CS224299B1 - Method of manufacture of molecular screen - Google Patents
Method of manufacture of molecular screen Download PDFInfo
- Publication number
- CS224299B1 CS224299B1 CS78078A CS78078A CS224299B1 CS 224299 B1 CS224299 B1 CS 224299B1 CS 78078 A CS78078 A CS 78078A CS 78078 A CS78078 A CS 78078A CS 224299 B1 CS224299 B1 CS 224299B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- oxygen
- air
- separation
- charcoal
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu výroby molekulových sít pro oddělování plynu z jeho směsi, zejména oddělování kyslíku ze vzduchu, tepelným zpracováním dřevného uhlí nebo xylitu obsahujících prchavé hořlaviny, drcených, případně tvarovaných do válečků, kuliček spod.The invention relates to a process for the production of molecular sieves for the separation of gas from its mixture, in particular the separation of oxygen from the air, by heat treatment of charcoal or xylite containing volatile combustible materials, crushed or roller-shaped, balls.
K dělení plynů na tomto principu se používá např. zeolitických molekulových sít. Tato zeolitická molekulová síta nejsou chemicky inertní, jejich úprava je velmi složitá a nákladná. V případě dělení směsi kyslík-dusík (vzduch) je třeba dělenou směs dokonale vysušit. K edsorpci potom dochází přednostně u dusíku, což při složení vzduchu z 21 % kyslíku a 79 % dusíku znamená zpracovat čtyřikrát větší objem směsi, než je zapotřebí u molekulových sít, u nichž dochází přednostně k adsorpci kyslíku před dusíkem, tj. u molekulových sít uhlíkových.Zeolite molecular sieves are used for gas separation on this principle. These zeolitic molecular sieves are not chemically inert, their preparation is very complicated and expensive. In case of separation of oxygen-nitrogen (air) mixture, the separated mixture should be completely dried. The desorption then takes place preferentially in nitrogen, which means that, when the air is composed of 21% oxygen and 79% nitrogen, it is necessary to process four times the volume of the mixture than is required for molecular sieves which preferentially adsorb oxygen over nitrogen. .
Jsou známá uhlíková molekulové síta, vyrobená pyrolýzou plastických materiálů, např. polyvinylidenchlorid, polyvinylbenzen apod. Vykazují nulovou nebo jen velmi slabou selektivitu při adsorpci plynů přibližně stejných kinetických molekulárních rozměrů, jako např. kyslík a dusík, argon a kyslík nebo helium a metan. Je obtížné je připravit ve větších množstvích.Carbon molecular sieves made by pyrolysis of plastic materials such as polyvinylidene chloride, polyvinylbenzene and the like are known. They exhibit zero or very weak selectivity in adsorption of gases of approximately the same kinetic molecular dimensions such as oxygen and nitrogen, argon and oxygen or helium and methane. They are difficult to prepare in larger quantities.
Dále jsou známa uhlíková molekulová síta upravená působením uhlovodíku na koks s obsahem až 5 % prchavých látek při teplotě od 600 do 900 °C. Z uhlovodíku uvolněný uhlík se ukládá do koksu a zmenšuje stávající póry. Jejich hlavní nevýhodou je malá životnost, která plyne z toho, že uvolněný amortní uhlík, zmenšující rozměry pórů koksu, není stabilní. Použití uhlovodíku v hlavní fázi procesu zvyšuje náklady na přípravu adsorbentu.Further, hydrocarbon treated sieves treated with hydrocarbon on coke containing up to 5% volatiles at a temperature of from 600 to 900 ° C are known. The carbon released from the hydrocarbon is deposited in the coke and reduces the existing pores. Their main disadvantage is their low lifetime, which results from the fact that the amortized carbon released, reducing the coke pore dimensions, is not stable. The use of hydrocarbon in the main stage of the process increases the cost of adsorbent preparation.
