FI111245B - A process for separating ammonia from a gas mixture and using an adsorbent composition for this separation - Google Patents
A process for separating ammonia from a gas mixture and using an adsorbent composition for this separation Download PDFInfo
- Publication number
- FI111245B FI111245B FI982849A FI982849A FI111245B FI 111245 B FI111245 B FI 111245B FI 982849 A FI982849 A FI 982849A FI 982849 A FI982849 A FI 982849A FI 111245 B FI111245 B FI 111245B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- adsorbent
- ammonia
- copper
- adsorption
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/12—Separation of ammonia from gases and vapours
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/58—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0233—Compounds of Cu, Ag, Au
- B01J20/0237—Compounds of Cu
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0274—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04 characterised by the type of anion
- B01J20/0288—Halides of compounds other than those provided for in B01J20/046
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
- B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
- B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
- B01J20/186—Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28078—Pore diameter
- B01J20/28083—Pore diameter being in the range 2-50 nm, i.e. mesopores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3021—Milling, crushing or grinding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
- B01J20/3204—Inorganic carriers, supports or substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
- B01J20/3206—Organic carriers, supports or substrates
- B01J20/3208—Polymeric carriers, supports or substrates
- B01J20/321—Polymeric carriers, supports or substrates consisting of a polymer obtained by reactions involving only carbon to carbon unsaturated bonds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
- B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
- B01J20/3234—Inorganic material layers
- B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/34—Regenerating or reactivating
- B01J20/3433—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids other than those covered by B01J20/3408 - B01J20/3425
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/34—Regenerating or reactivating
- B01J20/3483—Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/34—Regenerating or reactivating
- B01J20/3491—Regenerating or reactivating by pressure treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/102—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/104—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/108—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/11—Clays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/20—Organic adsorbents
- B01D2253/202—Polymeric adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/20—Organic adsorbents
- B01D2253/206—Ion exchange resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/406—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
- B01D2259/40011—Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
- B01D2259/40058—Number of sequence steps, including sub-steps, per cycle
- B01D2259/40062—Four
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/0462—Temperature swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
- B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/56—Use in the form of a bed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/50—Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/58—Use in a single column
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
111245111245
Menetelmä ammoniakin erottamiseksi kaasuseoksesta ja adsorbenttikoostu-muksen käyttö tässä erotuksessa - Förfarande för separering av ammoniak frän en gasblandning och användning av en adsorbentkomposition för denna separering 5Method for Separating Ammonia from a Gaseous Mixture and Using the Adsorption Composition in this Separation - Förfarande för separering av ammoniak frän en gasblandning och användning av en adsorbentkomposition för denna separering 5
Tekniikan alaEngineering
Esillä oleva keksintö koskee ammoniakin erotusmenetelmää, jossa käytetään adsor-benttikoostumusta ammoniakin tehokkaaksi erottamiseksi ja talteenottamiseksi kaasuseoksesta, jossa on ammoniakkia ja vähintään yhtä muuta kaasua, joka on ilmaa, 10 typpeä, hiilidioksidia, metaania, vetyä, argonia, heliumia, etaania tai propaania sekä liuotinhöyryjä, jotka tunnetaan yleisesti VOC-yhdisteinä, tehokkaasti käyttäen ad-sorbenttikoostumusta, jonka ammoniakkiselektiivisyys on korkea ja jonka ammoniakin adsorptiokapasiteetti on myös korkea sekä jonka regenerointiominaisuudet ovat parantuneet.The present invention relates to a process for separating ammonia using an adsorbent benzene composition for efficiently separating and recovering ammonia from a gas mixture of ammonia and at least one other gas, air, nitrogen, carbon dioxide, methane, hydrogen, argon, helium, ethane or propane, and solvent. , commonly known as VOCs, effectively using an adsorbent composition having a high ammonia selectivity and also having high ammonia adsorption capacity and improved regeneration properties.
15 Keksinnön taustaBackground of the Invention
Ammoniakkia (NH3) käytetään kemian teollisuudessa laajalti raaka-aineena erilaisten kemikaalien, lannoitteet, melamiini ja urea mukaan lukien, synteesissä. Lähes kaikki ammoniakkia hyödyntävät kemialliset prosessit tuottavat myös ammoniakkia sisältäviä kaasuseoksia, jolloin ammoniakkikaasu pitää erottaa muista kaasuista. 20 Tämän lisäksi ammoniakin valmistusmenetelmät, esim. Haber-Boschin menetelmä, tuottavat ammoniakkia sisältäviä kaasuseoksia, jotka on olennaista erottaa ja ottaa talteen menetelmän kilpailukyvyn takia.Ammonia (NH3) is widely used in the chemical industry as a raw material for the synthesis of various chemicals, including fertilizers, melamine and urea. Almost all ammonia-based chemical processes also produce ammonia-containing gas mixtures, requiring the separation of ammonia gas from other gases. 20 In addition, ammonia production processes, such as the Haber-Bosch process, produce ammonia-containing gas mixtures which are essential for the separation and recovery of the process because of its competitiveness.
Ensisijaisesti ammoniakki erotetaan tavanomaisesti kryogeenisen erotuksen avulla, jossa kaasuseos nesteytetään jäähdyttämällä ja tämän jälkeen saatu nesteseos tisla-25 taan alhaisessa lämpötilassa, jolloin kaasun aineosat saadaan kukin erikseen. Kryo-geeninen erotus ei ole kuitenkaan tyydyttävä, koska sillä on seuraavat haitat: • · (1) Erotukseen tarvitaan paljon sähkövoimaa.Primarily, ammonia is separated by conventional cryogenic separation, in which the gas mixture is liquefied by cooling and then the resulting liquid mixture is distilled at low temperature, whereby the gas components are obtained separately. However, the cryogenic separation is unsatisfactory because it has the following disadvantages: • · (1) The separation requires a great deal of electrical power.
(2) On käytettävä monimutkaisia jäähdytys-ja lämmöntalteenottojärjestelmiä.(2) Complex cooling and heat recovery systems must be used.
(3) Rakennuskustannukset ovat korkeat.(3) Construction costs are high.
30 (4) Lähes saman kiehumispisteen omaavien yhdisteiden erotus on vaikeaa.30 (4) It is difficult to distinguish between compounds having nearly the same boiling point.
Toissijaisesti ammoniakki erotetaan kaasuseoksista myös alan ammattimiesten tuntemien märkäabsorptiotekniikoiden, esimerkiksi kaasupesureiden, avulla. Absorptio- 2 111245 menetelmät voivat olla irreversiibeleitä tai reversiibeleitä. Jos ammoniakkikaasu absorboidaan esim. happamaan liuokseen, joka muuttaa ammoniakkikaasun liukoiseksi ammoniakkisuolaksi kemiallisessa reaktiossa, menetelmä on tyypillisesti irreversiibeli, eikä uudelleenkäyttö ole mahdollista. On myös olemassa reversiibeleitä absorp-5 tiomenetelmiä, joissa ammoniakki absorboidaan vesiliuokseen tai orgaaniseen liuot-timeen, kuten moniarvoisiin alkoholeihin, ja desorboidaan esim. kuumentamalla. Nämä menetelmät eivät kuitenkaan ole tyydyttäviä, koska ne on vaikea suorittaa, laitteiston investointikustannukset ovat korkeat ja absorboivat liuokset ovat käytössä pysymättömiä.In the alternative, ammonia is also separated from the gas mixtures by wet absorption techniques known to those skilled in the art, for example gas scrubbers. Absorption methods can be irreversible or reversible. If the ammonia gas is absorbed, for example, in an acidic solution which converts the ammonia gas into a soluble ammonia salt in a chemical reaction, the process is typically irreversible and reuse is not possible. There are also reversible absorption-thio methods in which ammonia is absorbed in an aqueous solution or an organic solvent such as polyhydric alcohols and desorbed, e.g. by heating. However, these methods are unsatisfactory because they are difficult to perform, equipment investment costs are high, and absorbent solutions are unstable.
ίο Kaasuadsorptio on erotusmenetelmä, joka koostuu kaasuvirran johtamisesta kiinteän adsorbenttikerroksen läpi siten, että kaasun aineosa adsorboituu ja saadaan poisto-kaasuvirta, josta kyseinen aineosa on poistettu. Tämän jälkeen adsorboitu kaasu desorboidaan, toisin sanoen regeneroidaan kiinteästä adsorbentista kuumentamalla ja/tai alentamalla painetta. Yleensä adsorptiomenetelmien avulla voidaan poistaa 15 kryogeenisen ja absorptioerotuksen haitat. Ammoniakin erotus ja talteenotto adsorption avulla eroaa kuitenkin muista kaasuadsorptiomenetelmistä, esim. typen ja hapen erotuksesta ilmasta, koska ammoniakki polaarisena molekyylinä adsorboituu erittäin voimakkaasti moniin tavanomaisiin adsorbentteihin, esim. zeoliitteihin, alumiinioksidiin ja silikageeliin sekä H’"-, Co(II)-, Cu(II)-, Ni(II)-, ja Zn(lI)-muodoissa oleviin 20 ioninvaihtohartseihin (S. Kamata ja M. Tashiro, J. Chem. Soc. Jpn., Ind. Che m. Soc., 73, 1083(1970)). Tästä syystä adsorptioisotermit eivät ole edullisia desorptiol-le ja adsorbentin regenerointi on vaikeaa. Jotta tällaiset adsorbentit saadaan täysin regeneroitua, paineen tulee olla erittäin matala ja/tai lämpötilan korkea. Aktiivihiilet . käyttäytyvät ammoniakkiadsorptiossa eri tavalla kuin muut tavanomaiset adsorben- * ' 25 tit. Aktiivihiilien ammoniakkiadsorptioisotermit ovat lähes lineaarisia. Tästä syystä ne voidaan regeneroida helposti jopa painetta alentamalla. Valitettavasti aktiivihiilien ammoniakkiselektiivisyys ja adsorptiokapasiteetti ovat alhaisia erityisesti matalissa paineissa, ja adsorptiopylväskerrosten tilavuuksien tulee olla suuria. Voidaan todeta, että suoritettaessa ammoniakin erotus ja talteenotto adsorboimalla ongelmat 30 liittyvät tavanomaisten adsorbenttien huonoon selektiivisyyteen, alhaiseen kapasiteettiin ja regeneroitavuuteen.Gas adsorption is a separation process which consists of passing a gas stream through a solid adsorbent layer so that the gas component is adsorbed and the exhaust gas stream from which the component is removed is obtained. The adsorbed gas is then desorbed, that is, regenerated from the solid adsorbent by heating and / or reducing pressure. Generally, adsorption methods can eliminate the disadvantages of cryogenic and absorption separation. However, the separation and recovery of ammonia by adsorption differs from other gas adsorption methods, e.g. nitrogen and oxygen separation from air, since ammonia as a polar molecule is very adsorbed to many conventional adsorbents, e.g. zeolites, alumina and silica gel, and H ', C (II). (II), Ni (II), and Zn (II) ion exchange resins (S. Kamata and M. Tashiro, J. Chem. Soc. Jpn., Ind. Chem. Soc., 73, 1083 Therefore, adsorption isotherms are not advantageous to desorption, and it is difficult to regenerate the adsorbent. In order for such adsorbents to be fully regenerated, the pressure must be very low and / or high. The activated carbons behave differently from other conventional adsorbents. Ammonia adsorption isotherms of activated carbon are almost linear and can therefore be easily regenerated even by depressurising. the ammonia selectivity and adsorption capacity of the carbons are low, especially at low pressures, and the volumes of the adsorption columns should be large. It can be noted that, when performing the separation and recovery of ammonia by adsorption, the problems are associated with poor selectivity, low capacity and regenerability of conventional adsorbents.
Chemical AbstractsTn tiivistelmässä 127:163868 on kuvattu adsorbenttikoostumus, joka sisältää zeoliittikantajaa ja CuCka. Tämän julkaisun mukaan tätä adsorbentti-koostumusta voidaan käyttää hiilimonoksidin erottamiseksi kaasuseoksesta. joka si-35 sältää hiilimonoksidia, vetyä, typpeä, metaania ja hiilidioksidia.Chemical AbstractsT Abstract 127: 163868 describes an adsorbent composition containing a zeolite carrier and CuCa. According to this publication, this adsorbent composition can be used to separate carbon monoxide from a gas mixture. si-35 containing carbon monoxide, hydrogen, nitrogen, methane and carbon dioxide.
