Твердый сорбент сероводорода на основе оксидных соединений марганца
Владельцы патента RU 2381832:
Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт" (RU)
Изобретение относится к очистке промышленных газов от сероводорода. Предложен сорбент для очистки газов от сероводорода, представляющий собой обогащенные или необогащенные руды, содержащие оксиды марганца в количестве 18-70 мас.%, выбранные из ряда: океанические железомарганцевые конкреции или железомарганцевая руда, содержащие соединения марганца в виде пиролюзита, и марганцевая руда, содержащая соединения марганца в виде браунита или криптомелана. Изобретение расширяет ассортимент дешевых сорбентов, обладающих высокими сорбционными свойствами. 2 табл.
Изобретение относится к очистке промышленных газов от сероводорода и может быть использовано, в частности, в теплоэнергетике при газификации твердого топлива на тепловых электростанциях (ТЭС).
При внутрицикловой газификации твердого топлива на ТЭС с газотурбинными установками (ГТУ) или парогазовыми установками (ПГУ) возникает проблема очистки генераторного газа от сероводорода.
Известен жидкий сорбент, включающий алканоламины, для хемосорбции сероводорода [1] - аналог. Недостатком данного аналога является то, что для его использования требуется снижение температуры генераторного газа с соответствующей потерей его физического тепла. В связи с тем, что генераторный газ при внутрицикловой газификации твердого топлива служит рабочим телом ГТУ, потеря его физического тепла приводит к соответствующему снижению КПД энергетической установки. Кроме того, при использовании такого сорбента образуются загрязненные стоки.
Известен твердый синтетический сорбент для очистки газов от сероводорода с содержанием 35-95% оксидов марганца [2] - аналог. Недостатком данного сорбента является относительно низкая (140 мг/г) поглотительная способность сероводорода. Кроме того, его практическое использование экономически невыгодно из-за необходимости организации для его получения специального производства.
Известен твердый сорбент для очистки газов от сероводорода, включающий оксидные соединения марганца [3], - ближайший аналог. Достоинством этого сорбента является достаточно высокий уровень поглотительной способности. Однако практическое использование данного сорбента также экономически невыгодно из-за того, что его получают из отходов марганцевой промышленности сложным технологическим путем, требующим организации специального производства.
Достигаемым эффектом изобретения является получение дешевого сорбента с высокой поглотительной способностью для очистки газа от сероводорода путем использования в качестве такого сорбента природных рудных минералов на основе соединений марганца.
Это обеспечивается тем, что твердый сорбент для очистки газов от сероводорода, включающий оксидные соединения марганца, согласно изобретению представляет собой обогащенные или необогащенные руды, содержащие оксиды марганца в количестве 18÷70 мас.%, выбранные из ряда - океанические железомарганцевые конкреции или железомарганцевая руда, содержащие соединения марганца в виде пиролюзита, и марганцевая руда, содержащая соединения марганца в виде браунита или криптомелана.
Как показали экспериментальные исследования, при указанном диапазоне содержания оксидных соединений марганца в твердом сорбенте обеспечивается очень высокая поглотительная способность сорбента по отношению к сероводороду, соответствующая или превышающая аналогичную величину для промышленных сорбентов. В качестве твердых сорбентов с такими характеристиками служат некоторые природные марганецсодержащие руды в чистом виде или обогащенные до требуемых пределов содержания указанных компонентов.
В представленной ниже таблице 1 показаны данные о поглотительной способности по сероводороду твердых марганецсодержащих сорбентов, в качестве которых, согласно изобретению, использованы природные руды, а также обогащенные руды. Поглотительная способность приведена при одинаковой рабочей температуре процесса сорбции (773 К). В таблице 2 представлен состав исследованных руд (указаны только основные компоненты).