Jsou dále známe molekulová síta připravená z Sernáho práškového uhlí nebo jiného uhlíkatého materiálu nalézajícího se v přírodě tak, že se granulovaný materiál aktivuje při teplotě 300 ež 400 °C, načež' se kalcinuje při teplotě od 850 do 960 °C. Tím se získá granulované, vysoce aktivní uhlí. Teto aktivní uhlí s tzv. regulovatelnou eelektivností jsou určena pro dělení smísí uhlovodíků. Materiál je charakterizován středním rozměrem pórů asi 0,5 nm a není tedy vhodný pro dělení aměsi kyslík-dusík.Molecular sieves prepared from carbon powder or other carbonaceous material found in nature by activating the granular material at a temperature of 300 to 400 ° C are then known, and then calcined at a temperature of from 850 to 960 ° C. This gives granular, highly activated carbon. This activated carbon with the so-called controllable eelectivity is intended for separation of hydrocarbon mixtures. The material is characterized by an average pore size of about 0.5 nm and is therefore not suitable for separating the oxygen-nitrogen mixture.
Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby uhlíkových molekulových sít podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že drcené, případně do válečků, kuliček apod. tvarované dřevné uhlí nebo hemixylit s obsahem 10 až 60 % hmot. prchavých hořlavin se zahřívá při teplotě vzrůstající od 1 do 100 °C za minutu s výdrží 1 až 10 hodin na konečné teplotě 600 °C až 1 100 °C v atmosféře neoxidujícího plynu, načež se produkt v téže atmosféře ochladí na teplotu od 10 do,40 °C.The aforementioned disadvantages are overcome by the process for the production of the carbon molecular sieves according to the invention, characterized in that crushed charcoal or hemixylite with a content of 10 to 60 wt. the volatile combustible materials are heated at a temperature ranging from 1 to 100 ° C per minute with a residence time of 1 to 10 hours to a final temperature of 600 ° C to 1 100 ° C in a non-oxidizing gas atmosphere, after which the product is cooled to 10 to Deň: 32 ° C.
Výhody spočívají v tom, že postup podle vynálezu je jednodušší, konečný produkt ee získává již ve fázi, kdy v jiných případech je k delšímu postupu připravena teprve surovina. Poměrně vysoký obsah prchavé hořlaviny ve výchozím materiálu zaručuje rozvinutou mikropórovitost a tím současně vysokou edsorpční kapacitu aít. Produkt získaný podle vynálezu je stabilní a má dlouhou životnost.The advantage lies in the fact that the process according to the invention is simpler, the end product ee obtains already at the stage where in other cases only the raw material is ready for a longer process. Relatively high content of volatile combustible material in the starting material guarantees developed microporosity and at the same time high desorption capacity of the ait. The product obtained according to the invention is stable and has a long service life.
Postup výroby spočívá nejprve v nadrcení suroviny, tj. dřevného uhlí nebo heaixylitu, e vytřídění zrnění v rozsahu 0,1 až 5 mm, V případě, že je třeba připravit tvarované síto, vytřídí se zrněni pod 100 ^um, smíchá se ve vhodném poměru a dřevným dehtem a vytvaruje se, např. lisováním na hydraulickém lisu nebo na granulátoru. Vytříděná frakce nebo tvarované částice se zahřívají bu3 v pevném nebo pohyblivém loži v atmosféře neoxidujícího plynu, např. argonu, helia, dusíku, a podobně.The production process consists firstly of crushing the raw material, i.e. charcoal or heaixylity, and sorting the grain in the range of 0.1 to 5 mm. If a shaped screen is to be prepared, the grain is screened below 100 µm, mixed in a suitable ratio and wood tar and formed by, for example, pressing on a hydraulic press or granulator. The sorted fraction or shaped particles are heated in either a fixed or movable bed in an atmosphere of a non-oxidizing gas, such as argon, helium, nitrogen, and the like.
Zahřívání se provádí ze řízeného vzestupu teploty v rozmezí 1 ež 100 °C/min na konečnou teplotu 600 až 1 100 °C, Rozhodující fází pro kvalitu produktu je výdrž na konečné teplotě, která se pohybuje od 1 ež 10 hodin.Heating is carried out from a controlled temperature rise in the range of 1 to 100 ° C / min to a final temperature of 600 to 1100 ° C. The decisive stage for product quality is endurance at the final temperature, which ranges from 1 to 10 hours.