3 1112453, 111245
Chemical Abstracts’in tiivistelmässä 128:63550 on kuvattu Cu(I):llä aktivoitu C-adsorbentti, jolla esitetään olevan korkea selektiivisyys hiilimonoksidille. Tämän julkaisun mukaan tällä adsorbentilla voidaan poistaa pieniä CO-määriä ammoniakin synteesikaasusta.Chemical Abstracts Abstract 128: 63550 describes a Cu (I) -activated C adsorbent which is shown to have high selectivity for carbon monoxide. According to this publication, this adsorbent can remove small amounts of CO from the synthesis gas of ammonia.
5 Vain muutamia selektiivisiin adsorbentteihin perustuvia yrityksiä on tehty taloudellisen, tehokkaan ja selektiivisen adsorptiomenetelmän kehittämiseksi ammoniakin erottamiseksi ja talteenottamiseksi kaasuseoksista. Aiemmat ongelmat on pyritty ratkaisemaan pääasiassa erilaisten prosessikonstruktioiden avulla menetelmissä, joissa käytetään tavanomaisia ammoniakkiadsorbentteja. Tyypillinen esimerkki on ίο US-patentti nro 4 537 760, joka koskee ammoniakkikaasun adsorptiivista erotusta ja talteenottoa ammoniakkisynteesissä. Ammoniakki adsorboidaan korkeissa, ts. yli 100 baarin, paineissa tavanomaisiin aktiivihiili-, piidioksidi-, alumiinioksidi- tai zeoliittikerroksiin. Regenerointi suoritetaan saattamalla mainittu adsorbentti suoraan kosketukseen konsentroidun kuuman ammoniakkia sisältävien kaasujen virran kans-15 sa 150 °C:ssa. Paineen tulee olla korkea adsorbentin suuren kapasiteetin saavuttamiseksi ja lämpötilan tulee olla korkea regeneroimiin aikana, jotta ammoniakkikaasua vapautuu riittävästi.Only a few attempts have been made to develop an economical, efficient and selective adsorption method for the separation and recovery of ammonia from gas mixtures, based on selective adsorbents. Prior art problems have been solved mainly by various process designs in processes employing conventional ammonia adsorbents. A typical example is U.S. Patent No. 4,537,760 to Adsorption Separation and Recovery of Ammonia Gas for Ammonia Synthesis. Ammonia is adsorbed at high pressures, i.e., above 100 bar, on conventional activated carbon, silica, alumina or zeolite layers. Regeneration is accomplished by contacting said adsorbent directly with a stream of concentrated hot ammonia-containing gases at 150 ° C. The pressure must be high to achieve high adsorbent capacity and the temperature to be high during regeneration to allow sufficient release of ammonia gas.
US-patentissa nro 4 758 250 esitetään ammoniakin erotusmenetelmiä, joissa hyödynnetään anioninvaihtopolymeeriadsorbentteja. On kuitenkin yleisesti tunnettua, 20 että anioninvaihtopolymeerit ovat kalliita ja herkkiä korkealle lämpötilalle. Tästä syystä on epäkäytännöllistä ja epätaloudellista käyttää anioninvaihtopolymeerejä ammoniakin adsorptiomenetelmissä.U.S. Patent No. 4,758,250 discloses ammonia separation processes utilizing anion exchange polymer adsorbents. However, it is generally known that anion exchange polymers are expensive and sensitive to high temperatures. It is therefore impractical and uneconomic to use anion exchange polymers in ammonia adsorption processes.
Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada ammoniakin erotusmenetelmä, jolla ratkaistaan edellä esitetyt ongelmat ja jossa käytetään adsorbenttia, jolla on korkea 25 ammoniakkiselektiivisyys ja kapasiteetti, mutta joka voidaan edelleen regeneroida helposti.It is an object of the present invention to provide an ammonia separation process which solves the above problems and uses an adsorbent which has a high ammonia selectivity and capacity but can be easily regenerated further.
Keksinnön yhteenveto • ·Summary of the Invention • ·
Keksinnön mukaisesti on aikaansaatu menetelmä ammoniakin erottamiseksi kaasu-seoksesta käyttäen kupari(I):tä sisältävää kiinteää adsorbenttikoostumusta, jossa ku-30 pari on pääasiassa hapetustilassa I. Menetelmän mukaan kaasuseos saatetaan kosketukseen jäljempänä kuvatun mukaisesti valmistetun kiinteän adsorbenttikoostumuk-sen kanssa. Kaasuseoksen ja kiinteän adsorbenttikoostumuksen saattaminen kosketukseen tapahtuu olosuhteissa, joissa ammoniakki adsorboituu kiinteän adsorbenttikoostumuksen pinnalle. Kaasuseos sisältää ammoniakkia ja vähintään yhtä muuta 4 111245 kaasua, joka on ilmaa, typpeä, hiilidioksidia, metaania, vetyä, argonia, heliumia, etaania tai propaania.According to the invention there is provided a process for separating ammonia from a gas mixture using a solid adsorbent composition containing copper (I), wherein the k-30 pair is mainly in oxidation state I. The method comprises contacting the gas mixture with a solid adsorbent composition prepared as described below. Contacting the gas mixture and the solid adsorbent composition takes place under conditions where ammonia adsorbs onto the surface of the solid adsorbent composition. The gas mixture contains ammonia and at least one other 4,111,445 gases which are air, nitrogen, carbon dioxide, methane, hydrogen, argon, helium, ethane or propane.
Esillä olevan keksinnön mukaisesti ammoniakki voidaan erottaa ja ottaa talteen poistokaasuista melamiinin valmistuksessa. Melamiinilaitosta ei tarvitse rakentaa 5 urealaitoksen läheisyyteen.According to the present invention, ammonia can be separated and recovered from the off-gases in the manufacture of melamine. There is no need to build a melamine plant in the vicinity of 5 urea plants.
Edullisesti ammoniakin erotus voidaan suorittaa julkisten ja alan ammattimiesten tuntemien tekniikoiden, kuten paineenheilahdusadsorptio- (pressure swing adsorption; PSA) tai tyhjöheilahdusadsorptio- (vacuum swing adsorption; VSA) -menetelmien avulla. Kaasuseos johdetaan yhden tai usean adsorbenttikerroksen läpi vaihei-10 den sarjana seuraavasti: (1) ammoniakki adsorboidaan kaasuseoksesta mainittuun adsorbenttikerroskoostumukseen, (2) mainittu adsorbenttikerros desorboidaan adsorption jälkeen (a) huuhtelemalla adsorbenttikerros tuotteella, so. ammoniakilla, ja (b) alentamalla adsorbenttikerroksen painetta ammoniakin talteenottamiseksi ja (3) adsorbenttikerroksen paine nostetaan takaisin adsorptiopaineeseen johtamalla ad-15 sorbenttikerrokseen ei-adsorboivaa tai heikommin adsorboivaa kaasua.Preferably, the ammonia separation can be accomplished by techniques known to those skilled in the art, such as pressure swing adsorption (PSA) or vacuum swing adsorption (VSA) methods. The gas mixture is passed through one or more adsorbent layers in a series of steps as follows: (1) ammonia is adsorbed from the gas mixture to said adsorbent layer composition, (2) said adsorbent layer is desorbed after adsorption (a) by flushing the adsorbent layer with product, i.e.. and (b) lowering the pressure of the adsorbent layer to recover ammonia; and (3) raising the pressure of the adsorbent layer back to the adsorption pressure by introducing a non-adsorptive or less adsorbent gas into the ad-15 sorbent layer.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä kiinteä adsorbentti voidaan valmistaa jollakin kolmesta tavanomaisesta menetelmästä. Ensimmäisessä menetelmässä epäorgaaninen tai orgaaninen kantaja, joka on aktiivihiiltä, polymeeriä, amorfista oksidia tai kiteistä ainetta, impregnoidaan kupriyhdisteen liuoksella. Tämän jälkeen 20 kupari(II):11a impregnoitua kantajaa kuumennetaan korotetussa lämpötilassa inertis- sä, hapettavassa tai pelkistävässä kaasukehässä. Tarvittaessa kupari(II):lla impregnoitu kantaja pelkistetään kuumentamisen jälkeen pelkistävässä ilmakehässä, jolloin I kupari(Il)yhdiste muuttuu kupari(I):ksi. Toisessa menetelmässä kiinteä adsorbentti- I « koostumus voidaan valmistaa kuumentamalla kiinteää seosta, joka sisältää kupro- tai 25 kupriyhdistettä ja epäorgaanista tai orgaanista kantajaa, ja tarvittaessa pelkistämällä kupari(ll)yhdiste kupari(I):ksi. Kolmannessa menetelmässä kiinteä adsorbentti voidaan valmistaa suorittamalla ioninvaihto epäorgaanisen tai orgaanisen kantajan ja liukoisen kupriliuoksen välillä. Tämän jälkeen kupari(II)-vaihdettua kantajaa kuumennetaan korotetussa lämpötilassa, ja tarvittaessa se pelkistetään kupari(I)-muo-30 toon.The solid adsorbent used in the process of the invention may be prepared by any of three conventional methods. In the first method, an inorganic or organic carrier which is an activated carbon, polymer, amorphous oxide or crystalline substance is impregnated with a solution of a cupric compound. The 20 copper (II) impregnated carriers are then heated at an elevated temperature in an inert, oxidizing or reducing atmosphere. If necessary, the carrier impregnated with copper (II) is reduced after heating in a reducing atmosphere whereby the copper I compound is converted to copper (I). In another method, the solid adsorbent composition may be prepared by heating a solid mixture containing a cuprous or cupric compound and an inorganic or organic carrier and, if necessary, reducing the copper (II) compound to copper (I). In the third process, the solid adsorbent can be prepared by ion exchange between an inorganic or organic carrier and a soluble cuprous solution. The copper (II) -exchanged support is then heated at elevated temperature and, if necessary, reduced to copper (I) form.
Esillä oleva keksintö koskee myös erittäin tehokkaiden ja selektiivisten sekä helposti regeneroitavien kupari(I):tä ja orgaanista tai epäorgaanista kantajaa sisältävien ad-sorbenttikoostumusten käyttöä ammoniakin erotuksessa kaasuseoksesta. Kiinteät ad-sorbenttikoostumukset voidaan valmistaa kolmella menetelmällä. Ensimmäisessä 35 menetelmässä epäorgaaninen tai orgaaninen kantaja, joka on aktiivihiiltä, polymee- 5 111245 riä, amorfista oksidia tai kiteistä ainetta, impregnoidaan kupriyhdisteen liuoksella. Tämän jälkeen kupari(II): 11a impregnoitua kantajaa kuumennetaan korotetussa lämpötilassa inertissä, hapettavassa tai pelkistävässä kaasukehässä. Kuumentamisen jälkeen kupari(II): 11a impregnoitu kantaja pelkistetään tarvittaessa pelkistävässä kaasu-5 kehässä, jolloin kupari(II)yhdiste muuttuu kupari(I):ksi. Toisessa menetelmässä kiinteät adsorbenttikoostumukset voidaan valmistaa kuumentamalla kiinteää seosta, joka sisältää kupro- tai kupriyhdistettä ja epäorgaanista tai orgaanista kantajaa, ja tarvittaessa kupari(II)yhdiste pelkistetään kupari(l):ksi. Kolmannessa menetelmässä kiinteät adsorbenttikoostumukset voidaan valmistaa suorittamalla ioninvaihto epäorgaa-10 nisen tai orgaanisen kantajan ja liukoisen kupriliuoksen välillä. Tämän jälkeen kupa-ri(II)-vaihdettua kantajaa kuumennetaan korotetussa lämpötilassa, ja tarvittaessa se pelkistetään kupari(I)muotoon.The present invention also relates to the use of highly effective and selective and easily regenerable adsorbent compositions containing copper (I) and an organic or inorganic carrier for separating ammonia from a gas mixture. The solid adsorbent compositions can be prepared by three methods. In the first process 35, an inorganic or organic carrier which is an activated carbon, a polymer, an amorphous oxide or a crystalline substance is impregnated with a solution of a cupric compound. The copper (II) impregnated carrier is then heated at elevated temperature under an inert, oxidizing or reducing atmosphere. After heating, the copper (II)-impregnated support is reduced, if necessary, in a reducing gas-5, whereby the copper (II) compound is converted to copper (I). In another method, solid adsorbent compositions may be prepared by heating a solid mixture containing a cupro or cupric compound and an inorganic or organic carrier, and, if necessary, reducing the copper (II) compound to copper (I). In the third process, solid adsorbent compositions can be prepared by ion exchange between an inorganic or organic carrier and a soluble cuprous solution. The copper (II) exchanged carrier is then heated at elevated temperature and, if necessary, reduced to the copper (I) form.