| Таблица 1 | ||
| Сорбент | Содержание оксидов марганца, мас.% | Поглотительная способность, кг/м3 |
| 1 | 2 | 3 |
| Океанические железомарганцевые конкреции с соединениями Мn в виде пиролюзита. | 18,0 | 308 |
| Железомарганцевая руда Порожинского месторождения с соединениями Мn в виде пиролюзита. | 26,2 | 892 |
| Марганцевая руда Аскизского месторождения с соединениями Мn в виде браунита. | 8,0 | 255 |
| Океанические железомарганцевые конкреции с соединениями Мn в виде пиролюзита. | 43,7 | 702 |
| Марганцевая руда Аскизского месторождения с соединениями Мn в виде браунита. | 45,1 | 495 |
| Марганцевая руда Николаевского месторождения с соединениями Мn в виде криптомелана. | 69,2 | 436 |
| Таблица 2 | |
| Сорбент | Состав исследуемого сорбента, мас.% |
| 1 | 2 |
| Необогащенные руды | |
| Океанические железомарганцевые конкреции с соединениями Мn в виде пиролюзита. | SiO2 - 30,3; MnO2 - 18,0; Fe2О3 - 15,0; Аl2О3 - 6,7; К2О - 1,4; СоО - 0,33; NiO -0,26; Cu - 0,1; V2O5 - 0,06, другие соединения, в том числе потери при прокаливании - 27,85. |
| Железомарганцевая руда Порожинского месторождения с соединениями Мn в виде пиролюзита. | Fe2О3 - 30,43; МnО2 - 26,2; SiO2 - 17,2; Аl2O3 - 3,82; MgO - 1,26; К2О - 0,7; CaO - 0,54; TiO2 - 0,48; Р2О5 - 0,83; Na2O -0,02; BaO - 0,05; SO3 - 0,01, другие соединения, в том числе потери при прокаливании- 18,46. |
| Марганцевая руда Аскизского месторождения с соединениями Мn в виде браунита. | SiO2 - 34,75; CaO - 18,1; Fе2О3 - 16,81; Аl2O3 - 9,02; MnO - 8,0; Na2O - 4,15; К2О - 1,12; TiO2 - 0,66; MgO - 0,34, другие соединения, в том числе потери при прокаливании - 7,05. |
| 1 | 2 |
| Обогащенные руды | |
| Марганцевая руда Аскизского месторождения с соединениями Мn в виде браунита. | MnO - 45,1; CaO - 9,3; SiO2 - 8,9; BaO -2,18; Аl2О3 - 1,71; Na2O - 1,32; Fе2О3 -0,89; SO3 - 0,88; CuO - 0,51; TiO2 - 0,15; MgO - 0,14; K2O - 0,015, другие соединения, в том числе потери при прокаливании - 28,91. |
| Океанические железомарганцевые конкреции с соединениями Мn в виде пиролюзита. | МnO2 - 43,7; SiO2 - 25,02; Fе2О3 - 9,9; Аl2O3 - 8,05; MgO - 3,13; Na2O - 2,39; NiO - 1,89; КаО - 1,8; ТiO2 - 1,76; CaO - 1,58; СоО - 0,24, другие соединения, в том числе потери при прокаливании - 0,54. |
| Марганцевая руда Николаевского месторождения с соединениями Мn в виде криптомелана. | MnO, MnO2 - 69,2; SiO2 - 13,6; Fе2О3 - 2,38; BaO - 2,17; К2О - 2,13; Аl2О3 -1,89; MgO - 1,21; Р2О5 - 0,67; CaO -0,18; TiO2 - 0,1; Na2O - 0,04, другие соединения, в том числе потери при прокаливании - 6,43. |
Источники информации
1. Интернет, сайт http://suhovey.com/theory/7/, 11.12.2008.
2. Патент US 4225417, 1980.
3. Патент SU 625753, 1978.
Твердый сорбент для очистки газов от сероводорода, включающий оксидные соединения марганца, отличающийся тем, что он представляет собой обогащенные или необогащенные руды, содержащие оксиды марганца в количестве 18-70 мас.%, выбранные из ряда: океанические железомарганцевые конкреции или железомарганцевая руда, содержащие соединения марганца в виде пиролюзита, и марганцевая руда, содержащая соединения марганца в виде браунита или криптомелана.
