³/г в количестве 10 кг. Готовят водный раствор хлористого никеля с концентрацией 350-500 г/л. В пропиточный аппарат типа бетономешалки загружают предварительно нагретый до 40°С активный уголь и заливают раствором хлористого никеля в количестве 6,5 л или 75% от суммарного объема пор угля, обеспечивающим содержание хлористого никеля 25 мас.%, что определяется предварительным расчетом.

Перемешивание осуществляют 20-30 мин и затем выгружают пропитанный уголь в противни для вылеживания, которое производят в течение 2 ч при 25-35°С.

Термообработку ведут в аппарате шкафного типа при 80°С со скоростью подъема 2°С/мин. После термообработки продукт рассекают с выделением требуемой фракции.

Полученный хемосорбент имел поглотительную способность по аммиаку 45 г/л.

Пример 2.

Проведение процесса, как в примере 1, за исключением того, что берут активный угол с суммарным объемом пор 1,2 см³/г, нагрев угля перед пропитыванием проводят при 60°С, пропитку производят с расчетом введения в активный уголь 35 мас.% хлористого никеля, вылеживание пропитанного продукта осуществляют 4 ч, термообработку ведут при 115°С со скоростью подъема 5°С/мин.

Полученный хемсорбент имел поглотительную способность по аммиаку 55 г/л.

Пример 3.

Проведение процесса, как в примере 1, за исключением того, что берут активный угол с суммарным объемом пор 1,0 см³/г, перед пропитыванием уголь нагревают до 50°С, пропитку производят с расчетом введения в активный уголь 30 мас.% хлористого никеля, вылеживание пропитанного продукта осуществляют 3 ч, термообработку ведут при 98°С со скоростью подъема 3,5°С/мин.

Полученный хемосорбент имел поглотительную способность по аммиаку 50 гл.

Хемосорбент, полученный по прототипу (пат. РФ №2019288) имел поглотительную способность по аммиаку 32-43 г/л, что на 25-40% ниже, чем в предлагаемом способе.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить хемосорбент, имеющий высокую поглотительную способность по аммиаку.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно - повышение поглотительной способности по аммиаку, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Формула изобретения

1. Способ получения хемосорбента, включающий пропитывание гранул активного угля раствором хлористого никеля, сушку, термообработку и рассев гранул, отличающийся тем, что активный уголь перед пропитыванием нагревают до 40-60°С, а после пропитывания продукт вылеживают 2-4 ч при 25-35°С и термообработку ведут при 80-115°С со скоростью подъема температуры 2-5°С/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество введенного хлористого никеля составляет 25-35 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарный объем пор активного угля составляет 0,85-1,2 см³/г.