Keksinnön yksityiskohtainen kuvausDetailed Description of the Invention
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ammoniakin selektiiviseksi erottamiseksi 15 kaasuseoksista, jotka sisältävät ammoniakkia ja vähintään yhtä muuta aineosaa, jossa menetelmässä käytetään kupari(l):tä sisältäviä kiinteitä adsorbenttikoostumuksia, joissa kuparin hapetusluku on pääasiassa 1. Menetelmän mukaan kaasuseos saatetaan kosketukseen kiinteän, jäljempänä kuvatun mukaisesti valmistetun adsorbentti-koostumuksen kanssa. Kaasuseoksen ja kiinteän adsorbenttikoostumuksen kosketuk-20 seen saattaminen tapahtuu olosuhteissa, joissa ammoniakki adsorboituu kiinteän adsorbenttikoostumuksen pinnalle. Kaasuseos sisältää ammoniakkia ja vähintään yhtä muuta kaasua, joka on ilmaa, typpeä, hiilidioksidia, metaania, vetyä, argonia, heliumia, etaania tai propaania.The present invention relates to a process for the selective separation of ammonia from gas mixtures containing ammonia and at least one other ingredient using solid copper (I) -containing adsorbent compositions having a substantially copper oxidation number of 1. The method comprises contacting the gas mixture with a solid, as described below. with an adsorbent composition prepared. Contacting the gas mixture and the solid adsorbent composition occurs under conditions where the ammonia adsorbs to the surface of the solid adsorbent composition. The gas mixture contains ammonia and at least one other gas, which is air, nitrogen, carbon dioxide, methane, hydrogen, argon, helium, ethane or propane.
Laajimmassa merkityksessään tämä keksintö koskee sellaisten kupari(I):tä sisältävi-25 en koostumusten käyttöä, joilla on suuri selektiivisyys ja kapasiteetti sekä jotka ovat helposti regeneroitavia ammoniakin erotusta adsorptiolla varten. Adsorbenttikoostumuksia voidaan käyttää paineenheilahdusadsorptio- (PSA), tyhjöheilahdusadsorp-tio- (VSA) ja lämpötilanheilahdusadsorptio- (TSA) -tyyppisissä menetelmissä. Itse f' asiassa nämä kaikki ovat menetelmiä halutun kaasun erottamiseksi adsorboimalla 30 kaasuseoksesta. Ne eivät määrää, onko erotus mahdollinen vai ei. Adsorbentti määrää sen. PSA-menetelmässä haluttu kaasu adsorboidaan adsorbentin pinnalle korkeassa paineessa (1,013 baarin yläpuolella), minkä jälkeen adsorboitu kaasu desorboi-daan alentamalla painetta. PSA-menetelmän teollisessa sovelluksessa asennetaan useita adsorbentilla pakattuja pylväitä, ja jokaisessa adsorptiopylväässä toistetaan 35 työvaiheiden sarjaa paineistaminen - adsorptio - huuhtelu - paineen alentaminen, jotta saadaan aikaan tuotekaasun jatkuva erotus ja talteenotto. VSA-menetelmä on 6 111245 muuten samanlainen kuin PSA-menetelmä, paitsi että adsorptiovaihe voidaan suorittaa 1,013 baarin tai sitä suuremmassa paineessa ja että paineen alentaminen suoritetaan aina tyhjentämällä. TSA-menetelmässä haluttu kaasu adsorboidaan ensin ad-sorbentin pinnalle alhaisessa lämpötilassa, ja tämän jälkeen adsorboitu kaasu desor-5 boidaan nostamalla adsorptiojärjestelmän lämpötilaa. Tämän lisäksi voidaan käyttää edellisten menetelmien yhdistelmiä, kuten VTSA:ta, PTSA:ta tms. Tämän keksinnön mukaisesti adsorbenttikoostumusta voidaan käyttää myös pyörivän pyörän tyyppisissä adsorptiomenetelmissä.In its broadest sense, the present invention relates to the use of copper (I) -containing compositions having high selectivity and capacity and being readily regenerable for ammonia separation by adsorption. The adsorbent compositions can be used in pressure sports adsorption (PSA), vacuum sports adsorption (VSA) and temperature sports adsorption (TSA) types. In fact, all of these are methods for separating the desired gas by adsorption from the gas mixture. They do not determine whether a distinction is possible or not. It is determined by the adsorbent. In the PSA process, the desired gas is adsorbed onto the adsorbent surface at high pressure (above 1.013 bar), after which the adsorbed gas is desorbed by reducing the pressure. In the industrial application of the PSA method, several adsorbent packed columns are installed, and each of the adsorption columns repeats 35 sets of pressurization - adsorption - rinsing - pressure reduction to provide continuous separation and recovery of product gas. The VSA process is otherwise 6111245 similar to the PSA process except that the adsorption step can be carried out at a pressure of 1.013 bar or more and the pressure reduction is always performed by purging. In the TSA process, the desired gas is first adsorbed onto the surface of the adsorbent at low temperature, and then the adsorbed gas is desorbed by raising the temperature of the adsorption system. In addition, combinations of the above methods, such as VTSA, PTSA, etc., may be used. In accordance with the present invention, the adsorbent composition may also be used in rotary wheel-type adsorption methods.
Adsorptioerotus voidaan tämän keksinnön mukaisesti suorittaa edullisesti PSA- tai 10 VSA-menetelmällä. Kaasuseos johdetaan yhden tai usean adsorbenttikerroksen läpi vaiheiden sarjana seuraavasti: (1) ammoniakki adsorboidaan kaasuseoksesta mainittuun adsorbenttikerroskoostumukseen. (2) mainittu adsorbenttikerros desorboidaan adsorption jälkeen (a) huuhtelemalla adsorbenttikerros tuotteella, so. ammoniakilla, ja (b) alentamalla adsorbenttikerroksen painetta ammoniakin talteenottamiseksi ja 15 (3) adsorbenttikerroksen paine nostetaan adsorptiopaineeseen johtamalla adsorbent- tikerrokseen ei-adsorboivaa tai heikommin adsorboivaa kaasua.The adsorption separation according to the present invention can preferably be performed by the PSA or VSA method. The gas mixture is passed through one or more adsorbent layers in a series of steps as follows: (1) ammonia is adsorbed from the gas mixture to said adsorbent bed composition. (2) desorbing said adsorbent layer after adsorption (a) flushing the adsorbent layer with a product, i. and (b) lowering the pressure of the adsorbent layer to recover the ammonia; and (15) increasing the pressure of the adsorbent layer to the adsorption pressure by introducing a non-adsorbent or less adsorbent gas into the adsorbent layer.
Näillä adsorbenttikoostumuksilla ei ole vain erittäin korkea ammoniakin adsorptio-kapasiteetti, vaan ne pystyvät myös poistamaan sen erittäin alhaisissa ammoniakin osapaineissa. Useimmat niistä pystyvät alentamaan kaasuseoksen ammoniakkipitoi-20 suuden jopa arvoon 10 tilavuus-ppm tai jopa sen alle.These adsorbent compositions not only have a very high adsorption capacity of ammonia, but are also capable of removing it at very low partial pressures of ammonia. Most of them are capable of lowering the ammonia content of the gas mixture up to or below 10 vol. Ppm.
Tässä keksinnössä adsorbentin muoto ei ole kriittinen. Adsorbentti voi esimerkiksi olla rakeista, pallomaista tai hiukkasmaista. Lisäksi adsorbentti voi olla minkä ta-\ hansa muunkin kuin edellä mainitun muotoista, esim. kennomaista. rakenteisesti pa kattua, kalvomaista tai massamaista. joka on valmistettu muovaamalla tai pelletoi-25 maila rakeista, pallomaista tai hiukkasmaista adsorbenttia.In the present invention, the form of the adsorbent is not critical. For example, the adsorbent may be granular, spherical or particulate. In addition, the adsorbent may be in any other form than the above, e.g. honeycomb. structurally cured, film-like or mass-like. made by molding or pelleting a 25 pellet of granular, spherical or particulate adsorbent.
Tässä keksinnössä käytettävien adsorbenttien valmistamiseen käytettävinä kantajina voidaan hyödyntää melko suurta kiinteiden aineiden ryhmää. On kuitenkin toivottavaa, että kantajana käytettävien aineiden pinta-ala on suurempi kuin 100 m2g !. Esimerkkejä adsorbenttikoostum uksessa kantajana käytettävistä aineista, näihin ra-30 joittumatta, ovat seuraavat: luonnon- tai synteettiset zeoliitit, silikageeli, piidioksidi, alumiinioksidi, aktivoitu alumiinioksidi, piidioksidi-alumiinioksidigeeli, huokoinen alumiinifosfaatti, savimineraalit, kuten montmorilloniitti, titaanidioksidi, puuhiili, aktiivihiili, polymeeri, kuten kationinvaihtohartsi, orgaaninen-epäorgaaninen hybri-dikoostumus, kuten sulfonoitu oksastettu polystyreeni - piidioksidi tms. Edullisia 35 zeoliitteja ovat esim. A-zeoliitti, X-zeoliitti, Y-zeoliitti, dealummoitu Y-zeoliitti, 7 111245 omega-zeoliitti, ZSM-zeoliitti, mordeniitti, silikaliitti ja näiden seokset. Zeoliiteissa voi olla seuraavia kationeja: NFLf-ioneja, H+-ioneja, Na"-ioneja, K"-ioneja, Ca2"-ioneja, Mg2+-ioneja, Cu+-ioneja, Cu2+-ioneja, Ag+-ioneja, Fe2"-ioneja, Fe'v-ioneja ja näiden yhdistelmiä.As carriers for preparing the adsorbents used in the present invention, a relatively large group of solids can be utilized. However, it is desirable that the surface area of the carrier materials be greater than 100 m2g !. Examples of substances used as carrier in the adsorbent composition include, but are not limited to, natural or synthetic zeolites, silica gel, silica, alumina, activated alumina, silica-alumina gel, porous aluminum phosphate, clay minerals, , such as cation exchange resin, organic-inorganic hybrid composition such as sulfonated grafted polystyrene-silica etc. Preferred zeolites are e.g. A-zeolite, X-zeolite, Y-zeolite, dealumized Y-zeolite, 7111245 omega-zeolite zeolite, mordenite, silicalite and mixtures thereof. Zeolites may have the following cations: NFLf ions, H + ions, Na "ions, K" ions, Ca2 "ions, Mg2 + ions, Cu + ions, Cu2 + ions, Ag + ions, Fe2" ions, Fe'v ions and combinations thereof.
5 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä kiinteä adsorbenttikoostu-mus sisältää kuproyhdistettä tai näiden seosta edellä kuvatun mukaisella kantajalla. Kuproyhdiste voidaan saattaa kantajalle alan ammattimiesten tuntemien tekniikoiden avulla, esim. impregnoimalla, ioninvaihdon tai lämpödispergoinnin avulla. Nämä menettelytavat on kuvattu yksityiskohtaisesti jäljempänä.The solid adsorbent composition used in the process of the present invention contains a cuprous compound or a mixture thereof with a carrier as described above. The cuprous compound may be delivered to the carrier by techniques known to those skilled in the art, e.g., impregnation, ion exchange, or thermal dispersion. These procedures are described in detail below.