Pro zlepěení průběhu karbonizečního procesu a příznivé ovlivnění vlastností produktu je vhodné provést před karbonizacl chemickou úpravu kyslíkem nebo vzduchem. Teto úprava ae realizuje v pevném nebo fluidním loži pod zápalnou teplotou zpracovávaného materiálu po dobu 1 až 50 hodin za průtoku plynu 0,5 ež 4 1/g vzorku. Nízkoteplotní oxidace pod zápalnou teplotou vede k rovnoměrné oxidaci v celé částici zpracovávaného materiálu, snižuje spékavost při tepelném zpracování za vyšších teplot a zejméne rozvíjí mikropórovitost, což znamená, že dochází k zvyšování podílu mikropórů.In order to improve the course of the carbonization process and favorably influence the properties of the product, it is advisable to carry out a chemical treatment with oxygen or air before the carbonization. This treatment is carried out in a fixed or fluidized bed below the ignition temperature of the treated material for 1 to 50 hours at a gas flow rate of 0.5 to 4 l / g of sample. Low temperature oxidation below the ignition temperature results in uniform oxidation throughout the particle of the material being treated, reduces caking in heat treatment at higher temperatures, and in particular develops microporosity, which means that the proportion of micropores is increased.
Pro odstranění nežádoucí oxidace je prováděno ochlazování konečného produktu na teplotu místnosti v atmosféře neoxidujícího plynu.To remove undesired oxidation, the final product is cooled to room temperature in a non-oxidizing gas atmosphere.
Výěe popsaným postupem dochází k modifikaci pórovité struktury dřevných uhlí a hemixylitů. Teto modifikace má'za náaledek vymezení oblasti rozměrů pórů produktu, nebol dojde k zúžení vstupních otvorů pórů na velikost průměru kolem 0,3 nm. Tento průměr pórů je blízký kinetickému průměru molekul kyslíku, což je nutnou podmínkou pro jeho separaci ze vzduchu, případně pro dělení plynů s rozdílnými rozměry molekul.The porous structure of charcoal and hemixylites is modified as described above. This modification has the effect of limiting the product pore size range, since the pore inlet openings have been narrowed to a diameter of about 0.3 nm. This pore diameter is close to the kinetic diameter of the oxygen molecules, which is a necessary condition for its separation from the air or for the separation of gases with different molecular sizes.
PřikladlHe did
Navážka dřevného uhlí z dřeva borovice v zrnění 2 až 3 mm se zahřívá ▼ pevném loži rychlostí ohřevu 5 °C/min ež na konečnou teplotu 800 °C v atmosféře argonu s výdrží m konečné teplotě 6 hodin. Následuje ochlazení produktu v proudu argonu na pokojovou teplotu. Podrobíme-li produkt zkouěce, získáme po jednoatupňové adsorpcí ze vzduchu plyn v množství 4 ml/g adsorbentu s obsahem 26 ež 30 % Oj.Charge the charcoal from pine wood with a grain size of 2 to 3 mm to heat the fixed bed at a heating rate of 5 ° C / min to a final temperature of 800 ° C in an argon atmosphere with a final temperature of 6 hours. The product is then cooled to room temperature in an argon stream. When subjected to the product, after a one-stage adsorption from air, a gas of 4 ml / g adsorbent containing 26 to 30% Oj is obtained.