10 Lähtöaineena käytettävät zeoliitti-, piidioksidi-alumiinioksidi-, piidioksidi-, silika-geeli-, aktivoitu alumiinioksidi-, alumiinioksidi-, savimineraali-, polymeeri-, hybridi-, puuhiili-ja aktiivihiilikantajat ovat kaupallisesti saatavissa tai ne voidaan syntetisoida alalla perusteellisesti kuvattujen menetelmien mukaisesti.The starting materials for zeolite, silica-alumina, silica, silica gel, activated alumina, alumina, clay mineral, polymer, hybrid, charcoal and activated carbon are commercially available or can be synthesized by methods well known in the art. in accordance with.
Kuten aiemmin on huomautettu, kuproionit ovat tämän keksinnön mukaisesti käytet-15 tävän kiinteän adsorbenttikoostumuksen olennainen aineosa. Jäljempänä kuvattuja impregnointia, lämpödispersiota ja ioninvaihtoa voidaan käyttää kuparin saattamiseksi kantajalle. Ioninvaihdon ja impregnoinnin tapauksessa käytetään tyypillisesti vesiliukoista kupriyhdistettä, koska kuproyhdisteet eivät ole riittävän liukoisia tai pysyviä, erityisesti vedessä. On ilmeistä, että jos kupriyhdiste saatetaan kantajalle 20 impregnoimalla tai ioninvaihdon avulla, tällöin kupari(Il) tulee pelkistää, jotta saataisiin kupari(I):tä, joka on kuparin halutumpi muoto.As previously noted, cupro ions are an essential component of the solid adsorbent composition used in accordance with the present invention. The impregnation, thermal dispersion and ion exchange described below can be used to deposit the copper on the support. In the case of ion exchange and impregnation, a water-soluble cuprous compound is typically used because the cuprous compounds are not sufficiently soluble or stable, especially in water. Obviously, if the copper compound is applied to the support 20 by impregnation or ion exchange, then the copper (II) must be reduced in order to obtain copper (I), which is the more desirable form of copper.
Adsorbenttikoostumuksen valmistaminen ioninvaihdon avullaPreparation of the adsorbent composition by ion exchange
Termillä ’’ioninvaihto” tarkoitetaan tekniikkaa, jossa metalli-ionit, tässä tapauksessa erityisesti kupari-ionit todella korvaavat osan tai olennaisesti kaikki zeoliitin, ionin-25 vaihtohartsin tai sulfonoitu oksastettu polystyreeni - piidioksidin kationit. Ioninvaihto voidaan suorittaa sekoittamalla tai liettämällä zeoliitti tai ioninvaihtohartsi tai sulfonoitu oksastettu polystyreeni - piidioksidi ylimäärään liuosta, joka sisältää liu-··* koista kupari(Il)yhdistettä. Ioninvaihto voidaan kuitenkin suorittaa myös jatku- vatoimisesti pylväässä. Kummassakin tapauksessa liuosten pitoisuus vaihtelee halu-30 tun ioninvaihtoasteen mukaan, mutta tyypillisesti se on noin 0,01-10 M. Joissakin tapauksissa kuumentaminen voi myös olla edullista ioninvaihdon edistämiseksi.The term '' ion exchange 'refers to a technique in which metal ions, in this case copper ions in particular, actually replace some or all of the cations of the zeolite, ion-exchange resin or sulfonated grafted polystyrene-silica. The ion exchange can be accomplished by mixing or slurrying the zeolite or ion exchange resin or sulfonated grafted polystyrene silica in an excess of a solution containing soluble copper (II) compound. However, the ion exchange can also be carried out continuously on the column. In either case, the concentration of the solutions will vary with the degree of ion exchange desired, but typically will be from about 0.01 to about 10 M. In some cases, heating may also be advantageous to promote ion exchange.
Ionivaihdettu adsorbentti kuivataan noin 50-120 °C:n lämpötilassa ylimääräisen ja adsorboituneen liuottimen poistamiseksi. Ennen kuivausta ionivaihdettu adsorbentti voidaan vaihtoehtoisesti pestä vedellä sitoutumattomien yhdisteiden poistamiseksi.The ion-exchange adsorbent is dried at a temperature of about 50-120 ° C to remove excess and adsorbed solvent. Alternatively, prior to drying, the ion-exchange adsorbent may be washed with water to remove unbound compounds.
8 1112458 111245
Kuivauksen jälkeen ionivaihdettua adsorbenttia kuumennetaan noin 80-800 °C:n lämpötilassa inertissä, hapettavassa tai pelkistävässä kaasukehässä, ja tarvittaessa se pelkistetään osan kupari(II):sta muuttamiseksi kupari(I)-muotoon. Pelkistys voidaan suorittaa millä tahansa pelkistimellä ja missä tahansa pelkistävässä kaasukehässä, 5 joiden avulla tämä konversio onnistuu. Esimerkkejä hapettavista ja inerteistä kaasukehistä, näihin rajoittumatta, ovat ilma ja typpi, vastaavasti. Esimerkkejä pelkisti-mistä ja pelkistävistä kaasukehistä, näihin rajoittumatta, ovat vety, hiilimonoksidi ja ammoniakki, typpi, helium, argon tai näiden seos. Pelkistyslämpötila on noin 80-500 °C. Ioninvaihtohartseille ja sulfonoitu oksastettu polystyreeni - piidioksidille ίο käytetään alle 120 °C:n lämpötiloja, ja zeoliiteille käytetään koko aluetta.After drying, the ion-exchanged adsorbent is heated to a temperature of about 80-800 ° C in an inert, oxidizing or reducing atmosphere and, if necessary, reduced to convert some of the copper (II) to the copper (I) form. The reduction can be carried out with any reducing agent and any reducing atmosphere that will allow this conversion to take place. Examples of oxidizing and inert atmospheres include, but are not limited to, air and nitrogen, respectively. Examples of reducing and reducing atmospheres include, but are not limited to, hydrogen, carbon monoxide and ammonia, nitrogen, helium, argon, or a mixture thereof. The reduction temperature is about 80-500 ° C. For ion exchange resins and sulfonated grafted polystyrene silica, temperatures below 120 ° C are used, and zeolites are used throughout.
Liukoinen kupriyhdiste voi olla kuprihalidia, kuprioksidia, kuprikarboksylaattia, emäksistä kuprisuolaa, kupari(II)amiinin kompleksisuolaa, kuprisulfaattia ja kup-rinitraattia tai näiden seosta. Edullisesti kupriyhdiste on kuprihalidia, kuprisulfaattia tai kuprinitraattia. Kuparin määrä tämän keksinnön mukaisten adsorbenttikoostu-]5 musien kupariyhdisteenä voi olla 1-95 painoprosenttia.The soluble cupric compound may be cupric halide, cupric oxide, cupric carboxylate, basic cupric salt, copper (II) amine complex salt, cupric sulfate and cupric nitrate or a mixture thereof. Preferably, the cupric compound is cupric halide, cupric sulfate or cupric nitrate. The amount of copper in the copper compound of the adsorbent compositions of this invention may be 1-95% by weight.
Adsorbenttikoostumuksen valmistaminen kiinteä-kiinteä-, neste-kiinteä- ja höy-ry-kiinteämenetelmälläPreparation of Adsorbent Composition by Solid-Solid, Liquid-Solid, and Vapor Solid
Toisena menetelmänä tämän keksinnön mukaisesti käytettävän adsorbenttikoostumuksen valmistamiseksi voidaan käyttää lämpödispersiota. Tällöin adsorbenttikoos-20 tumuksen valmistamiseksi käytetään seosta, joka sisältää kupariyhdistettä ja edellä kuvatun mukaista kantajaa. Edullisesti seos valmistetaan yksinkertaisesti sekoittamalla kupariyhdisteen kiinteää jauhetta kiinteän kantajan kanssa. Seos voidaan myös ; saada lisäämällä kiinteään kantajaan sopivassa liuottimessa olevaa kupariyhdisteen liuosta tai suspensiota ja poistamalla tämän jälkeen saadusta seoksesta liuotin kuu-25 mentamalla ja/tai pumppaamalla. Kupariyhdisteenä voidaan käyttää monia kupro-yhdisteitä ja kupriyhdisteitä tai näiden seoksia. Esimerkkejä tätä keksintöä toteutettaessa käytettäviksi sopivista kupariyhdisteistä, näihin rajoittumatta, ovat esim. kup-rohalidit, kuten kuprokloridi, kuprobromidi, kuprofluoridi ja kuprojodidi; kupro-:** oksidi; kuprokarboksylaatit, kuten kuprokarbonaatti, kuproformiaatti ja kuproase- 30 taatti; kuprihalidit, kuten kuprikloridi, kupribromidi, kuprijodidi ja kuprifluoridi; kuprioksidi; kuprikarboksylaatit, kuten kupriasetaatti ja kupriformiaatti; emäksiset kuprisuolat, kuten emäksinen kupari(lI)karbonaatti, emäksinen kupari(Il)asetaatti ja emäksinen kupari(II)fosfaatti; ja kupari(II)amiinin kompleksisuolat, kuten heksamii-nikupari(II)kloridi sekä kuprisulfaatti, kuprinitraatti tms. Yhdisteiden seos on myös 35 hyväksyttävä. Edullisesti kupariyhdiste on kupro- tai kuprihalidi tai -oksidi. Edullisemmin kupariyhdiste on kuprokloridi tai kuprikloridi.As another method for preparing the adsorbent composition for use in accordance with the present invention, a thermal dispersion may be used. In this case, a mixture containing a copper compound and a carrier as described above is used to prepare the adsorbent mucosa. Preferably, the alloy is prepared simply by mixing the solid powder of the copper compound with the solid support. The mixture may also be; obtained by adding to a solid support a solution or suspension of a copper compound in a suitable solvent and subsequently removing the solvent from the resulting mixture by heating and / or pumping. Many cupro compounds and copper compounds or mixtures thereof can be used as the copper compound. Examples of suitable copper compounds for use in the practice of this invention include, but are not limited to, cupric halides such as cupric chloride, cuprobromide, cuprofluoride and cupric iodide; cupro -: ** oxide; cupro carboxylates such as cupro carbonate, cuproformate and cupro acetate; cupric halides such as cupric chloride, cupric bromide, cupric iodide and cuprifluoride; cupric oxide; cupric carboxylates such as cupric acetate and cupric formate; basic copper salts such as basic copper (II) carbonate, basic copper (II) acetate and basic copper (II) phosphate; and complex salts of copper (II) amine, such as hexamine-copper (II) chloride and cupric sulfate, cupric nitrate, etc. The mixture of compounds is also acceptable. Preferably, the copper compound is cupro or cupric halide or oxide. More preferably, the copper compound is cupric chloride or cupric chloride.
9 1112459 111245
Adsorbenttien valmistamiseen käytettävänä kantajana voidaan käyttää melko suurta ryhmää kiinteitä aineita. On kuitenkin toivottavaa, että kantajana käytettävien aineiden pinta-ala on suurempi kuin 100 m2 g"1. Esimerkkejä adsorbenttikoostumuksen kantajana käytettävistä aineista, näihin rajoittumatta, ovat seuraavat: luonnon- tai 5 synteettiset zeoliitit, silikageeli, piidioksidi, alumiinioksidi, aktivoitu alumiinioksidi, piidioksidi-alumiinioksidigeeli, huokoinen alumiinifosfaatti, savimineraalit, titaanidioksidi, puuhiili, aktiivihiili tms. Edullisia zeoliitteja ovat esim. A-zeoliitti, X-zeo-liitti, Y-zeoliitti, dealuminoitu Y-zeoliitti, omega-zeoliitti, ZSM-zeoliitti, mordeniit-ti, silikaliitti ja näiden seokset. Zeoliittien sisältämät kationit voivat olla NFty-ione-10 ja, H+-ioneja, Na+-ioneja, K -ioneja, Ca2+-ioneja, Mg2"-ioneja, Cu-ioneja, Cu2-ioneja, Ag'-ioneja, Fe2"-ioneja, Fe3+-ioneja ja näiden seoksia.A relatively large group of solids can be used as a carrier for preparing adsorbents. However, it is desirable that the carrier materials have a surface area greater than 100 m2 g "1. Examples of carrier materials used in the adsorbent composition include, but are not limited to, natural or synthetic zeolites, silica gel, silica, alumina, activated alumina, silica alumina gel, porous aluminum phosphate, clay minerals, titanium dioxide, charcoal, activated carbon and the like. Preferred zeolites are e.g. A-zeolite, X-zeolite, Y-zeolite, dealuminized Y-zeolite, omega-zeolite, ZSM-zeolite, silicalite and mixtures thereof. The cations contained in the zeolites may be NFty-ions and, H + ions, Na + ions, K ions, Ca2 + ions, Mg2 "ions, Cu ions, Cu2 ions, Ag'ions , Fe 2 "ions, Fe 3+ ions and mixtures thereof.
Edellä kuvatussa seoksessa, joka sisältää kupariyhdisteen ja kantajan, kuparin määrä kupariyhdisteenä on edullisesti 1-200 painoprosenttia, edullisemmin 5-90 painoprosenttia.In the above-described alloy containing the copper compound and the carrier, the amount of copper in the copper compound is preferably from 1 to 200% by weight, more preferably from 5 to 90% by weight.
15 Edellä valmistettua seosta, joka sisältää kupariyhdisteen ja kantajan, kuumennetaan. Kuumennuslämpötila määrää, onko adsorbenttikoostumuksen valmistus kiinteä-kiinteä-, neste-kiinteä- vai höyry-kiinteämenetelmä. Jos kuumennuslämpötila on kupariyhdisteen sulamislämpötilan alapuolella, valmistus suoritetaan kiinteä-kiinteä-menetelmällä. Kuten yllä, jos kuumennuslämpötila on kupariyhdisteen höyrystymis-20 lämpötilan ala- tai yläpuolella, valmistus suoritetaan vastaavasti neste-kiinteämene-telmällä tai höyry-kiinteämenetelmällä. Kaikissa tapauksissa kantaja pysyy kiinteässä muodossa. Yleensä kuumennuslämpötila on yli 150 °C, mutta alempi kuin yhdisteen hajaantumislämpötila. Kuumennusvaihe suoritetaan edullisesti noin 200-800 °C:n lämpötilassa. Kuumentamiseen tarvittava aika on noin 1 minuutti -25 100 tuntia, edullisesti noin 10 minuuttia - 50 tuntia. Kuumentamisen aikana kupa- riyhdistettä ja kantajaa voidaan sekoittaa jatkuvasti, ajoittain tai ei lainkaan. Sekoittaminen voidaan suorittaa pneumaattisesti tai mekaanisesti esim. pyörivässä uunissa tai rummussa.The above prepared mixture containing the copper compound and the carrier is heated. The heating temperature determines whether the preparation of the adsorbent composition is a solid-solid, liquid-solid or vapor-solid process. If the heating temperature is below the melting point of the copper compound, the preparation is carried out by the solid-solid method. As above, if the heating temperature is below or above the evaporation temperature of the copper compound, the preparation is carried out by the liquid-solid method or the vapor-solid method, respectively. In all cases, the plaintiff remains in solid form. Generally, the heating temperature is above 150 ° C, but lower than the decomposition temperature of the compound. The heating step is preferably carried out at a temperature of about 200-800 ° C. The heating time required is from about 1 minute to about 25 to 100 hours, preferably from about 10 minutes to about 50 hours. During heating, the copper compound and the carrier may be mixed continuously, intermittently, or at all. The mixing can be performed pneumatically or mechanically, e.g. in a rotary oven or drum.
** Yleensä kuumentaminen voidaan suorittaa sopivassa pelkistävässä kaasukehässä, 30 kuten hiilimonoksidissa, vedyssä, asetyleenissä, eteenissä, ammoniakissa, typessä, heliumissa, argonissa tai näiden seoksessa. Kaikkein edullisin pelkistävä kaasukehä on hiilimonoksidi, vetyjä eteeni.** Generally, heating may be carried out in a suitable reducing atmosphere, such as carbon monoxide, hydrogen, acetylene, ethylene, ammonia, nitrogen, helium, argon, or a mixture thereof. The most preferred reducing atmosphere is carbon monoxide, hydrogen, ethylene.
Jos kupariyhdisteen ja kantajan seos koostuu vain kantajasta ja kuproyhdisteistä ja näiden seoksista, kuumentaminen voidaan suorittaa sopivassa inertissä kaasukehässä 35 tai tyhjössä. Sopiva inertti kaasukehä on typpeä, metaania, argonia, heliumia, hiili- 10 111245 dioksidia tai näiden seosta. Kupriyhdistettä sisältävien seosten kuumentaminen voidaan myös suorittaa yksinkertaisesti ilmassa, inertissä kaasukehässä tai tyhjössä.If the mixture of the copper compound and the carrier consists only of the carrier and the cuprous compounds and their mixtures, heating may be carried out in a suitable inert atmosphere 35 or under vacuum. A suitable inert atmosphere is nitrogen, methane, argon, helium, carbon dioxide or a mixture thereof. The heating of the mixtures containing the copper compound can also be carried out simply in air, in an inert atmosphere or in a vacuum.
Jos suhteellisen suuri osa koostumuksen sisältämästä kupariyhdisteestä on kupri-muodossa, tarvitaan erillinen pelkistys. Näiden koostumusten pelkistys voidaan suo-5 rittaa millä tahansa tunnetulla pelkistysmenetelmällä, esim. kuumentamalla yli 100 °C:n lämpötilassa pelkistävässä kaasukehässä, kuten hiilimonoksidissa, vedyssä, asetyleenissä, eteenissä, ammoniakissa, typessä, heliumissa, argonissa tai näiden seoksessa.If a relatively large proportion of the copper compound in the composition is in cupric form, a separate reduction is required. The reduction of these compositions can be carried out by any known reduction method, e.g., by heating at a temperature above 100 ° C in a reducing atmosphere such as carbon monoxide, hydrogen, acetylene, ethylene, ammonia, nitrogen, helium, argon or a mixture thereof.
Adsorbenttikoostumuksen valmistaminen impregnoimalla 10 Kupari voidaan liittää edellä mainittuun kantajaan impregnoimalla. Alan ammattimiehet tietävät, että ’’impregnointi” viittaa tekniikkaan, jossa metalliyhdiste, jolla tässä keksinnössä tarkoitetaan liukoista kupari(Il)yhdistettä, saostetaan kantajan pinnalle ja kaikkialle sen huokosrakenteeseen, mutta pääasiallisesti sen pinnalle. Impregnointi voidaan suorittaa kastamalla kantaja ylimäärään kupariyhdisteliuosta. ku-15 ten kloridia, nitraattia, asetaattia tai sulfaattia. Edullisesti tarkempi säätö saadaan aikaan tekniikalla, jota kutsutaan ’’kuivaimpregnoinniksi” tai ’’huokosimpregnoinnik-si” (impregnation to incipient wetness). Tässä menetelmässä kantajalle ruiskutetaan sellainen määrä kupari(II)liuosta, joka vastaa tunnettua kokonaishuokostilavuutta, tai hieman tätä pienempi määrä. Impregnointi voidaan suorittaa myös käyttämällä 20 dispergointiaineita, kuten karboksyylihappoja ja sokereita.Preparation of the adsorbent composition by impregnation Copper can be incorporated into the above carrier by impregnation. It is known to those skilled in the art that '' impregnation '' refers to a technique in which a metal compound, which in the present invention refers to a soluble copper (II) compound, is deposited on the surface of the support and throughout its pore structure. Impregnation can be accomplished by dipping the carrier in an excess of the copper compound solution. Ku-15 chloride, nitrate, acetate or sulfate. Preferably, more accurate control is achieved by a technique known as '' impregnation to incipient wetness '' or '' pore impregnation ''. In this method, the amount of copper (II) solution corresponding to a known total pore volume, or slightly less, is injected onto the support. Impregnation can also be carried out using dispersants such as carboxylic acids and sugars.
Kun lähtöainekantaja on impregnoitu kupari(II)yhdisteellä, kantaja kuivataan tavallisesti noin 50-120 °C:n lämpötilassa ylimääräisen ja adsorboituneen liuottimen poistamiseksi. Tässä vaiheessa kupari(II):lla impregnoitu kantaja sisältää pääasiassa kiinteää seosta, joka sisältää kupari(II)yhdistettä ja kantajaa. Tämän jälkeen kuivat-25 tua, impregnoitua kantajaa kuumennetaan inertissä tai hapettavassa kaasukehässä. Kuumennuslämpötila on noin 80-800 °C. Edullisesti kuumennuslämpötila on 200-500 °C. Tarvittava aika on noin 1-24 tuntia. Vaihtoehtoisesti kuumennus voidaan ·· suorittaa sopivassa pelkistävässä kaasukehässä, kuten hiilimonoksidissa, vedyssä, asetyleenissä, eteenissä, ammoniakissa tai näiden yhdistelmässä. Edullisin pelkistäsi) vä kaasukehä on hiilimonoksidi, vetyjä eteeni.When the starting carrier is impregnated with a copper (II) compound, the carrier is usually dried at a temperature of about 50-120 ° C to remove excess and adsorbed solvent. At this stage, the copper (II)-impregnated carrier essentially contains a solid mixture containing the copper (II) compound and the carrier. The dry impregnated support is then heated in an inert or oxidizing atmosphere. The heating temperature is about 80-800 ° C. Preferably, the heating temperature is 200-500 ° C. The time required is about 1-24 hours. Alternatively, heating may be carried out in a suitable reducing atmosphere such as carbon monoxide, hydrogen, acetylene, ethylene, ammonia, or a combination thereof. The most preferred atmosphere of your own is carbon monoxide, hydrogen, ethylene.
Kuumentamisen jälkeen impregnoitu kupari(Il)kantaja pelkistetään tarvittaessa kuparisiksi. Voidaan käyttää mitä tahansa tehokkaan pelkistyksen aikaansaavaa pel-kistintä, vety, ammoniakki, olefiimset hiilivedyt, kuten buteeni, propyleeni ja buta-dieeni; alkoholit, kuten propanoli, ja aldehydit, typpi, helium, argon tai näiden seos 11 111245 mukaan lukien. Edullisesti käytetään hiilimonoksidia, vetyä, ammoniakkia ja eteeniä. Pelkistävien olosuhteiden on havaittu olevan pelkistinspesifisiä. Pelkistyksen jälkeen kupari(I)adsorbenttia yleensä stripataan typpikaasussa noin 100-250 °C:n lämpötilassa noin 30 minuutista noin 12 tuntiin vaihtelevan ajan.After heating, the impregnated copper (II) carrier is reduced to copper if necessary. Any effective reducing agent, hydrogen, ammonia, olefinic hydrocarbons such as butene, propylene and butadiene may be used; alcohols such as propanol, and aldehydes including nitrogen, helium, argon, or a mixture thereof 11111245. Carbon monoxide, hydrogen, ammonia and ethylene are preferably used. The reducing conditions have been found to be specific for the reducing agent. After reduction, the copper (I) adsorbent is generally stripped in nitrogen gas at a temperature of about 100 to about 250 for about 30 minutes to about 12 hours.
5 Liukoinen kupriyhdiste voi olla kuprihalidia, kuprioksidia, kuprikarboksylaattia, emäksistä kuprisuolaa, kupari(II)amiinin kompleksisuolaa, kupri sulfaatti a tai kupri-nitraattia tai näiden seosta. Edullisesti kupriyhdiste on kuprihalidia, kuprisulfaattia tai kuprinitraattia. Kuparin määrä impregnoimalla valmistettujen adsorbenttikoos-tumusten kupariyhdisteenä voi olla 1-95 painoprosenttia.The soluble cupric compound may be cupric halide, cupric oxide, cupric carboxylate, basic cupric salt, copper (II) amine complex salt, cuprous sulfate or cupric nitrate, or a mixture thereof. Preferably, the cupric compound is cupric halide, cupric sulfate or cupric nitrate. The amount of copper in the copper compound of the adsorbent compositions prepared by impregnation may be from 1 to 95% by weight.
to Seuraavat havainnolliset esimerkit kuvaavat tämän keksinnön mukaista menetelmää ja siinä käytettävää adsorbenttikoostumusta, mutta niitä ei ole tarkoitettu rajoittamaan keksintöä.The following illustrative examples illustrate the process of the present invention and the adsorbent composition used therein, but are not intended to limit the invention.