Příklad 2Example 2
Navážka hemixylitu (lom Kristina, Hrádek η. N) v zrnění 2 až 3 mm se podrobí chemické úpravě vzduchem ve fluidním loži při teplotě 240 °C a průtoku 30 1 vzduchu/h.100 g po dobu 4 hodin. Následuje zahřívání rychlostí 80 °C/min na konečnou teplotu 850 °C do odplynění vzorku v atmosféře dusíku. Po ochlazení produktu v proudu dusíku na teplotu místnosti je produkt podroben zkoušce dělení kyslíku ze vzduchu s výsledkem 5 ml plynu/g vzorku s obsahem 30 % 02.The weighed hemixylite (Kristina fracture, Hrádek η. N) in a grain size of 2 to 3 mm is subjected to a chemical treatment by air in a fluidized bed at 240 ° C and a flow rate of 30 l air / h.100 g for 4 hours. Heating at 80 ° C / min to a final temperature of 850 ° C is followed by degassing the sample under a nitrogen atmosphere. After cooling, the product nitrogen stream at room temperature, the product is subjected to the test separation of oxygen from air to result in 5 ml gas / g of sample containing 30% 0 second
Uhlíková molekulová síto připravené podle vynálezu je možno použít pro dělení nejrůznějěích směsí plynů, zejména věak pro selektivní separaci kyslíku ze vzduchu. V praxi při aplikaci v adsorpční metodě založené na kolísání tlaku, která je založena na rychlém střídání cyklů adsorpce a desorpce, je možné získat ze vzduchu plyn obohacený kyslíkem (35 % obj. jednostupňově, 60 až 80 % obj. vícestupňové), který může sloužit jako výchozí zdroj pro výrobu čistého kyslíku anebo, což je podstatnější, v různých technologických procesech (výroba oceli, výroba barevných kovů, chemické výroby, biochemie, čištění odpadních vod a splašků, zplyňování uhlí, spalovécí procesy atd.) nahradí drahý kyslík z frakční destilace zkapalněného vzduchu. Uvedené příklady nejsou limitní z hlediska kvality adsorbemtu (kapacita a selektivita), ale pouze ilustrují předmět vynálezu.The carbon molecular sieve prepared according to the invention can be used for the separation of various gas mixtures, in particular for the selective separation of oxygen from air. In practice, when applied in a pressure swing adsorption method based on rapid alternation of adsorption and desorption cycles, oxygen-enriched gas (35 vol% single-stage, 60-80 vol% multi-stage) can be obtained from the air that can serve it will replace expensive oxygen from fractional distillation as a source for the production of pure oxygen or, more importantly, in various technological processes (steel production, non-ferrous metal production, chemical production, biochemistry, waste water and sewage treatment, coal gasification, combustion processes, etc.) liquefied air. These examples are not limiting in terms of adsorbent quality (capacity and selectivity), but merely illustrate the subject matter of the invention.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS78078A CS224299B1 (en) | 1978-02-07 | 1978-02-07 | Method of manufacture of molecular screen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS78078A CS224299B1 (en) | 1978-02-07 | 1978-02-07 | Method of manufacture of molecular screen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS224299B1 true CS224299B1 (en) | 1984-01-16 |
Family
ID=5340554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS78078A CS224299B1 (en) | 1978-02-07 | 1978-02-07 | Method of manufacture of molecular screen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS224299B1 (en) |
-
1978
- 1978-02-07 CS CS78078A patent/CS224299B1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3801513A (en) | Carbon containing molecular sieves | |
US4124529A (en) | Carbonaceous adsorbents and process for making same | |
FI81023C (en) | Carbon molecular sieves and processes for their preparation and use | |
KR920000148B1 (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use | |
US4540678A (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use | |
US4820681A (en) | Preparation of hydrophobic carbon molecular sieves | |
US3960522A (en) | Carbon-containing molecular sieves | |
US4420415A (en) | Process for the production of carbon molecular sieves | |
FR2639846A1 (en) | ACTIVE CHARCOAL AND ALUMINA COMPOSITE AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME | |
Skodras et al. | Role of activated carbon structural properties and surface chemistry in mercury adsorption | |
FR2792850A1 (en) | HIGH MACROPOROSITY ADSORBENT FOR USE IN A GAS ADSORPTION PROCESS, IN PARTICULAR A PSA PROCESS | |
US3960769A (en) | Carbon-containing molecular sieves | |
US3979330A (en) | Carbon containing molecular sieves | |
RU2436625C1 (en) | Method to produce carbon adsorbent | |
CA1220773A (en) | Mercury adsorbent carbon molecular sieves | |
AU710253B2 (en) | Enhanced adsorbent and room temperature catalyst particle and method of making and using therefor | |
US4594163A (en) | Use of carbon molecular sieves for separating gas or liquid mixtures | |
EP0102902B2 (en) | Carbon molecular sieves and a process for their preparation | |
CS224299B1 (en) | Method of manufacture of molecular screen | |
US5248651A (en) | Process for the production of carbon molecular sieves | |
JPS62132543A (en) | Molecular sieve active carbon and its production and method for separating specific gas from mixed gases using same | |
JP3224117B2 (en) | Activated carbon | |
JPS6359740B2 (en) | ||
WO2024143289A1 (en) | Carbon molecular sieve and method for manufacturing same, and gas separation device | |
EP0394350B1 (en) | Hydrophobic carbon molecular sieves |