Esimerkki 1 15,4 g jauhemaista kuprokloridia sekoitettiin 30,0 g:aan silikageeliä (keskihuokos-15 koko 60 Ä ja hiukkaskoko 0,063-0,2 mm). Seosta kuumennettiin 200 °C:ssa 19 tunnin ajan. Jäähdyttämisen jälkeen CuCl/Si02-adsorbenttikoostumus jauhettiin ja puristettiin 2x8 mm.n pelleteiksi. Ne rouhittiin, ja 0,23 mm:ä suuremmat hiukkaset otettiin talteen seulomalla.Example 1 15.4 g of powdered cupric chloride was mixed with 30.0 g of silica gel (medium pore-15 size 60 Å and particle size 0.063-0.2 mm). The mixture was heated at 200 ° C for 19 hours. After cooling, the CuCl / SiO 2 adsorbent composition was milled and compressed into 2x8 mm pellets. They were crushed and particles larger than 0.23 mm were recovered by screening.
Esimerkki 2 20 Esimerkissä 1 valmistetun adsorbenttikoostumuksen adsorptioisotermi mitattiin vo-.1 lumetrisesti paine-tilavuusmenetelmällä käyttäen lasikojetta (kuvio 1).Example 2 The adsorption isotherm of the adsorbent composition prepared in Example 1 was measured vol-lummetrically by the pressure-volume method using a glass apparatus (Figure 1).
« 10 -,-1-,-,-τη 12 111245 9 - - 8 · 7 - 'o> 6 ö ε 5 - 5. · σ 4 - 3 - · 2 · 1«ϊ 0 *-1-1-1-1-1— 0 20000 40000 60000 80000 100000 Ν Η 3 pressure, Pa NH3-paine, Pa«10 -, - 1 -, -, - τη 12 111245 9 - - 8 · 7 - 'o> 6 ö ε 5 - 5. · σ 4 - 3 - · 2 · 1« ϊ 0 * -1-1- 1-1-1— 0 20000 40000 60000 80000 100000 Ν Η 3 pressure, Pa NH3 pressure, Pa
Kuvio 1 CuCl/Si02-adsorbentin adsorptioisotermi 25 °C:ssa.Figure 1 adsorption isotherm of CuCl / SiO 2 adsorbent at 25 ° C.
CuCl/Si02-adsorbenttikoostumuksen adsorptioisotermin muoto on yllättävän edulli-5 nen. Ensinnäkin isotermi on suunnilleen lineaarinen, erityisesti yli noin 30 000 Pa:n paineissa, mikä mahdollistaa ammoniakin helpon regeneroimisen adsorbenttikoostu-muksesta sekä adsorbenttikoostumuksen käytön korkeiden ammoniakkipitoisuuksien I erotuksessa. Toiseksi CuCl/Si02-adsorbenttikoostumuksella on korkea ammoniakki- kapasiteetti, mikä mahdollistaa pienempien pylväiden käyttämisen erotusmenetel-10 missä ja alentaa täten menetelmien investointikustannuksia.The form of the adsorption isotherm of the CuCl / SiO 2 adsorbent composition is surprisingly advantageous. First, the isotherm is approximately linear, especially at pressures greater than about 30,000 Pa, which allows for easy regeneration of ammonia from the adsorbent composition and use of the adsorbent composition in the separation of high ammonia concentrations. Second, the CuCl / SiO 2 adsorbent composition has a high ammonia capacity, which allows the use of smaller columns in separation processes and thus reduces the investment cost of the processes.
Myös tavanomaisten adsorbenttien adsorptioisotermit mitattiin samalla menetelmällä kuin edellä. Ne on esitetty vain vertailun vuoksi esillä olevan keksinnön mukai-.. sesti käytettävien adsorbenttikoostumusten edullisuuden havainnollistamiseksi (ku viot 2-5). Zeoliittien ja y-A^O.yn adsorptioisotermien muodot ovat erittäin edullisia 15 adsorptioon, ne ovat nimittäin irreversiibelejä, mikä tarkoittaa sitä, että näiden adsorbenttien regenerointi on vaikeaa, joten on käytettävä pientä alipainetta ja/tai korkeaa lämpötilaa. Sen sijaan aktiivihiiliadsorbentin muoto on lineaarinen, jolloin ad-sorbentin regenerointi on helppoa. Aktiivihiilen käyttöä ammoniakin erotukseen heikentää kuitenkin sen pienempi kapasiteetti, tulenarkuus ja alempi mekaaninen pysy- vyys tämän keksinnön mukaisesti käytettävään adsorbenttikoostumukseen verrattu na.The adsorption isotherms of conventional adsorbents were also measured by the same method as above. They are presented for purposes of comparison only, to illustrate the desirability of the adsorbent compositions used in accordance with the present invention (Figures 2-5). The forms of adsorption isotherms of the zeolites and γ-A AO O. are very advantageous for the adsorption, namely they are irreversible, which means that the regeneration of these adsorbents is difficult, so low vacuum and / or high temperature must be used. Instead, the shape of the activated carbon adsorbent is linear, making regeneration of the adsorbent easy. However, the use of activated carbon for the separation of ammonia is weakened by its lower capacity, flammability and lower mechanical stability compared to the adsorbent composition used in the present invention.
13 111245 10 -,-,-,-,-r-| » - ................................-......................^.....> 8 ' 7 - 7 6 ....... Langmuir-Freundlich σ> u ; o13 111245 10 -, -, -, -, - r- | »- ................................-............... ....... ^ .....> 8 '7 - 7 6 ....... Langmuir-Freundlich σ> u; o
E 5 -EE 5 -E
σ~ 4*' 3 -σ ~ 4 * '3 -
1 -O1 -O
o ->-1-1-1-*— 0 20000 40000 60000 80000 100000 N H, p re ssure , P a NH3-paine, Pao -> - 1-1-1 - * - 0 20000 40000 60000 80000 100000 N H, p re ssure, P a NH3 pressure, Pa
Kuvio 2 Kaupallisen 13X-zeoliittiadsorbentin adsorptioisotermi 25 °C:ssa.Figure 2 Adsorption isotherm of a commercial 13X zeolite adsorbent at 25 ° C.
>»< • φ * 10 I-1-1-1-1-τη 14 111245 9 - 8 ~ ............*.................> »<• φ * 10 I-1-1-1-1-1-τη 14 111245 9 - 8 ~ ............ * .............. ....
........................................................
7 - ...· ·''*'« ....... langmuir-Freundlich 6 ϊ o7 - ... · · '' * '«....... Langmuir-Freundlich 6 ϊ o
E 5 -EE 5 -E
cr“ 4 - 3 * ~ 2 -it 1 - 0 I-1---1-»-1-ίο 20000 40000 60000 80000 100000 NH3 pressure, Pa NH3-paine, Pacr “4 - 3 * ~ 2 -it 1 - 0 I-1 --- 1 -» - 1-200 20000 40000 60000 80000 100000 NH3 pressure, Pa NH3 pressure, Pa
Kuvio 3 Kaupallisen 5A-zeoliittiadsorbentin adsorptioisotermi 25 °C:ssa.Figure 3: adsorption isotherm of a commercial 5A zeolite adsorbent at 25 ° C.
1 0 -1-j-1-1-r~ 9 - 8 -7 - ^ 5 -o ε 5 - 4 . ....... Langmuir-Freundlich 3 - 2 ..............-..............-.................*....................·- 1 o' 0*-1-1---L----1-*- 0 20000 40000 60000 80000 100000 NH3 pressure, Pa NH3-paine, Pa1 0 -1 -j-1-1-r ~ 9 - 8 -7 - ^ 5 -o ε 5 - 4. ....... Langmuir-Freundlich 3 - 2 ..............-..............-........ .......... * .................... · - 1 o '0 * -1-1 --- L ---- 1 - * - 0 20000 40000 60000 80000 100000 NH3 pressure, Pa NH3 pressure, Pa
Kuvio 4 Kaupallisen y-AhOrzeoliittiadsorbentin adsorptioisotermi 25 °C:ssa.Figure 4 Adsorption isotherm of a commercial γ-AhOrzeolite adsorbent at 25 ° C.
10 -1-,-1-1-r- 15 111245 9 -8 -7 - 'σ> 6 o10 -1 -, - 1-1-r- 15 111245 9 -8 -7 - 'σ> 6 o
E 5 -EE 5 -E
& 4 - * ' 3 - · 2 - . * 1 - .& 4 - * '3 - · 2 -. * 1 -.
0 -1-1-1-1-- 0 20000 40000 60000 80000 100000 NH3 pressure, Pa NH3-paine, Pa0 -1-1-1-1-- 0 20000 40000 60000 80000 100000 NH3 pressure, Pa NH3 pressure, Pa
Kuvio 5 Kaupallisen aktiivihiiliadsorbentin adsorptioisotermi 25 °C:ssa. Esimerkki 3 5 Seuraavan esimerkin tarkoituksena on havainnollistaa esillä olevan keksinnön etuja verrattuna menetelmään, jossa käytetään kaupallista 5A-zeoliittiadsorbenttia. Taulukossa 1 esitetään kolme peräkkäistä 5A-zeoliitin adsorptio-regenerointijaksoa. Vii-1/ meinen adsorptiovaihe 4 suoritettiin vain siksi, että saataisiin selville regenerointi- vaiheen 3 jälkeinen adsorbenttikerroksen kapasiteetti, Adsorptio-regenerointijakso 1 to vastasi menetelmää, jossa seosta, jossa oli 10,3 prosenttia ammoniakkia ilmassa, syötettiin adsorbenttikerrokseen, kunnes tapahtui ammoniakin läpäisy. Syöttö lopetettiin heti läpäisyn jälkeen, ja adsorbenttikerrosta huuhdeltiin vastavirtaan 100-prosenttisella ammoniakkikaasusyötöllä laimentavan ilman poistamiseksi kerrokses- « · ta. Lopuksi adsorbenttikerros regeneroitiin kuumentamalla 125 °C:ssa ja tyhjentä-15 mällä 11 mbar paineessa 35 minuutin ajan huuhtelemalla vastavirtaan 10,8 ml min 1 ilmavirralla. Taulukossa 1 esitetään, että adsorptiovaiheen 1 läpäisykapasiteetti oli 3,55 mmol NHig""1, kokonaiskapasiteetti oli 7,34 mmol NH3 g'1 laskettuna 100-pro-senttisesta ammoniakkisyötöstä ja regeneroinnista 1 talteenotettu ammoniakkimäärä oli 84,5 %. Adsorptio-regenerointijakson 1 jälkeen adsorbenttikerros kyllästettiin 20 suoraan 100-prosenttisella ammoniakkikaasusyötöllä ilman, että 10,3-prosenttista ammoniakkia olisi johdettu aluksi pylvääseen edellä esitettyyn tapaan. Tämä ei ollut 16 111245 tarpeellista, koska molemmissa tapauksissa kerroksen kokonaiskapasiteetti on sama. Adsorptio-regenerointijaksossa 2 regenerointi suoritettiin 12 mbar paineessa 5 minuutin ajan, jolloin ammoniakkikaasua vapautui 43,2 %. Regenerointivaihe 3 suoritettiin samoin kuin vaihe 1, paitsi että regenerointiaika oli 5 minuuttia. Ammoniakin 5 saanto oli 69,2 %.Figure 5: adsorption isotherm of a commercial activated carbon adsorbent at 25 ° C. EXAMPLE 3 The purpose of the following example is to illustrate the advantages of the present invention over a process employing a commercial 5A-zeolite adsorbent. Table 1 shows three consecutive 5A zeolite adsorption-regeneration cycles. An adsorption step 4 of 1/1 adsorption step was performed only to determine the capacity of the adsorbent layer after the regeneration step, Adsorption regeneration period 1 to 4 corresponded to the method whereby a mixture of 10.3% ammonia in air was introduced into the adsorbent layer until the passage of ammonia. The feed was stopped immediately after permeation, and the adsorbent bed was flushed upstream with 100% ammonia gas to remove diluting air from the bed. Finally, the adsorbent layer was regenerated by heating at 125 ° C and evacuating at 11 mbar for 35 minutes by flushing up to 10.8 mL min 1 air flow. Table 1 shows that the adsorption step 1 had a permeation capacity of 3.55 mmol NH 4 "", a total capacity of 7.34 mmol NH 3 g -1 calculated from 100% ammonia feed and the amount of ammonia recovered from regeneration 1 was 84.5%. After the adsorption regeneration period 1, the adsorbent layer was impregnated directly with 100% ammonia gas feed without initially introducing 10.3% ammonia into the column as described above. This was not necessary because the total capacity of the bed is the same in both cases. In the adsorption regeneration cycle 2, regeneration was carried out at 12 mbar for 5 minutes, whereby 43.2% ammonia gas was released. Regeneration step 3 was performed in the same manner as step 1 except that the regeneration time was 5 minutes. The yield of ammonia 5 was 69.2%.
Taulukossa 2 esitetään esimerkissä 1 kuvatulla tavalla valmistetulle adsorbentti-koostumukselle suoritetut kahdeksan peräkkäistä adsorptio-regenerointijaksoa. Ad-sorptiovaiheessa 1 kaasuseos, joka sisältää 10,3 tilavuusprosenttia ammoniakkia ja 89,7 tilavuusprosenttia ilmaa, johdettiin pylvään läpi. Syöttäminen lopetettiin am-io moniakin läpäisypisteen saavuttamisen jälkeen. Adsorbenttikerroksen läpäisykapa-siteetti oli 2,40 mmol NH.·? g-1. Adsorptiovaiheen jälkeen regeneroitiin 10 mbar paineessa 5 minuutin ajan, jolloin vapautui 25,3 % ammoniakkia. Adsorptio-regene-rointijakson 2 adsorptiovaiheessa 10,3-prosenttista ammoniakkiseosta syötettiin samoin kuin vaiheessa 1 läpäisyyn asti. Regeneroitiin kuumentamalla 126 °C:ssa ja 15 tyhjentämällä 10 mbar paineessa 10,8 ml min-1 huuhteluilmavirralla. Tällöin adsor-benttikerroksesta vapautui 87,5 % ammoniakkia. Adsorptiovaiheen 3 alussa adsor-benttikeiTosta kyllästettiin 10,3-prosenttisella ammoniakkikaasuseoksella läpäisy-pisteeseen asti, minkä jälkeen kyllästettiin 100-prosenttiselIa ammoniakilla tasapainotilaan asti. CuCl/Si02-adsorbenttikoostumuksen kokonaiskapasiteetti oli huomat-20 tavasti korkeampi kuin 5A-zeoliitin 100-prosenttisella ammoniakkisyötöllä, so.Table 2 shows eight successive adsorption regeneration cycles for the adsorbent composition prepared as described in Example 1. In the Ad sorption step 1, a gas mixture containing 10.3% by volume of ammonia and 89.7% by volume of air was passed through the column. Feeding was terminated after reaching the breakpoint of amo-multiple. The adsorbent layer had a permeation capacity of 2.40 mmol NH. g-1. After the adsorption step, it was regenerated at 10 mbar for 5 minutes to release 25.3% ammonia. In the adsorption step 2 of the adsorption-regeneration period, 10.3% ammonia mixture was fed as in step 1 until passage. Regenerated by heating at 126 ° C and evacuating at 10 mbar with 10.8 ml min-1 purge air flow. Thus, 87.5% of the ammonia was released from the adsor benthic layer. At the beginning of the adsorption step 3, the adsorbent benzoate was impregnated with a 10.3% ammonia gas mixture to the breakpoint, then saturated with 100% ammonia to equilibrium. The total capacity of the CuCl / SiO 2 adsorbent composition was significantly higher than that of 5A zeolite at 100% ammonia feed, i.e.
11,4 mmol NH3 g”1. Regenerointivaiheessa 3 adsorbenttikerrosta tyhjennettiin 10 mbar paineessa 5 minuutin ajan, ja yllättäen ammoniakin saanto oli 70,7 % verrattuna vastaavassa kokeessa saatuun 5A-zeoliitin arvoon 43,2 %. Regenerointi-. vaiheissa 4 ja 7 tutkittiin y^hdistetty^ä regenerointia kuumentamalla 125 °C:ssa ja tyh- 25 jentämällä 10 mbar paineessa 10,8 ml min huuhteluilmavirralla. Ammoniakin saannot vaiheissa 4 ja 7 olivat vastaavasti 92,1 % ja 99,1 %. Nämä arvot ovat huomattavasti korkeammat kuin vastaavassa kokeessa 5A-zeoliitille saatu arvo, so.11.4 mmol NH3 g ”1. In regeneration step 3, the adsorbent layers were evacuated at 10 mbar for 5 minutes and, surprisingly, the yield of ammonia was 70.7% compared to the value of 5A zeolite obtained in the corresponding experiment 43.2%. Reactivation. in steps 4 and 7, combined regeneration was investigated by heating at 125 ° C and evacuating at 10 mbar with 10.8 mL min of flushing air flow. The yields of ammonia in steps 4 and 7 were 92.1% and 99.1%, respectively. These values are significantly higher than the value obtained for the 5A zeolite in the corresponding experiment, i.e.
69,2 %. Regenerointivaiheessa 5 adsorbenttikerros puhdistui kokonaan, kun sitä kuumennettiin 125°C:ssaja suurella ilman tilavuusvirralla. Lopuksi kerroksen ko-«. 30 konaiskapasiteetti adsorptiovaiheessa 8 oli ll,66mmol NH3 g-1. Tämä vahvistaa sen, että esillä olevan keksinnön mukaisesti käytettävä adsorbenttikoostumus on pysyvä useissa peräkkäisissä adsorptio-regenerointijaksoissa.69.2%. In regeneration step 5, the adsorbent layer was completely purified when heated at 125 ° C and with a high air flow rate. Finally, the size of the floor «. The cone capacity at adsorption step 8 was 11.16 mmol NH3 g-1. This confirms that the adsorbent composition used in accordance with the present invention is stable over several successive adsorption regeneration cycles.
17 11124517, 111245
Taulukko 1 Kaupallisen 5A-zeoliitin ammoniakkikapasiteetit, adsorptio- ja rege-nerointi vaiheiden käsittelyt ja regenerointien ammoniakki saannot lä-päisykokeiden avulla määritettynä adsorptiopylväässä (sisähalkaisija 19 mm), joka sisälsi 10,5 g adsorbenttia. Adsorptio vaiheessa 1 kerrok-5 seen syötettiin seosta, jossa oli 10,3 % ammoniakkia ilmassa (No vilta 43,2 ml min"1 ja ilmavirta 378,2 ml min”1), läpäisyyn asti. Tämän jälkeen kerros kyllästettiin suoraan tasapainotilaan 100-prosenttisen ammoniakkikaasusyötön (NH-rvirta 194,5 ml min'1) avulla. Adsorp-tiovaiheissa 2-4 käytettiin vain 100-prosenttista ammoniakkisyöttöä.Table 1 Ammonia capacities of commercial 5A zeolite, treatments of adsorption and regeneration steps, and ammonia yields of regenerations as determined by permeation experiments on an adsorption column (internal diameter 19 mm) containing 10.5 g of adsorbent. Adsorption in layer 1 to layer 5 was fed with a mixture of 10.3% ammonia in air (No grain 43.2 mL min "1 and air flow 378.2 mL min" 1). The layer was then directly saturated at 100 percent ammonia gas supply (NH flow 194.5 mL min'1) Adsorption Steps 2-4 utilized only 100% ammonia feed.
1010
Jakso Käsittelyt Ammoniakkikapasiteetti ________________________ 1 Adsorptiovaihe 41,6 °C, 10,3 % läpäisyyn asti, 100 % q = 3,55 mmol g"1 tasapainotilaan asti (läpäisy) q = 7,34 mmol g"1 (kok.) 1 Regenerointivaihe 125,0 °C + 11 mbar + 10,8 rnljima min”1, R = 84,5 % 35 min 2 Adsorptiovaihe 39,9 °C, 100 % q = 6,20 mmol g”1 2 Regenerointivaihe 12 mbar, 5 min R = 43,2 % 3 Adsorptiovaihe 40,3 °C, 100 % q = 3,17 mmol g”1 3 Regenerointivaihe 124,3 °C + 14 mbar +10,8 mlj|ma min'1, R = 69,2 % 5 min • 4 Adsorptiovaihe 40,0 °C, 100 % q = 5,08 mmol g”1Section Treatments Ammonia Capacity ________________________ 1 Adsorption Step 41.6 ° C, 10.3% Permeation, 100% q = 3.55 mmol g "1 to Equilibrium (Permeation) q = 7.34 mmol g" 1 (Total) 1 Regeneration Step 125.0 ° C + 11 mbar + 10.8 rpm oil ”1, R = 84.5% 35 min 2 Adsorption step 39.9 ° C, 100% q = 6.20 mmol g” 1 2 Regeneration step 12 mbar, 5 min R = 43.2% 3 Adsorption step 40.3 ° C, 100% q = 3.17 mmol g ”1 3 Regeneration step 124.3 ° C + 14 mbar + 10.8 ml / min min'1, R = 69 , 2% 5 min • 4 Adsorption step at 40.0 ° C, 100% q = 5.08 mmol g ”1
Taulukko 2 Adsorbenttikoostumuksen, joka on valmistettu samoin kuin esimerkissä 1, ammoniakkikapasiteetit, adsorptio-ja regenerointijaksojen käsittelyt ja regeneroimiin ammoniakkisaannot. Arvot on määritetty adsorp-15 tiopylväässä (sisähalkaisija 19 mm), joka sisälsi 2,9 g adsorbenttia, lä- päisykokeiden avulla. Adsorptiovaiheissa 1 ja 2 kerrokseen syötettiin seosta, jossa oli 10,3% ammoniakkia ilmassa (NH3-virta 21,7 ml min”1 ja ilmavirta 189,7 ml min”1), läpäisyyn asti. Tämän jälkeen syöttäminen lopetettiin ja kerros regeneroitiin. Adsorptiovaiheen 3 alussa 20 kerrokseen syötettiin 10,3-prosenttista ammoniakkikaasuseosta lä päisyyn asti. ja tämän jälkeen 100-prosenttista ammoniakkia (NHavilta 195,2 ml min ') kyllästymisestä tasapainotilaan asti. Adsorptio- 18 111245 vaiheissa 4-8 kerrosta kyllästettiin suoraan tasapainotilaan asti 100-prosenttisella ammoniakkikaasusyötöllä.Table 2 Ammonia capacities of the adsorbent composition prepared as in Example 1, treatments of adsorption and regeneration cycles and ammonia yields to be regenerated. Values are determined on an adsorp-15 thiol column (internal diameter 19 mm) containing 2.9 g of adsorbent by means of permeation experiments. In the adsorption steps 1 and 2, a mixture of 10.3% ammonia in air (NH3 flow 21.7 ml min '1 and air flow 189.7 ml min' 1) was fed to the bed until permeability. Thereafter the feeding was stopped and the layer was regenerated. At the beginning of the adsorption step 3, 10.3% ammonia gas mixture was fed to 20 layers. followed by 100% ammonia (NHavilt 195.2 mL min ') from saturation to equilibrium. In steps 4-8 of adsorption 18111245, the layers were saturated directly to equilibrium with 100% ammonia gas feed.
Jakso Käsittelyt Ammoniakkikapasi- teetti (g) tai -saanto (R) 1 Adsorptiovaihe 39,3 °C, 10,3 % läpäisyyn asti q = 2,40 mmol g"1 (läpäisy) 1 Regenerointivaihe 10 mbar, 5 min R = 25,3 % 2 Adsorptiovaihe 39,5 °C, 10,3 % läpäisyyn asti q = 0,61 mmol g'1 (läpäisy) 2 Regenerointivaihe 125,9 °C + 10 mbar + R = 87,5 % 10.8 min™ min"1, 5 min 3 Adsorptiovaihe 40,1 °C, 10,3 % läpäisyyn asti, q = 2,10 mmol g"1 100 % tasapainotilaan asti (läpäisy) q = 11,4 mmol g"1 (kok.) 3 Regenerointivaihe 10 mbar, 5 min R = 70,7 % 4 Adsorptiovaihe 39,5 °C, 100 % q = 8,32 mmol g"1 4 Regenerointivaihe 126,3 °C + 10 mbar + R = 92,1 % 10.8 mljima min"1, 5 min 5 Adsorptiovaihe 40,0 °C, 100 % q = 10,84 mmol g"1 5 Regenerointivaihe 125,0 °C + suuri huuhtelutilavuus R = 100 % 6 Adsorptiovaihe 39,8 °C, 100 % q = 11,77 mmol g"1 • 6 Regenerointivaihe 11 mbar, 5 min R = 65,7 % 7 Adsorptiovaihe 39,4 °C, 100 % q = 7,73 mmol g"1 7 Regenerointivaihe 126,1 °C + 12 mbar + R = 99,1 % 10.8 mljima min"1, 5 min 8 Adsorptiovaihe 40,1 °C, 100 % q - 11,66 mmol g"1 " 5 Esimerkki 4Section Treatments Ammonia Capacity (g) or Yield (R) 1 Adsorption Step 39.3 ° C, 10.3% Permeation q = 2.40 mmol g "1 (Permeation) 1 Regeneration Step 10 mbar, 5 min R = 25 , 3% 2 Adsorption step 39.5 ° C, 10.3% up to pass q = 0.61 mmol g'1 (pass) 2 Regeneration step 125.9 ° C + 10 mbar + R = 87.5% 10.8 min ™ min "1.5 min 3 Adsorption step 40.1 ° C, 10.3% up to permeability, q = 2.10 mmol g" 11 up to 100% equilibrium (permeability) q = 11.4 mmol g "1 (total) 3 Regeneration step 10 mbar, 5 min R = 70.7% 4 Adsorption step 39.5 ° C, 100% q = 8.32 mmol g "1 4 Regeneration step 126.3 ° C + 10 mbar + R = 92.1% 10.8 mljima min "1.5 min 5 Adsorption step 40.0 ° C, 100% q = 10.84 mmol g" 1 5 Regeneration step 125.0 ° C + high rinse volume R = 100% 6 Adsorption step 39.8 ° C, 100% q = 11.77 mmol g "1 • 6 Regeneration step 11 mbar, 5 min R = 65.7% 7 Adsorption step 39.4 ° C, 100% q = 7.73 mmol g" 1 7 Regeneration step 126.1 ° C + 12 mbar + R = 99.1% for 10.8 ml / min "1, 5 min 8 Adsorption step 40.1 ° C, 100% q - 11.66 mmol g "1" 5 Example 4
Ammoniakki voidaan keksinnön mukaisesti erottaa ja ottaa talteen kupari(l):tä sisältävien adsorbenttikoostumusten avulla kaasuseoksista, joissa on ammoniakkia ja muita kaasuja, kuten typpeä, hiilidioksidia, vetyä ja metaania, samalla tavalla kuin esimerkissä 3 ilmasta.According to the invention, ammonia can be separated and recovered by means of adsorbent compositions containing copper (I) from gas mixtures containing ammonia and other gases such as nitrogen, carbon dioxide, hydrogen and methane, in the same manner as in Example 3 from air.
19 11124519, 111245
Esimerkki 5Example 5
Kupari(I):tä sisältävät adsorbentit, jotka toimivat yhtä edullisesti kuin esimerkkien 2 ja 3 CuCl/Si02-adsorbentti, voidaan valmistaa impregnoimalla, termisen dispergoin-nin ja ioninvaihdon avulla.Copper (I) -containing adsorbents which work as advantageously as the CuCl / SiO 2 adsorbent of Examples 2 and 3 can be prepared by impregnation, thermal dispersion and ion exchange.
5 Edellä esitetty yleinen keskustelu ja suoritusesimerkit on tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä, ei rajoittamaan sitä. Muutkin keksinnön hengen ja suojapiirin mukaiset variaatiot ovat mahdollisia ja alan ammattilaiselle selviä.The foregoing general discussion and embodiments are intended to illustrate, not limit, the present invention. Other variations within the spirit and scope of the invention are possible and will be apparent to those skilled in the art.
Claims (9)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI982849A FI111245B (en) | 1998-12-31 | 1998-12-31 | A process for separating ammonia from a gas mixture and using an adsorbent composition for this separation |
AU21116/00A AU2111600A (en) | 1998-12-31 | 1999-12-29 | Process for separation of ammonia gas and a solid adsorbent composition |
EP99965591A EP1146949A1 (en) | 1998-12-31 | 1999-12-29 | Process for separation of ammonia gas and a solid adsorbent composition |
PCT/FI1999/001088 WO2000040324A1 (en) | 1998-12-31 | 1999-12-29 | Process for separation of ammonia gas and a solid adsorbent composition |
NO20013275A NO20013275L (en) | 1998-12-31 | 2001-06-29 | Process for separating ammonia gas and a solid adsorbent mixture |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI982849A FI111245B (en) | 1998-12-31 | 1998-12-31 | A process for separating ammonia from a gas mixture and using an adsorbent composition for this separation |
FI982849 | 1998-12-31 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI982849A0 FI982849A0 (en) | 1998-12-31 |
FI982849A FI982849A (en) | 2000-07-01 |
FI111245B true FI111245B (en) | 2003-06-30 |
Family
ID=8553239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI982849A FI111245B (en) | 1998-12-31 | 1998-12-31 | A process for separating ammonia from a gas mixture and using an adsorbent composition for this separation |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1146949A1 (en) |
AU (1) | AU2111600A (en) |
FI (1) | FI111245B (en) |
NO (1) | NO20013275L (en) |
WO (1) | WO2000040324A1 (en) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1101734A3 (en) * | 1999-11-19 | 2003-01-15 | Praxair Technology, Inc. | Purification of argon |
JP3572548B2 (en) * | 2002-05-24 | 2004-10-06 | 日本酸素株式会社 | Gas purification method and apparatus |
US7377965B2 (en) * | 2005-06-20 | 2008-05-27 | J.M. Huber Corporation | Air filtration media comprising metal-doped silicon-based gel materials |
US20070003762A1 (en) * | 2005-06-20 | 2007-01-04 | Withiam Michael W | Air filtration media comprising metal-doped silicon-based gel materials |
US20070017195A1 (en) * | 2005-07-21 | 2007-01-25 | Withiam Michael C | Air filtration media comprising metal-doped precipitated silica materials |
US7559981B2 (en) | 2006-07-06 | 2009-07-14 | J.M. Huber Corporation | Air filtration media comprising oxidizing agent-treated metal-doped silicon-based gel and zeolite materials |
US7585359B2 (en) | 2006-12-27 | 2009-09-08 | J.M. Huber Corporation | Air filtration media comprising metal-doped silicon-based gel and/or zeolite materials treated with nitric acid and/or potassium persulfate |
US20100261029A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-10-14 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Multi-phase particulates, method of making, and composition containing same |
BR112012019766B1 (en) | 2010-02-12 | 2018-02-14 | Stamicarbon B.V. | AMMONIA REMOVAL IN UREA FINALIZATION. |
JP2016504180A (en) | 2012-11-20 | 2016-02-12 | サエス・ピュア・ガス・インコーポレイテッドSaes Pure Gas Incorporated | Method and system for anhydrous ammonia recovery |
CN105583008B (en) * | 2014-10-24 | 2018-04-06 | 中国石油化工股份有限公司 | Polyoxymethylene dimethyl ethers catalyst and preparation method thereof |
WO2017065925A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | Sabic Global Technologies B.V. | Liquid-phase absorption process for the recovery of ammonia from a mixed gas stream |
EA033158B1 (en) | 2015-12-21 | 2019-09-30 | Стамикарбон Б.В. | Urea ammonium nitrate production |
CN113874096A (en) * | 2019-05-24 | 2021-12-31 | 恩特格里斯公司 | Method and system for removing ammonia from a gas mixture |
CN113041994A (en) * | 2021-02-09 | 2021-06-29 | 大同新成欣荣新材料科技有限公司 | Preparation process of chromium-free impregnated activated carbon |
US20230249126A1 (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-10 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust gas treatment system for an ammonia-containing exhaust gas |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS634847A (en) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Nok Corp | Adsorbent for ammonia |
US5126310A (en) * | 1990-08-23 | 1992-06-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Highly dispersed cuprous compositions |
DE4305781A1 (en) * | 1992-05-22 | 1993-11-25 | Solvay Catalysts Gmbh | Sorption of NH¶3¶ with doped oxidic sorbents |
-
1998
- 1998-12-31 FI FI982849A patent/FI111245B/en active
-
1999
- 1999-12-29 EP EP99965591A patent/EP1146949A1/en not_active Withdrawn
- 1999-12-29 WO PCT/FI1999/001088 patent/WO2000040324A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-12-29 AU AU21116/00A patent/AU2111600A/en not_active Abandoned
-
2001
- 2001-06-29 NO NO20013275A patent/NO20013275L/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000040324A1 (en) | 2000-07-13 |
FI982849A (en) | 2000-07-01 |
AU2111600A (en) | 2000-07-24 |
EP1146949A1 (en) | 2001-10-24 |
NO20013275L (en) | 2001-08-29 |
FI982849A0 (en) | 1998-12-31 |
NO20013275D0 (en) | 2001-06-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI111245B (en) | A process for separating ammonia from a gas mixture and using an adsorbent composition for this separation | |
US4717398A (en) | Selective adsorption and recovery of organic gases using ion-exchanged faujasite | |
CA2186681C (en) | The use of base treated alumina in pressure swing adsorption | |
JP2967871B2 (en) | Carbon dioxide and water adsorption method and adsorbent | |
US5529763A (en) | CO adsorbents with hysteresis | |
US8500850B2 (en) | Process and zeolitic materials for the separation of gases | |
Guo et al. | Scalable solvent-free preparation of [Ni3 (HCOO) 6] frameworks for highly efficient separation of CH4 from N2 | |
US4708853A (en) | Mercury adsorbent carbon molecular sieves and process for removing mercury vapor from gas streams | |
US4019880A (en) | Adsorption of carbon monoxide using silver zeolites | |
AU768949B2 (en) | Zeolite adsorbents, method for obtaining them and their use for removing carbonates from a gas stream | |
JPH11518A (en) | Temperature swing adsorption method | |
JPH01155945A (en) | Production of adsorbent for separating and recovering co | |
JPH05168916A (en) | Oxygen and carbon dioxide selective composite drting agent, preparation thereof, and method for adsorptive separation of nitrogen from oxygen | |
US6060032A (en) | Layered adsorbent bed for carbon monoxide production | |
EP0472180B1 (en) | Highly dispersed cuprous compositions | |
TWI265149B (en) | Process for removing water from gaseous substance | |
KR102583047B1 (en) | Methane-selective adsorbent and method for selective separation of methane using the same | |
CN114904356B (en) | Method for separating nitrogen and oxygen | |
CN115193408B (en) | Ag-SAPO-34@Cu-BTC composite material and preparation and application methods thereof | |
JPH0724762B2 (en) | Method for producing adsorbent for CO separation and recovery | |
JPH05279046A (en) | Solid state cyanocobaltate complex | |
CN115947949A (en) | Porous metal organic framework material and synthesis method thereof, adsorbent and method for purifying ethylene | |
Toshima et al. | Gas Separation by Metal Complexes: Membrane Separations | |
JPS63361B2 (en) | ||
JPS6263532A (en) | Removal of methyl iodide from gas stream |